Лунные зонды США

LUNAR ORBITER

Для реализации программы Apollo было необходимо основательное изучение лунной поверхности в районах, намечаемых для посадки лунной кабины. Сделать это планировалось с помощью космических аппаратов, выводимых на селеноцентрическую орбиту. С такой орбиты предполагалось получить телевизионные изображения лунной поверхности и провести дополнительные исследования окололунного пространства.

Для решения этих задач в августе 1963 года NASA приняло решение о создании аппарата LOPP (Lunar Orbiter Photographic Project - Проект создания искусственного спутника Луны с фотооборудованием), получившего затем укороченное наименование Lunar Orbiter (то есть просто искусственный спутник Луны). Руководство всем проектом сознания нового КА было поручено Научно-исследовательскому центру NASA имени Лэнгли (Langley Research Center). В конце 1963 года Центром Лэнгли был объявлен конкурс на получение контракта, предусматривающего разработку аппарата Lunar Orbiter. По результатам конкурса контракт был заключен с корпрорацией Boeing Co. Было изготовлено 8 аппаратов: три экспериментальных аппарата для наземных испытаний и 5 летных аппаратов для запуска к Луне.

Все КА запускались с космодрома на мысе Канаверал с помощью РН Atlas-Agena D и выводились на траекторию полета к Луне по аналогичной схеме. 2-я ступень с аппаратом выводилась на промежуточную круговую орбиту высотой 185 км, на которой она оставалась в течении 20 - 35 минут. После повторного включения двигателя 2-й ступени аппарат переводился на траекторию полета к Луне и отделялся от ступени. На расстоянии 885 км от Луны включался жидкостный двигатель, осуществлявший перевод аппарата на начальную селеноцентрическую орбиту с высотой периселения 200 км и апоселения 1 850 км, наклонением орбиты к плоскости лунного экватора 12° и периодом обращения 3,5 ч. Через несколько суток после вывода на начальную орбиту двигательная установка переводила аппарат на рабочую орбиту с высотой периселения 40 - 50 км, при этом апоселений практически не менялся. После перевода на эту орбиту начиналось фотографирование выбранных участков лунной поверхности, продолжавшееся в течение недели. После передачи снимков аппарат в течение нескольких месяцев мог использоваться для изучения метеорной и радиационной обстановки в районе Луны, гравитационного поля Луны, юстировки наземных станций командно-измерительного комплекса слежения по программе Apollo и испытаний бортового оборудования. После выработки запаса сжатого азота в системе ориентации с Земли подавалась команда на включение двигательной установки для торможения КА, что приводило к его падению на Луну.

Корпус аппарата имел форму усеченного конуса, верхние и нижние основания которого связаны трубчатыми распорками. К нижнему основанию на шарнирах крепились 4 панели с солнечными элементами и две антенны. Все служебное оборудование, кроме двигательной установки и оборудования системы ориентации, было смонтировано на платформе в нижней части аппарата. Двигательная установка, оборудование системы ориентации и защитный экран крепились к несущей конструкции в верхней части аппарата. Основными конструкционными материалами корпуса являлись алюминиевые сплавы, некоторые элементы конструкции были изготовлены из магниевого сплава, а топливные баки из титанового сплава. Теплозащитная оболочка, закрывающая почти весь аппарат, была изготовлена из чередующихся слоев алюминизированного майлара и дакроновой ткани. Фотоустановка располагалась в отдельном контейнере. Фотоустановка включала 2 камеры - I и II. Камера I имела среднюю разрешающую способность и была снабжена широкоугольным объективом диаметром 80 мм, а камера II - имела высокую разрешающую способность и была снабжена телеобъективом диаметром 610 мм. Камера II снимала участок поверхности, находящийся в центре участка, снимаемого камерой I. Обе камеры использовали высокочувствительную 70-миллиметровую пленку Kodak. Запас неперфорированной пленки составлял около 60 м, что позволяло получить каждой камерой около 200 снимков. Габариты КА при сложенных антеннах и панелях с солнечными элементами составляли: высота - 1,65 м, поперечный размер - 1,52 м; при развернутых панелях с солнечными элементами и антеннах: поперечный размер - 5,61 м (по антеннам), 3,72 м (по панелям). Вес КА составлял от 385,6 до 391 кг.

1. Аппарат Lunar Orbiter А был запущен 10 августа 1966 года. После повторного включения двигателя 2-й ступени и вывода аппарата на траекторию полета к Луне он получил название Lunar Orbiter I. Основными задачами запуска были отработка программы выведения на селеноцентрическую орбиту и фотографирование участков экваториальной зоны лунной поверхности с целью определения их пригодности для посадки лунной кабины корабля. 12 августа, когда аппарат находился на расстоянии 200 000 км от Земли, была проведена коррекция траектории. 14 августа в 15 ч 34 мин была включена двигательная установка и аппарат выведен на начальную селеноцентрическую орбиту с параметрами: высота периселения - 203 км, апоселения - 1 847 км , наклонение - 12,14° , период обращения - 3 ч 37 мин 35 с. 18 августа, когда КА делал свой 26-й виток по орбите Луны, началось фотографирование полосы шириной 149 км, простиравшейся от 86° в.д. до 94° в.д. Всего было сделано 20 пар снимков в период прохождения аппаратом периселения, в т.ч. первый в серии снимок обратной стороны Луны, которые передавались на Землю с 18 по 21 августа. 21 августа в 7 ч 50 мин была включена двигательная установка и аппарат перешел на новую орбиту с высотой периселения 58 км, апоселения 1 847 км и наклонением 12,32°.

Первоначальной программой предусматривалось фотографирование 10 участков поверхности Луны, но затем число участков было сокращено до 9. Фотографирование производилось вскоре после восхода Солнца в данном районе, чтобы по длине тени можно было определить размеры мелких элементов рельефа. 22 августа с высоты 58 км сделано первые 2 серии снимков. Каждая серия состояла из 32 снимков, полученных камерами I и II. В тот же день началась передача этих снимков на Землю. 23 и 24 августа были получены 2 снимка Земли с селеноцентрической орбиты. Полученные снимки являются первыми, на которых Земля зафиксирована в ее серповидной последней четверти.

25 августа была включена двигательная установка и аппарат перешел на более низкую орбиту с параметрами: высота периселения - 39,6 км, апоселения - 1818 км, наклонение-12,32°, период обращения - 3 ч 30 мин. Однако из-за неисправности устройства для компенсации сдвига изображения снимки, сделанные камерой II, получились смазанными. В частности, не удалось получить снимки выбранного участка в Океане Бурь с разрешающей способностью, достаточной для того, чтобы различить аппарат Surveyor I.

29 августа на 57-м витке фотографирование было завершено. Всего от двух камер получено 229 пар снимков, из которых 42 пары снимков высокого разрешения, охватывающих площадь около 5,2 млн км2, в том числе 2 снимка Земли и 15 снимков обратной стороны Луны. Каждая пара снимков включала в себя снимок камер I и II. С низкой селеноцентрической орбиты было отснято 9 участков поверхности Луны с целью оценки и пригодности для посадки лунной кабины корабля Apollo, в том числе участок, на котором совершил посадку аппарат Surveyor I, для получения его изображения. Из 9 участков поверхности, сфотографированных аппаратом, наиболее безопасным для посадки лунной кабины корабля Apollo является участок с центром в точке с координатами 2°21' ю.ш. и 43°22' з.д. в Океане Бурь. Этот участок имел более ровную поверхность (14 кратеров на 1 км2), чем остальные 8 участков (17 кратеров на 1 км2); но и на нем имелись камни размером до 30 м, что делало его не вполне пригодным для посадки лунной кабины. 16 сентября передача снимков на Землю завершилась.

29 октября в 12 ч 25 мин произведена операция по уничтожению аппарата Lunar Orbiter I. Для этого по команде с Земли была включена двигательная установка, аппарат сошел с орбиты, а через 1 ч 05 мин после включения двигательной установки упал на невидимую сторону Луны в точке с селенографическими координатами 6°35' с.ш. и 162°72' в.д. в районе кратера Мандельштама. Всего до падения КА совершил 527 витков вокруг Луны.

2. Аппарат Lunar Orbiter B был запущен 6 ноября 1966 года. В 23 ч 46 мин после вывода на траекторию полёта к Луне произошло отделение аппарата от 2-й ступени РН, и он получил название Lunar Orbiter II. Назначение аппарата было тем же, что и у Lunar Orbiter I. 8 ноября, когда аппарат находился на расстоянии 265 850 км от Земли, была проведена коррекция траектории полёта. 10 ноября в 20 ч 26 мин, когда аппарат находился на расстоянии 990 км от Луны, была включена двигательная установка и аппарат вышел на начальную селеноцентрическую орбиту орбиту с параметрами: периселений - 213 км, апоселений - 1853 км, наклонение - 12,2°, период обращения - 3 ч 38 мин. 15 ноября была включена двигательная установка и аппарат вышел на рабочую селеноцентрическую орбиту с параметрами: высота периселения - 50 км, апоселения - 1 849 км, наклонение - 11,88°, период обращения - 3 ч 28 мин.

18 ноября, на 52-м витке, начался сеанс фотографирования первого из 13 намеченных участков в экваториальной части видимой стороны Луны. Фотографирование производилось с 18 по 25 ноября. Всего были получено 211 снимков от каждой камеры, в том числе был сфотографирован участок падения аппарата Ranger VIII, на одном из полученных снимков удалось обнаружить кратер, образовавшийся при падении этого аппарата. Было получено также 609 кадров высокого разрешения (с деталями поверхности размером до 1 метра). Полученные снимки позволили в дальнейшем выбрать 5 потенциальных районов, пригодных для посадки лунной кабины корабля Apollo.

11 октября 1967 года по команде с Земли была включена двигательная установка и аппарат упал на невидимую сторону Луны в точке с селенографическими координатами 2°90' ю.ш. и 119°.10' в.д. в районе кратера Ктесибий.

3. Аппарат Lunar Orbiter C был запущен 5 февраля 1967 года. После успешного выхода аппарата на траекторию полета к Луне он получил название Lunar Orbiter III. Назначение аппарата такое же, как и у аппарата Lunar Orbiter I. 6 февраля была произведена коррекция траектории. 8 февраля в 21 ч 54 мин, когда аппарат находился на расстоянии 800 км от Луны, была включена двигательная установка, и он вышел на начальную селеноцентрическую орбиту с параметрами: периселений - 215 км, апоселений - 1 790 км, наклонение 20,93°, период обращения - 3 ч 35 мин. 12 февраля была снова включена двигательная установка, которая перевела аппарат на рабочую селеноцентрическую орбиту с параметрами: периселений - 55 км, апоселений - 1844 км, наклонение - 20,93°, период обращения - 3 ч 29 мин.

15 февраля на 44-м витке началось фотографирование лунной поверхности. К 23 февраля аппаратом получены снимки всех 12 участков в экваториальной части видимой стороны Луны, расположенных между Морем Плодородия и Океаном Бурь и ограниченных координатами 5° с.ш., 5° ю.ш., 45° в.д., 45° з.д., в том числе потенциальных мест посадки лунной кабины корабля Apollo. 23 февраля фотографирование было закончено. Каждая из двух камер сделала по 211 пар снимков. Последнюю, 212 пару снимков получить не удалось из-за неисправности системы протяжки пленки в сканирующем устройстве. В связи с этой неисправностью на Землю удалось передать 182 пары снимков, в том числе все снимки шести участков, лежащих к западу от 20° в.д. Анализ снимков лунной поверхности позволил сделать вывод, что 8 из 12 сфотографированных участков могут быть использованы для посадки лунной кабины корабля Apollo. Был сфотографирован также участок, где совершил посадку аппарат Surveyor I. На полученных снимках удалось обнаружить аппарат в виде белого пятна и отбрасываемую им тень.

9 октября 1967 года по команде с Земли была включена двигательная установка и аппарат упал на невидимую сторону Луны в точке с селенографическими координатами: 14°60' с.ш. и 97°70' з.д. в районе кратера Мейс.

4. Аппарат Lunar Orbiter D был запущен 4 мая 1967 года. В цели полёта входило фотографирование с полярной селеноцентрической орбиты всей видимой стороны Луны и некоторых районов обратной стороны для составления атласа Луны. Определение же мест, пригодных для посадки лунной кабины корабля Apollo, в задачи Lunar Orbiter IV не входило. После выхода аппарата на траекторию полета к Луне он получил название Lunar Orbiter IV. 5 мая была проведена коррекция траектории полета аппарата к Луне. 8 мая была включена двигательная установка, и в 15 ч 17 мин 09 с аппарат вышел на селеноцентрическую орбиту с параметрами: периселений - 2705 км, апоселений - 6034 км, наклонение - 85,48°, период обращения - 12 ч 01 мин.

11 мая начался сеанс фотографирования, а после получения первых 20 снимков была произведена передача их на Землю. 26 мая фотографирование прекратилось из-за неполадок в системе обработки пленки. К 1 июня передача снимков завершилась, всего было передано 163 пары снимков, а также 419 кадров высокого разрешения. Фотографированием было охвачено около 99% поверхности Луны с разрешением на порядок большим, чем обеспечивается телескопами при наблюдении с Земли. Снимки обратной стороны, полученные аппаратом, охватывали около 60% этой стороны.

5 июня и 8 июня были осуществлен маневр по переводу аппарата на орбиту с меньшей высотой апоселения. 24 июля связь с аппаратом была потеряна, а 31 октября (по другим данным - 6 октября) аппарат упал на Луну вследствие естественной эволюции орбиты под действием гравитационных сил.

5. Аппарат Lunar Orbiter E был запущен 1 августа 1967 года. После выхода аппарата на траекторию полета к Луне он получил название Lunar Orbiter V. В цели полёта входило повторное фотографирование 5 из 8 участков лунной поверхности, которые по фотографиям, сделанным предыдущими аппаратами Lunar Orbiter, были признаны потенциально пригодными для посадки лунной кабины корабля Apollo. Кроме того, в задачи входило фотографирование 36 участков, расположенных на видимой стороне Луны и представляющих научный интерес, а также фотографирование невидимой стороны Луны, в основном той части, которая не сфотографирована предыдущими аппаратами Lunar Orbiter. 3 августа, когда аппарат находился на расстоянии 165 000 км от Луны, была проведена коррекция траектории полета. 5 августа была включена двигательная установка и аппарат вышел на начальную селеноцентрическую орбиту с параметрами: периселений - 196 км, апоселений - 6050 км, наклонение - 85°, период обращения - 8 ч.

6 августа началось и 7 августа закончилось фотографирование с этой орбиты. 8 августа была включена двигательная установка и аппарат перешел на новую селеноцентрическую орбиту с параметрами: периселений - 101 км, апоселений - 1498 км, наклонение - 85, период обращения - 3 ч. В тот же день с этой орбиты произведено фотографирование освещенного Солнцем полушария Земли с расстояния 345 600 км от Земли. 9 августа для изменения высоты орбиты вновь была включена двигательная установка. В последующие 10 суток были сделаны снимки намеченных районов невидимой стороны Луны. 18 августа съемка была закончена, а передача снимков на Землю завершилась в начале сентября. Всего получено 212 пар снимков, а также 633 кадра высокого разрешения (с деталями поверхности размером до 2 метров). До конца января 1968 года аппарат передавал данные о метеорной и радиационной обстановке, использовался для юстировки средств командно-измерительного комплекса по программе Apollo и уточнения параметров гравитационного поля Луны.

31 января 1968 года по команде с Земли двигательная установка была включена в момент, когда аппарат находился вблизи апоселения на высоте 2030 км. Когда аппарат приблизился к периселению, то под действием силы притяжения 31 января в 7 ч 58 мин 05 с он упал в экваториальной части видимой стороны Луны на западном ее краю, на одном из участков, выбранных для посадки лунной кабины корабля Apollo, в точке с селенографическими координатами 2°80' с.ш. и 83°10' з.д. Сведение с орбиты аппарата Lunar Orbiter над участком лунной поверхности, предварительно выбранном для посадки лунной кабины корабля Apollo, предусматривалось с целью предпринять в будущем поиски обломков, чтобы исследовать длительное воздействие на них вакуума, радиации и метеорных частиц. К моменту уничтожения аппарат совершил более 2000 оборотов вокруг Луны.

* * *

Всего от 5 аппаратов Lunar Orbiter наземными станциями было принято 983 пары снимков. Аппаратами сфотографировано 99,5% обратной стороны Луны с разрешением 150 - 200 м, а также 99% видимой стороны Луны с разрешением около 60 м. Отдельные области были сфотографированы с разрешением до 1 м. На основе этих снимков были составлены крупномасштабные карты Луны. В результате работы первых трех аппаратов были обнаружены и предварительно выбраны восемь участков, пригодных для посадки лунной кабины. Реализация программы Lunar Orbiter позволила также отработать программу вывода аппаратов на селеноцентрическую орбиту, управления аппаратом по переводу с одной орбиты на другую.

 

Сводная таблица полётов КА Lunar Orbiter

КА Дата и время
старта
Дата выхода на
орбиту Луны
Дата падения
на Луну
Координаты точки
падения

1

Lunar Orbiter I

1966.08.10
19:26:01

1966.08.14
15:43:00

1966.10.29
13:30:00

6°35' с.ш., 162°72' в.д.
Crater Mandel'shtam

2

Lunar Orbiter II

1966.11.06
13:21:00

1966.11.10
20:36:00

1967.10.11
??:??:??

2°90' с.ш., 119°.10' в.д.
Crater Ctesibius

3

Lunar Orbiter III

1967.02.05
01:17:01

1967.02.08
22:03:01

1967.10.09
??:??:??

14°60' с.ш., 97°70' з.д.
Crater Mees

4

Lunar Orbiter IV

1967.05.04
22:25:00

1967.05.08
15:17:09

1967.10.31
??:??:??

Координаты места
падения неизвестны

5

Lunar Orbiter V

1967.08.01
22:33:00

1967.08.05
15:52:00

1968.01.31
07:58:05

2°80' c.ш., 83°10' з.д.
 

 

Назад

Лунные зонды США

Энциклопедия