По предварительным расчетам, стоимость работ по программе Surveyor оценивалась в 496 млн. долл, к началу 1965 г. расходы составили 531 млн. долл. Для изготовления 7 аппаратов Surveyor Лабораторией реактивного движения был заключен контракт в размере 70 млн. долл. с Hughes Aircraft Co. Стоимость создания, обеспечения запуска и полета 7 экспериментальных аппаратов Surveyor составила 563 млн. долл., в т. ч. 3-х отработанных аппаратов— 155 млн. долл. Суммарные расходы на программу Surveyor составили около 750 млн. долл. В таблице 9 приведены распределение бюджетных ассигнований на программу Surveyor и их доля от общих ассигнований NASA на космические исследования (годы указаны финансовые).
1962г. | 1963г. | 1964г. | 1965г. | 1966г. | 1967г. | 1968г. | 1969г. | |
Ассигнования на программу Surveyor, млн.долл. | 73,9 | 60,0 | 70,704 | 81,814 | 111,6 | 79,942 | 35,6 | - |
Доля ассигнований в общем бюджете NASA на космические исследования, % | 4,112 | 1,654 | 1,401 | 1,583 | 2,190 | 1,644 | 0,797 | - |
Программа Surveyor имела своей основной целью отработку систем, обеспечивающих мягкую посадку аппарата, получение телевизионных изображений лунной поверхности, изучение физико-химических характеристик грунта в районе посадки. Программа Surveyor начата в 1960 г. и закончена в 1968 г. К стадии работ 1962—1966 гг. примыкала программа создания и отработки специально созданной для запусков аппаратов Surveyor ракеты-носителя Atlas-Centaur. Программой предусматривалось решение ряда новых технических проблем: проведение испытаний двигательной установки, работающей на жидких кислороде и водороде, осуществление повторного включения двигателя. Осуществлено 8 запусков (АС-1-АС-6, АС-8 и АС-9) экспериментальной ракеты-носителя Atlas-Centaur. Были проведены испытания ракеты-носителя и отработка программы вывода аппаратов Surveyor на траекторию полета к Луне, для чего использовались модели аппарата Surveyor. Запуски AC-1, АС-2 и АС-3 предназначались только для отработки сисстем ракеты-носителя. Повторного включения двигателей II ступени не производилось, но отрабатывались системы повторного запуска двигателей, наземного комплекса, станции-слежения. Первый запуск (АС-1) закончился неудачно. Запуск АС-2 прошел успешно, а АС-3—частично успешно, причем при запуске АС-2 впервые осуществлена работа двигателя на жидких кислороде и водороде. Проведенные запуски дозволили отработать ряд бортовых систем. Основной задачей запуска АС-4 была отработка повторного включения двигателей II ступени, при этом ракета-носитель впервые несла в качестве полезной нагрузки весовой макет аппарата Surveyor. Из-за нарушения работы систем II ступени основная задача не выполнена. При последующих запусках (АС-5, АС-6, АС-8 и АС-9) продолжались испытания систем ракеты-носителя и отработка программы вывода к «воображаемой» Луне динамической модели аппарата Surveyor. Были отработаны ракета-носитель, стартовый комплекс, станции слежения и программа выведения аппарата на траекторию полета к Луне.
На стадии работ 1966—1968 гг. решались научно-технические задачи, имеющие как самостоятельное значение, так и прикладное значение в рамках программы Apollo. Основными задачами являлись доставка и осуществление мягкой посадки аппарата Surveyor на Луну; отработка систем, обеспечивающих мягкую посадку аппарата, получение телевизионных изображений лунной поверхности в месте посадки, проведение исследований в месте посадки (определение механических и физико-химических характеристик грунта к др.). Осуществлено 7 запусков аппаратов Surveyor, из которых 2 закончились неудачей. На первых двух аппаратах научная аппаратура не устанавливалась; они предназначались только для получения телевизионных изображений в месте посадки. На последующих аппаратах устанавливалась как телевизионная, так и специальная научная аппаратура (механизм с ковшом-захватом, α-анализатор, магниты), предназначенная для изучения характеристик лунного грунта. Аппаратами проводились телевизионная съемка — исследование топографии лунного рельефа; определение консистенции, морфологии и структуры грунта; измерение альбедо; фотометрия, колориметрия, поляриметрия; изучение химического состава грунта—определение процентного содержания различных элементов; изучение механических свойств лунного грунта—предельной статической нагрузки, проницаемости, плотности, пористости, величины частиц, упругости, когезии, адгезии, эррозии, прочности скальных пород; изучение электромагнитных свойств поверхности—отражательной способности в рабочих диапазонах радиолокаторов, диэлектрической постоянной, содержания магнитных частиц; изучение теплового режима на поверхности Луны; телевизионная съемка Земли; регистрация посылаемого с Земли лазерного излучения; астрономические исследования (телевизионная съемка звезд, планет, солнечной короны, Земли, солнечного затмения).
Всего пятью аппаратами Surveyor получено около 86 500 телевизионных изображений лунной поверхности в месте посадки, частей конструкции аппарата, окружающего лунного пространства, Солнца и др. (рис. 26—30). Осуществлено перемещение над лунной поверхностью аппарата, совершившего посадку на Луну; в ходе этого эксперимента решались экспериментальные вопросы взлета и посадки аппаратов на Луну, исследовалось воздействие истекающих струй двигателей на лунный грунт. Проведен эксперимент по уточнению либрации Луны, осуществленный при одновременном установлении связи с аппаратами Surveyor V и Surveyor VI. Исследования аппаратами Surveyor проводились в районах, являвшихся потенциальными местами посадки лунной кабины корабля Apollo (Океан Бурь, Море Спокойствия, Центральный Залив), и в районе, представляющим научный интерес (район кратера Тихо).
Изучение характеристик лунного грунта позволили американским ученым сделать следующие предварительные выводы (45—49). Прочность грунта достаточна для того, чтобы лунная кабина корабля Apollo при посадке не погрузилась в него. Прочность поверхностного слоя такова, что космонавты, вышедшие на лунную поверхность, могут передвигаться без опасения провалиться. Толстого слоя мелкой пыли, в которой космонавты могли бы провалиться, не обнаружено. Космонавты, вышедшие на поверхность Луны, будут создавать нагрузку на грунт около 0,035 кг/см2, т. е. примерно такую же, как и аппараты Surveyor после успокоения. Однако самый верхний слой грунта сравнительно непрочен, и космонавты, по-видимому, будут оставлять неглубокие следы. Глубина следов, возможно, будет достичь 2—3 см. Результаты изучения механических и физических характеристик лунного грунта приведены в таблице 10 (5). Величина адгезии с металлом, краской, стеклом использованными в конструкции аппаратов, меньше чем величина когезии (~10-2 н/см2 для наружного слоя). Установлено, что лунная поверхность сложена преимущественно мелкодисперсным слабосвязанным материалом с диаметром частиц менее 1 мм, среди которого встречаются и более крупные агломераты, а также отдельные камни. Глубина этого слоя различна; она меньше на валах кратеров и больше на их дне. Под рыхлым слоем находится более связное и более плотное вещество, хотя и оно, по-видимому, пористое или состоит из отдельных фрагментов.
Характеристики | Численное значение | Примечание | |
Предельная статическая нагрузка | поверхностный слой (до глубины 3 мм) | <0,007 кГ/cм2 | Определено по следам, оставленным осколками пород при выбросе. |
на глубине 2,5 см | 0,21 кГ/см2 | Определено по следам, оставленным на грунте разрушающимися амортизирующими конструкциями аппарата. | |
на глубине 5,0 см | 0,56 кГ/см2 | Определено по следам, оставленным на грунте опорами шасси. | |
усредненные данные | 0,35 кГ/см2 | » | |
Плотность грунта | поверхностный слой | 0, 72-1,2 г/см3 | |
на глубине 5,0 см | 1,6 г/cм3 | Отмечается дальнейший рост с глубиной | |
Пористость грунта | поверхностный слой | 60-70% | |
на глубине 5,0 см | 40-50% | ||
Размер частиц | 2-60 мк | Максимум частиц имеет размер 10 μ, | |
Скорость распространения поверхностных волн | поперечных на глубине 10 см | 15-30 м/сек | |
продольных на глубине 10 см | 30-90 м/сек | ||
Прочность грунта | на глубине 1 мм | 0,1 н/см2 | Градиент роста прочности с глубиной на 1 см— 1 н/см2 |
на глубине 5 см | ~5 н/см2 | ||
Когезия частиц | на глубине нескольких см | ~0,05 н/см2 | Поверхностный слой (~1 мм) очень слабосвязанный. |
Угол внутреннего трения | на глубине ~5 см | 35-40° | |
Проницаемость грунта для газов | на глубине менее 25 см | /1-7/.10-8 см2/сек.атм | |
Альбедо невозмущенного мелкораздробленного вещества | поверхностный слой | ~8% | Морской район |
~ 13% | Материковый район | ||
на глубине 1 мм | ~ 6% | Морской район | |
~ 10% | Материковый район | ||
Отражательная способность поверхности для радиоволн λ=2-3 см. | 0,04 ±0,01 | Морской район | |
0,08 | Материковый район | ||
Диэлектрическая постоянная | 2,2±0,2 | Морской район | |
3,3 | Материковый район |
Химические элементы | Содержание в атомных % в местах посадки аппаратов) | |||
Surveyor V (Море Спокойствия — морской pайон) | Surveyor VI (Центральный залив-— морской район) | Surveyor VII (Кратер Тихо—материковый район) | ||
Образец № 1 | Образец № 2 | Образец № 1 | ||
С | <3 | <3 | <2 | <2 |
0 | 58±5 | 56±5 | 57±5 | 58±5 |
Na | <2 | <2 | <2 | <3 |
Mg | 3±3 | 3±3 | 3±3 | 4±3 |
Al | 6,5±2 | 6,5±2 | 6,5±2 | 9±3 |
Si | 18,5±3 | 19±3 | 22±4 | 18±4 |
Группа Ca (A=30-47) | 13±3 | 13±3 | 6±2 | 6±2 |
Группа Fe (A=47-65) | 13±3 | 13±3 | 5±2 | 2±1 |
Состав пород близок к составу базальта; содержание Fe относительно велико в морских участках и мало в материковой области. Содержание свободного железа, собираемого магнитом, менее 0,25% (по объему), что также согласуется с составом базальтов. Температуры поверхности днем близки к тем, которые получаются при измерениях с Земли. Beличина параметра тепловой инерции (кρс)-½ несколько ниже, чем по данным земных измерений, и близ кратера Тихо примерно вдвое ниже, чем в морских районах. Данные допплеровского радионаблюдения аппаратов позволяют уточнить фигуру Луны и теорию ее движения. На поверхности Луны уровень радиации невысокий н не представляет опасности для высадившихся на поверхность Луны космонавтов.
Техническими результатами осуществления программы Surveyor являются следующие: отработаны бортовые системы; система, обеспечивающая мягкую посадку аппарата, оказалась достаточно эффективной; полеты аппаратов Surveyor показали эффективность системы коррекции траектории, обеспечивавшей встречу аппарата с Луной с отклонением от центра заданного района не более 16 км (11); установлено, что излучение радиолокаторов отражается от поверхностного слоя грунта, а не от слоя, лежащего на некоторой глубине; при прохождении радиолокационного излучения через факел двигателей эффективность радиолокаторов не уменьшается.
По заявлению директора Лаборатории реактивного движения д-ра У. Пикеринга, программа Surveyor—одна из наиболее успешных космических программ США. В результате исследований, проведенных аппаратами Surveyor, была подтверждена правильность инженерных решений, заложенных в конструкцию лунной кабины корабля Apollo.
Библиография
1. Apollo role seen for next four Surveyors. «Technol. Week», 1967, 20, № 17. 19, 1967, 12.62.87
2. Attempt may be made to move Surveyor В after it lands on lunar surface. «Mussile/Space Daily», 1966, 21, № 9, 58, 1967, 6.в2.94
3. A vernier engine... «Flight Internat.», 1967, 92, № 3055, 542.
4. Веller W. Twelve Surveyors now planned for Moon exsploration. «Mis-siies and Rockets», 1962, 10, № 23, 18, 31—22 24—25, 1963, 4.51.647
5. Cortright E. М. Mans progress toward the Moon. «Report presented at the Eighth International Technical and Scientific Congress on Space, Roma, Italy, April, 1968.»
6. Нeather М. D. Voyager to avoid Surveyor errors. «Missiles and Rockets», 1965, 16, № 11, 15
7. Dobriner R. I-st Surveyor launch slips in to early 1966. «Electron.
Design», 1965, 13, № 23, 6—9 .
8. Dulberger L. Н. Well-logging technique to probe Moon. «Electronics»,1962, 35, № 23, 28—29, 1963, 1.51.631
9. House seeks Titan III C for Surveyor. «Missiles and Rockets», 1965, 16, № 19, 7
10. Hughes vernier engines. «Interavia Air Letter», 1967, № 63S2, 6.
11. Hunter G S. Last Surveyor to study lunar highlands. «Aviat. Week and Space Technol.», 1967, 87, № 26, 40—41, 1968, 6.62.145
12. Hunter G. S. Surveyor recives earth laser beams. «Aviat. Week and Space Technol.», ,1968, 88, № 5, 87, 1968, 8.62.80
13. Isotope power for lunar rover. «Missiles and Rockets», 1964, 15, № 2, 27
14. IPL abandons Surveyor photo attempts. «Aviat. Week and Space Technol.», 1966, 85, № 3, 21, 28, 1967, 1.62.52
15. Ladnorg U. Surveyor 3. «Flugwelt— Internat.», 1967, 19, № 10, 699— 701, 1968, 3.62.64
16. Last-ditch attempt to, salvage Surveyor. «Missile/Space Daily», 1966, 21, № 15, 99
17. Launch activity. Surveyor 7. «Aerospaice Teohnol.», 1968, 21, № 15, 12
18. Lunar and planetary projects U. S. A. «Interavia Air Letter», 1960, № 4604, 1—2
19. Lunar surface can support Apollo LEM. «Technol. Week», 1966, 18, № 25, 17, 1966, 11.62.389
20. Mason J. F., Wallace W. B. Surveyor program under attack. «Electronics», 1965, 38, № 23, 155—158, 160—161, 163, 1966, 4.62.166
21. Moon landing measurements. «I. Environmental Sci.», 1966, 9, № 6, 20— 21, 1967, 6.62.57
22. NASA drops roving vehicle for Surveyor. «Interavia Air Letter», 1965,№ 5797, 3
23. News digest. «Aviat. Week and Space Technol.», 1935, 82, № 16, 37
24. Nоrmуle W. J. Surveyor success to alter future flights. «Aviat. Week and Space Technol.», 1966, 85, № 2, 94—96, 1966, 12.62.126
25. Рау R. Surveyor program leapfrogs ahead. «Missiles and Rockets», 1966,18, № 23, 14—16, 1966, 11.62.66
26. Ranger shows no changes needed in Surveyor design. «Missiles and Rockets», 1&64, 15, № 11, 73—76
27. Scientists study data linking Earth, Moon. «Aviat. Week and Space Technol.», 1967, 87, № 15, 29—30, 1968, 3.62.229
28. Scoop nudges Surveyors soil analyzer to lunar surface. «Aviat. Week and Space Technol.», 1968, 88, № 4, 22—23, 1968. 7.62.252
29. Scott R. F. Soil mechanics surface sampler experiment for Surveyor. «J. Geophys. Res.», 1967, 72, № 2, 827—830, 1967, 8.62.400
30. Soil test indicates clear vision for astronauts in lunar landing. «Aviat. Week and Space Technol.», 1967, 87, № 22, 23. 1968, 6.62.209
31. Stone I. Surveyor 5 lunar chemistry data studied. «Aviat. Week and Space Technol.», 1967, 87, № 12, 28—29, 1968, 6.62.205
32. Stone I. Surveyor lunar space-craft has varied approaches. «Aviat. Week and Space Technol.», 1961, 74, № 5, 50—51, 53, 55—56, 1962, 6.51.610
33. Surveyor I and Gemini GT—9. «Interavia», 11966, 21, № 7, 993,
1966,11.62.85
34. Surveyor 3 described. «Flight Internat.», 1967, 91, № 3033, 679—680, 1967, 9.62.145
35. Surveyor 3 enters lunar night. «Aviat. Week and Space Technol.», 1967, 86, № 19, 27, 1967, 11.62.62
36. Surveyor 7 findings. «Flight Internat.», 1968,93, №3079, 387, 1968,8.62.218
37. Surveyor: first test mission. «Space World», 1966, NC—7—33, 12—20.1967. 2.62.45
38. Surveyor 6 «hopscotch». «Flight Internal», 1967, 92, № 3064, 924.1968. 5.62.72
39. Surveyor 7 investigates lunar highlands. «Aviat. Week and Space Technol.», 1968, 88, № 3, 32—33. 1968, 7.62.104
40. Surveyor landing close to nominal. «Missile/Space Daily», 1966, 20, № 42,302
41. Surveyor E (5) launched. «Interavia Air Letter», ,1967, № 6334, 5
42. Surveyor lunar transfer maneuver tests slated for AC-5; 6. «Missile/Space Daily», 1966, 11, № 6, 41—42. 1965, 10.62.118
43. Surveyor 6 maneuver. «Aviat. Week and Space Technol.», 1967, 87, № 20, 31
44. Surveyor may be chosen for planetary lander role. «Aerospace Technol.», 19&8, 21, № 16, 17. 1968, 9.62.158
45. Surveyor I mission report. Part II. Scientific data and results. «Techn. rep., 1966, 32—1023, JPL, Calif. Inst, Techn., Pasadena, Calif.»
46. Surveyor III mission report. Part II. Scientific results. «Techn. rep., 1967, 32—lili77, JPL, Calif. Inst. Techn., Pasadena, Calif.»
47. Surveyor V mission report. Part II. Science results. «Techn. rep., 1967, 32—1246, JPL, Calif. Inst. Teohn., Pasadena, Calif.»
48. Surveyor VI mission report. Part II. Science results. «Techn. rep., 1968, 32—1262, JPL. Calif. Inst. Techn. Pasadena, Calif.»
49. Surveyor VII mission report. Part II. Science results. «Techn. rep., 1968,32-1264, JPL, Calif. Inst. Techn., Pasadena, Calif.»
50. Surveyors Moon. «Sci. News», 1967, 91, № 22, 517—518, 1967, 12.62.245
51. Surveyor 3 on the Moon. «Sky and Telescope», 1967, 33, № 6, 361—363,1967, 12.65.85
52. Surveyor photographs lunar sunset; faces extreme cold. «Missile/Space Daily», 1966, 19, № 32, 250, 1966, 12.62.62
53. Surveyors pictures bolster LEM plans. «Aviat. Week and Space Technol.», 1966, 84, № 23, 27—29, 1967, 1.62.51
54. Surveyor progress and plans for Surveyor 2 and 3. «Flight Internat.»,1966, 90, № 2993, 1116—117
55. Surveyor retro rockets tested. «Interavia Air Letter», 1966, № 5936, 5
56. Surveyor 3 sends lunar surface photos. «Aviat. Week and Space Technol.»,
1967, 86, № 17, 30—31, 1967, 10.62.63
57. Surveyor soft lands on Moon. «Flight Internat.», il966, 89, № 2987, 9й3—
985. 1966, 11.62.65
58. Surveyor 6 soft lands on Moon. «Interavia Air Letter», 1967, № 6379, 4, 1968, 4.62.72
59. Surveyor 7 soft lands on the Moon. «Interavia Air Letter», 1968, № 6419,8, 1968, 6.62.76
60. Surveyor team lesorts to engineering tests as hopes for lunar landing die.«Missile/Space Daily», 1966, 21, № 16, 106
61. Surveyor B this week. «Flight Internat.», il966, 91, № 3002, 533,
1967, 1.62.54
62. Surveyor throttleable engines successfuly tested via radar command.
«Missile/Space Daily», 1966, 17, № 23, 185
63. Surveyor B to attempt second Moon landing. «Interavia Air Letter», 1966,№ 6085, 5
64. Surveyor 5 to test Moons surface composition. «Sky and Telescope», 1967. 34, № 4, 217—218
65. Surveyor usefulness is- questioned. «Missiles and Rockets», 1962, 1&, № 25, 9
66. The fifth Surveyor lunar exploration. «Interavia», 1967, 22, № 10, 1478
67. The perfect Surveyor mission... «Electronics», 1968, 41, № 1, 166
68. The surface of the Moon. «New Scientist», 1967, 36, № 566, 77—78, 1968, 4.62.217
69. The Surveyor mission. «Flight Internal:.», 1867, 92, № 3054, 500—601,. 1968, 3.62.65
70. Turkevich A. L., et al. Chemical analysis of the Moon at the Surveyor VII landing site: preliminary results. «Science», 1968, 162, № 3849, 117— 118, 1969, 2.62.206
71. Us iroonshot is good busines. «Electron. Weekly», 1966, № 301, 5
72. U. S. soft landing test. «Flight Internal», 1966, 89, № 297,1, 283
73. Wa.tkins Н. D. First Surveyor ready for limited mission. «Aviait. Week and Space TechnoL», 1966, 84, № 1:3, 79, 82—84, 87—88, 1966, 11.62.64
74. Watkins Н. D. Lunar rocks loom us hazard to Apollo. «Aviat. Week-end Space TechnoL», 1966, 84, № 24, 26—30
75. Watkins Н. D. Surveyor ; prompts confidence, caution. «Aviat. Week and Space TechnoL», 1966, 84, № 26, 60—61, 64, 67—69, 72, 1967, 2.62.48
76. W a 11 s R. N., J r. How Surveyor 5 was saved. «Sky and Telescope», 1967, 34, № 5, 305—307. 1968, 4.62.68
77. Watts R. N., J r. Pictures from the Moon. «Sky and Telescope», 1966, 32, № 1, 16—20, 1966, 11.62.67