История космического исследования по программе «Здравствуй, Луна!»

В работе по космическим исследованиям спутника Земли Луны представлен первоначальный этап изучения движения Луны, её поверхности и, конечно, разрешения самой главной загадки этого космического соседа – составления карты его обратной стороны. Значит, нужна была расширенная программа для выполнения такой задачи, и эта программа была разработана и шаг за шагом выполнена на базе проектов конструкторского бюро завода имени Лавочкина.

К этой статье даны траектории полёта космических аппаратов «Луна», даны фотографии их внешнего вида с указанием расположения основных приборов. Всего было 13 запусков, и каждый запуск давал новые открытия в изучении Луны. В результате этого этапа была составлена полная карта поверхности Луны, её глобус, уточнены её параметры, температурный режим, рельеф поверхности и почвенный состав верхнего слоя поверхности.

В работе просмотрены запуски «Луны» в течение 1959-1966 годов, указаны нерешённые задачи и подчёркнута необходимость постоянного исследования Луны, рассматривая её как стартовую площадку для запусков космических аппаратов различного назначения.

Луна - единственный естественный спутник нашей планеты, самое близкое к Земле крупное небесное тело, расстояние от Земли до Луны составляет всего 384400 тысяч км. Астрономы иногда говорят о двойной планете Земля – Луна, потому что диаметр спутника более земного диаметра, а масса земной, и между Луной и Землёй действуют прочные связи. Обе планеты и Земля, и Луна вращаются вокруг общего центра, который находится внутри земного шара.

Изучение Луны, её движения началось в далёкие времена. Но если рассмотреть Луну в хороший телескоп, созданный в 17-ом веке польским астрономом Яном Гевелием, можно было составить приблизительную карту лунного рельефа. С этого момента, считают учёные, началось научное направление изучения Луны селенография. Точные лунные карты и глобусы были составлены благодаря современной оптике, астрономической технике, автоматическим космическим станциям, роботам-луноходам и космонавтам, побывавшим на Луне.

Как исследовали Луну до 1959 года

Главной задачей при изучении Луны является приведение в систему многочисленных фактов и создание цельного представления о её природе.

Изучение движения Луны велось с незапамятных времён, в силу того, что это космическое тело наблюдаемо с Земли без специальных аппаратов. Визуально можно заметить ассиметричное строение полушарий нашего спутника. Но настоящее изучение Луны, её особенностей началось с помощью телескопов 20 века. На основе этих наблюденийбыли объяснены лунные затмения. Плоскость орбиты Луны наклонена к плоскости земной орбиты.

Прохождение Луны сквозь тень Земли и есть лунное затмение, периоды этих затмений примерно полгода. При лунных затмениях Луна, проходя сквозь земную тень, лишается освещающих её солнечных лучей, и затмение наблюдается со всего ночного полушария Земли. Это известно с древних времён, и эти явления может наблюдать землянин. Известно, что за 18 лет проходит 29 затмений, а точные сроки лунных затмений уже вычислены до 2300 года.

Изучение Луны методом радиолокации началось с 1946 года. Какие же особенности Луны были выявлены и объяснены астрономами? Луна вращается в течение одного и того же времени, как вокруг своей оси, так и вокруг оси Земли, следовательно, земляне видят только одну сторону этого космического тела. Поэтому радиолокация позволила составить карту лунной поверхности, видимой с Земли. Огромные углубления были названы морями, но без воды, а светлые участки это настоящие горы, высота которых достигает 8000 метров. Обнаружены острые скалы, огромное количество кратеров вулканического и метеоритного происхождения.

Достаточно ли было такого изучения Луны, когда перед астрономами вставали всё новые и новые вопросы. Особенности Луны практически не были объяснены.

Исследование Луны с 4 января 1959 года

С этого момента началась эра исследований Луны и развитие новой области в астрономии - селенографии. В конструкторском бюро имени С. А, Лавочкина в городе Химки началась напряженная работа по созданию аппаратов для исследования Луны.

Такой космический аппарат был создан. Развив II-ую космическую скорость 11200 км/с, он стал первым искусственным спутником Солнца и первым «лунником», Луна - 1 в огромной научной программе под названием «Луна». Траекторные измерения производились с помощью специальной радиоаппаратуры. Для наблюдения за полетом лунной ракеты было создано устройство, образующее искусственную комету - натриевое облако, видимое в телескопы с Земли. Полет до Луны продолжался 34 часа. Ракета вышла на орбиту искусственного спутника Солнца и стала первой в мире искусственной планетой солнечной системы.

В результате полета станции «Луна - 1» были получены важные результаты:

-уточнено расположение внешнего радиационного пояса вокруг Земли.

-впервые выполнены замеры магнитного поля на больших расстояниях от Земли.

-измерена интенсивность космических, рентгеновских лучей и гамма - излучений в межпланетном пространстве.

12 сентября 1959 года состоялся запуск на Луну автоматической станции «Луна - 2». Задача этого аппарата была более сложная - прилунение. Возможность визуального наблюдения, как и при полёте «Луны - 1», обеспечивалась аппаратурой для создания искусственной кометы. Место прилунения станции - вблизи восточной границы Моря Ясности. Траектория полета и вид станции. Станция доставила на поверхность Луны вымпел страны. Результаты полета были:

-установлено отсутствие заметного магнитного поля

-уточнена структура радиационных поясов Земли

-установлено содержание в космических лучах гелия, углерода, азота и кислорода.

Старт аппарата «Луна - 3» состоялся 4 октября 1959 года. Основной задачей этого лунника был облет Луны и фотографирование ее невидимой с Земли стороны. Вид «Луны - 3». Для наблюдения за полетом станции и управления приборами и аппаратурой был предусмотрен специальный автоматический измерительный радиокомплекс. Вывод на орбиту был выполнен с высокой точностью, полет до Луны продолжался 2,5 суток. Сеанс фотографирования по команде с Земли продолжался 40 минут. Полученные снимки - результат первого успешного эксперимента по фотографированию и передаче из космоса изображений другого небесного тела. Это позволило составить карту обратной стороны Луны.

Результаты полета «Луны - 3» следующие:

-на обратной стороне Луны преобладает материковый щит с повышенной плотностью кратеров, обширных «морских» районов нет.

-составлены первый атлас и карта обратной стороны Луны.

-изготовлен глобус Луны.

Для окончательного фотографирования обратной стороны Луны в сторону Луны был произведен пуск станции «Зонд - 3», Сеанс фотографирования продолжался 1 час 8 минут. Фотоизображения лунной поверхности отличаются очень высоким качеством, почти без дефектов. Эти фотографии уникальны, на них видны множество интересных образований на лунной поверхности. Результаты фотографирования следующие:

-обнаружены мореподобные образования в виде светлых, т. е. неглубоких, впадин, дно которых усеяно кратерами. Их называют талассоидами.

-обнаружены очень длинные цепи кратеров, которых нет на видимой стороне.

-выполнен спектральный анализ лунного грунта.

Станция «Зонд - 3» удалилась от Земли и от Солнца и ещё 8 месяцев поддерживала с ней связь для излучения магнитных полей, солнечного ветра и радиоизлучения нашей Галактики.

Для дальнейшего исследования Луны и решения мягкой посадки контейнера с научной аппаратурой на лунную поверхность в период 1963-1965г. г. было запущено пять автоматических станций - «Луна-4», «Луна-5», «Луна-6», «Луна-7», «Луна-8», Эти лунники получили первые опытные данные о работе систем, обеспечивающих мягкую посадку путем отработки систем астроориентации, радиоконтроля траектории полета и приборов автономного управления.

После такой мощной подготовки был осуществлен запуск «Луны-9» для выполнения одной из важнейшей задач исследования других планет - мягкой посадки на поверхность Луны. На высоте 75 км от поверхности Луна была включена тормозная двигательная установка за 48 секунд до посадки. Произошло снижение скорости спуска с 2600 м/сек, до 8 м/сек. на малой высоте над поверхностью Луны возле западного края Океана Бурь. Передача панорамы Луны длилась 100 минут. Станция работала на Луне 75 часов.

Результатом полета «Луны-9» было:

-доказательство возможности мягкой посадки на Луну.

-изучение микрорельефа лунного фунта, определение размеров и формы впадин и камней.

-определение толщины пылевого слоя около 5см.

-установлено наибольшая доза радиация на поверхности Луны.

И вот, после всех запусков стал возможен и следующий шаг в исследовании Луны - создание и запуск летающих лабораторий для исследования окололунного пространства и самой Луны. 31 марта 1966 года стартовала автоматическая межпланетная станция «Луна- 10», Этот спутник Луны работал 56 суток и сделал 460 витков вокруг Луны. Результаты полета этого лунника следующие:

-радиоактивность пород лунного грунта меньше, чем у гранитов и базальтов.

-магнитное поле Луны слабое и однородное.

-в окололунном пространстве никаких нет аномалий в виде радиационных поясов.

За эти полеты лунников, за уникальность полученных результатов Международная авиационная федерация наградила ученых, конструкторов и рабочих почетным дипломом.

Вслед за «Луной- 10» была послана «Луна-11» для уточнения и дальнейшего исследования окололунного пространства. Это был второй искусственный спутник Земли. Он работал на орбите 38 суток. Были подтверждены результаты работы «Луны-10 и уточнены характеристики Луны.

И все-таки необходимо было непрерывное фотографирование всех этапов полета к Луне, поэтому 22 октября 1966 года в сторону Луны была запущена «Луна-12». Задача состояла в крупномасштабном фотографировании участков лунной поверхности с орбиты искусственного спутника Луны. 85 суток спутник Луны работал на орбите, совершив 602 витка. Фотографирование позволяло «увидеть» объекты на поверхности Луны размером от пяти метров.

Результаты были следующими:

-породы грунта лунных морей - базальты.

-породы лунных континентов подобны породам каменным метеоритов.

На основе предыдущих двенадцати запусков был дан старт «Луны - 13» 21 декабря 1966 года. Задачи - исследование механических свойств лунного грунта. Очень важно было узнать плотность наружного слоя грунта, величину теплового потока от поверхности Луны. Станция прилунилась в 300 км от посадки «Луны-9», т. е. траектория и режим полета был сохранен, но были добавлены приборы четко для исследования грунта: плотномер, динамограф и другие.

Результаты полета были следующие: плотность грунта в пределах 15-ти см приблизительно 800 кг/м3, что соответствует плотности пористых материалов, определена отражающая способность лунной поверхности, замерена эффективная температура поверхности по мере увеличения высоты Солнца.

Вторая автоматическая станция «Луна-13» успешно завершила свою работу.

Для сравнения траекторий полетов и мест мягких посадок и прилунения аппаратов класса «Луна».

Программа космических запусков автоматических станций «Луна» дала уникальные результаты по исследованию ближайшего к планете Земля космического тела. Эта программа внесла огромный вклад в разностороннее изучение межпланетного пространства. В процессе запусков были созданы и опробованы в действии множество новых приборов, описанию которых потребовалось бы прочтение многих томов литературы.

Так что же, какие же задачи были решены? Попробуем их перечислить:

-решена загадка обратной стороны Луны.

-составлена полная карта поверхности Луны и её глобус.

-температурные колебания на Луне определены.

-механические свойства поверхностного слоя Луны.

-доказано, что магнитное поле Луны очень слабое, магнитных аномалий нет.

Можно было бы ещё перечислять результаты полетов, значит, можно успокоиться и прекратить исследования Луны? Ответ отрицателен, и вскоре астрономы и инженеры Америки и России открыли новые страницы в лунной эпопее: луноходы бороздят лунную поверхность, человек оставляет следы в лунной пыли. Но без первого этапа запуска тринадцати «Лун» последующие ступени к Луне были бы сложны и опасны.

А какие проблемы по-прежнему неразрешимы:

-чем можно объяснить явление лунотрясения, когда после посадки Армстронга приборы показывали колебания почвы в течение четырех часов?

-почему рельеф части лунной поверхности воспринимается как контур поверхности Земли?

-чем можно объяснить частые лунотрясения без внешних воздействий?

-каково же происхождение Луны?

Таких вопросов много. Значит, изучение Луны необходимо, чтобы узнать лучше прошлое, настоящее и будущее нашей родной планеты Земля, которая свои тайны прячет под океанскими просторами. Луна должна помочь человеку в роли очень удобной стартовой площадки проникать далее в космос. И поэтому Луна будет обитаема, она должна послужить на благо земной цивилизации. Приводим слова внимания и восторга к нашему космическому спутнику Луне.

Требования передачи данных по электронной почте не позволили передать сведения, приведённые в работе, в полном объёме.