 Общий вид автоматической станции "Луна-9" 1. Двигательная установка 2. Отделяемый отсек № 1 с системой астронавигации 3. Автоматическая лунная станция (АЛС) 4. Отсек системы управления (И-100) 5. Отделяемый отсек № 2 с радиоаппаратурой 6. Радиовысотомер Основные характеристики АС Е6
|
В 1960 году ОКБ-1 возвращается к вопросу создания автоматической станции для
получения изображения лунной поверхности с осуществлением ее мягкой посадки на
поверхность Луны.
В январе того же 1960 года было принято Решение о развитии исследования космического пространства, в котором предусматривалось создание автоматической станции на Луне и в ее районе. Устанавливался срок запуска (АС Е6) -1961 год. Решению предшествовало завершение работ по станциям Е1, Е1А, Е2, Е2А, Е3 и начало отработки четырехступенчатой РН 8К78. Это создавало предпосылки ускоренной разработки и наземной отработки автоматической станции Е6 для осуществления мягкой посадки на Луну с обеспечением прямой телевизионной передачи на Землю изображения лунной поверхности.
26 марта 1961 года С.П. Королев писал Д.Ф. Устинову о том, что в ОКБ-1 подтверждена принципиальная возможность с помощью четырехступенчатого носителя осуществить мягкую посадку аппарата Е6 на поверхность Луны и создать искусственный спутник Луны.
Для станции, способной совершить посадку на Луну, необходимо было создать: двигательную установку, выполняющую коррекцию траектории полета аппарата и торможение его при посадке на Луну; автоматическую автономную лунную станцию с радиокомплексом, командными и телеметрическими каналами для работы с нею на Луне, с малогабаритной телевизионной камерой, собственной системой терморегулирования, автоматикой и химическими источниками тока, системой амортизации; объединенную компактную систему управления движением III и IV ступеней РН и собственно АС при коррекции траектории и подлете к Луне.
Многие вопросы обеспечения совместной надежной работы этих систем могли быть решены только в реальных полетных условиях.
В процессе модернизации РН стартовую массу АС увеличили до 1580 кг, а массу АЛС — до 100 кг.
Автоматическая станция Е6 состояла из трех частей:
■ корректирующе-тормозной двигательной установки С5.5 разработки ОКБ-2 (А.М. Исаев) с установленным на ней блоком системы управления;
■ двух сбрасываемых перед торможением у Луны отсеков с аппаратурой;
■ автоматической автономной лунной станции.
АС Е6 была снабжена специальной оптической системой астронавигации, работающей с помощью пяти групп датчиков: двух земных, двух лунных и одного солнечного. С помощью этой системы обеспечивались операции, позволяющие осуществить прилунение АЛС в заданном районе.
Конструктивно АС Е6 выполнялась в виде блочной схемы, позволяющей при приближении к Луне сбрасывать выполнившие свои функции отсеки для того, чтобы на последнем этапе (торможение перед посадкой на Луну) аппарат имел минимальную массу. При этом был применен ряд оригинальных конструктивных решений. Каркас ДУ — разработка ОКБ-2 — использовался как конструктивно-силовая основа автоматической станции. На верхнюю, точно обработанную плату бака окислителя устанавливался основной блок (гироплатформа) объединенной системы управления, которую разработало НИИ-885. Блок закрывался герметичным сварным алюминиевым корпусом, на котором устанавливался ложемент для АЛС. На каркасе ДУ устанавливались также штыревой датчик касания поверхности Луны и баллон системы наддува амортизаторов АЛС. Снаружи устанавливались оптическая аппаратура системы астронавигации и баллоны со сжатым азотом — рабочим телом микродвигателей системы ориентации.
Первая автоматическая автономная лунная станция выполнялась как автономно действующий на поверхности Луны аппарат. Станция была оснащена амортизаторами, обеспечивающими рассеивание основной части кинетической энергии при соударении АЛС с поверхностью Луны. Корпус станции был выполнен из алюминиевого сплава и вместе с четырьмя раскрывающимися лепестками имел овально-сужающуюся форму, лепестки закрывали иллюминатор телевизионного устройства и образовывали приемопередающую антенну радиокомплекса автоматической станции на траектории полета к Луне.
Полет автоматической станции Е6 осуществлялся по следующей схеме. После выведения АС на околоземную орбиту в заданный момент времени выдавалась команда на включение ДУ IV ступени (блок Л) РН. Станция разгонялась до второй космической скорости по заданной траектории движения к Луне и отделялась от РН. Затем проводилась ориентация АС на Солнце и выдавалась команда на ее закрутку с целью обеспечения теплового режима. В заданное время, перед включением ДУ, система астронавигации выполняла измерения параметров траектории, которые передавались по радиоканалу на Землю и использовались для вычисления уставок, которые необходимо было ввести по радиоканалу в систему автоматического наведения и систему управления, на коррекцию траектории движения. После выполнения заданной ориентации выдавалась команда через систему управления на включение КТДУ автоматической станции для коррекции траектории. На расстоянии 8300 км от Луны с помощью системы астронавигации выполнялось построение лунной вертикали, т.е. ось корректирующей тормозной двигательной установки выставлялась по направлению на центр Луны и гироскопы "запоминали" это положение осей. Программно-временное устройство включало радиовысотомер на "прогрев", на расстоянии 75 км от Луны он выдавал команду на включение КТДУ на выбранный тормозной режим.
При этом происходило отделение сбрасываемых отсеков, термоукупорки и осуществлялся наддув амортизаторов АЛС до 1 атм. На расстоянии 250-265 м от поверхности Луны прекращалась работа двигателя в режиме торможения, и дальнейшее снижение происходило в режиме парашютирования на управляющих соплах КТДУ. На этом участке высвобождался ленточный датчик-щуп, который при соприкосновении с лунной поверхностью выдавал команду на срабатывание пирозамка отделения АЛС от ложемента АС. Станция отделялась от ложемента под действием истекающего газа из амортизационных оболочек в направлении, обратном движению к Луне, что позволяло снизить скорость прилунения до 15 м/с.
Через 4 мин после выключения КТДУ программно-временное устройство АЛС выдавало команду на сброс амортизационных баллонов, и еще через 1 мин проходила команда на срабатывание пирозамка открытия лепестковых антенн. Антенны под действием пружин раскрывались, выравнивая станцию на лунной поверхности. При этом открывались четыре ленточные антенны с подвешенными на них элементами для оценки контрастности освещения и штанга магнитометра. Происходило переключение радиоканалов: телевизионного — на лепестки, а командного и телеметрического — на ленточные антенны. На верхней полуоболочке АЛС на пружинных основаниях были расположены двугранные зеркала-призмы для получения стереоскопического изображения рельефа лунного грунта. По команде с Земли включалась телевизионная камера обзора лунной поверхности через цилиндрический иллюминатор из кварцевого стекла. Тепловой режим АЛС обеспечивался применением испарительной системы. Корпус АЛС снаружи был закрыт экранно-вакуумной изоляцией.
Летным испытаниям предшествовали многоплановые работы по отработке конструкций.
■ Отработана конструкция штыря с контактным датчиком, с помощью которого вырабатывался сигнал на отделение АЛС. Отработка проводилась на специальной установке.
■ Отработана конструкция надувных баллонов, обеспечивающая мягкую посадку АЛС на поверхность Луны. Отработка проводилась в барокамере. Полностью собранная станция устанавливалась в барокамеру, надувные баллоны после откачки барокамеры надувались, сбрасывая при этом термоукупорку.
■ Отработано отделение боковых отсеков КА при температуре минус 50°С. Отработка проводилась на технологическом макете КА. Пирозамки замораживались жидким азотом, а затем подрывались.
■ Отработано отделение надувных баллонов при помощи пирошнура, продетого в петли этих баллонов. АЛС с надутыми баллонами сбрасывалась со строительного крана. После сброса и успокоения АЛС с пульта производился подрыв пирошнура.
■ Отработана система мягкой посадки и проверена работа АЛС после прилунения: сброс АЛС с высоты 20 м, ее приземление, отделение надувных баллонов, раскрытие лепестковых и штыревых антенн. Работа теле- и радиоаппаратуры осуществлялась на территории НИИ-229 (Г.М. Табаков). Проверка на так называемое "бликование", т.е. проверка на отсутствие воздействия бликов Солнца на чувствительные системы, проводилась в Крыму с зеркальным подсветом объекта Солнцем.
■ Отработана испарительная система терморегулирования АЛС.
■ Отработан режим поиска реперных светил системой астронавигации. Отработка проводилась на специальном стенде, имевшем три степени свободы перемещения.
■ Отработаны микродвигатели системы ориентации.
■ Отработана КТДУ при имитации подлета к лунной поверхности.
■ Проведены сбросовые испытания объекта с остатками топлива в баках с целью проверки возможности возникновения взрыва или воспламенения этих остатков при разрушении каркаса АС при падении на поверхность Луны.
■ Проведены тепловые испытания в барокамере.
Экспериментальная отработка проводилась в 1962 году.
Летные испытания АС Е6 начались в январе 1963 года, С 1963 по 1966 год провели 12 пусков (4.01.63 г., 3.02.63 г., 2.04.63 г., 21.03.64 г., 20.04.64 г., 12.03.65 г., 10.04.65 г., 9.05.65 г., 8.06.65 г., 4.10.65 г., 3.12.65 г., 31.01.66 г.). Из них пять были аварийными, причем в четырех случаях — из-за неисправности системы управления носителя. Отличительной особенностью системы управления было то, что система управления блоков И, Л и станции Е6 была единой. После того как систему управления станции Е6 сделали автономной, задача выведения станции Е6 к Луне выполнялась.
Полностью программа пуска выполнена в одном случае. Это произошло 31 января 1966 года (старт в 14 ч 41 мин 37,0 с) при запуске станции, получившей название "Луна-9".
3 февраля 1966 года в 21 ч 45 мин 4,25 с АС прилунилась. За время полета было проведено 13 сеансов связи общей продолжительностью 4 ч 40 мин, выдано 182 команды по КРЛ, заложено шесть уставок для автономного управления объектом. 3 февраля 1966 года в 21 ч 49 мин 4,0 с зафиксирован прием телеметрической информации АЛС. В период с 3 по 7 февраля 1966 года телевизионная установка АЛС включалась шесть раз, что позволило впервые получить круговой обзор лунной поверхности в районе прилунения АС.
 Аналог автоматической лунной станции в музее РКК "Энергия" |
В работах по темам Е1, Е2, Е3, Е6 принимали участие М.С. Хомяков, В.И. Петров, А.В. Палло, А.Т. Луговой, О.Г. Ивановский, Г.Ю. Максимов, Л.И. Дульнев, Н.П. Береснев, В.С. Трошин, С.Н. Панфилова, В.С. Мурашов, Д.А. Князев, А.А. Кочкин, Н.Б. Захарова, В.Е. Козлов, В.Ф. Сибирцев, О.В. Сургучев, Ю.В. Капинос, В.И. Староверов, К.С. Карагезян, Е.С. Макаров, ГА. Мерсов, А.А. Дашков, В.В. Ивашкин, Н.А. Карбонов, Е.А. Нареманов, В.А. Петросян, Г.Н. Дегтяренко, Л.И. Алексеев, А.И. Нечаев, В.Д. Сорокалетов, Б.М. Попов, В.Г. Меняйлов, А.И. Яцушко, Б.П. Скотников, Ю.А. Богданович, О.Н. Воропаев, П.И. Ермолаев, О.Д. Жеребин, В.С. Патрушев, В.В. Калантаев, М.В. Брусков, В.А. Котович, В.П. Легостаев, В.Г. Кравец, Н.С. Некипелов, В.А. Николаев, Ю.М. Фрумкин, И.Ф. Столетний, М.М. Тюлькин, С.Н. Шустиков, Е.В. Шабаров, Л.И. Щедрина, В.В. Эстрович.
Разработчиками фототелевизионной системы и бортового радиокомплекса был НИИ-885 (М.С. Рязанский, Е.Я. Богуславский), системы астронавигации — филиал НИИ-1 (В.П. Морачевский), системы управления посадкой — НИИ АП (Н.А. Пилюгин).
 Панорама Луны, полученная с борта АЛС |