В наше время человек уже перестал всему удивляться, тем более трудно поразить его воображение, какой-либо технической идеей. Но выполнение идеи поразит хоть кого! Именно так - восхищенно и удивленно - отреагировал мир на исследование Луны автоматической станцией «Луна-16», и движущимся по поверхности Луны «Луноходом-1 «
Каждая космическая программа начинается со средства доставки - ракеты-носителя и в том числе ее последней ступени. Разработчики новой автоматической системы создали унифицированное средство доставки, этакий космический грузовик, который обеспечивает космический полет, и доставку на поверхность Луны того или иного груза - будь то ракета, мощный бур или луноход. В октябре 1970 года при полете автоматической станции «Луна-16» на посадочную ступень была установлена автоматическая ракета «Луна - Земля». После мягкой посадки станции она стартовала к Земле с образцами лунного грунта.
17 ноября 1970 года мягкую посадку в Море Дождей совершила станция «Луна-17» И с нее по трапам сошел на поверхность Луны первый самоходный аппарат, управляемый человеком с Земли. Без преувеличения можно сказать, начался новый этап в завоевании космического пространства. Ибо освоение Луны, и планет трудно представить без специальных транспортных средств, способных подолгу исследовать обширные территории.
Посадочная ступень новой станции аналогична предыдущей - «Луны-16» -, и представляет собой самостоятельный ракетный блок многоцелевого назначения. В него входит жидкостный ракетный двигатель (ЖРД), система баков с топливными компонентами, приборные отсеки, опоры-амортизаторы для посадки на поверхность Луны. На посадочной ступени установлены также антенны бортового радиокомплекса, трапы и кабель-мачта для связи с луноходом.
Двигательная установка посадочной ступени, кроме основного двигателя с регулируемой тягой, и многократным запуском, имеет два самостоятельных малых двигателя, работающих на завершающем участке посадки.
В приборных отсеках размещены счетно-решающие и гироскопические приборы систем управления, и стабилизации, электронные приборы системы ориентации, радиопередатчики и приемники бортового радио-измерительного комплекса, работающие в разных диапазонах, программно-временное устройство, автоматически влияющее на работу всех систем, и агрегатов, химические аккумуляторные батареи и преобразователи тока, элементы системы терморегулирования, автономные радиосредства - измерения высоты, горизонтальной, и вертикальной составляющих скорости при посадке на поверхность Луны, короче, все, что необходимо для нормальной работы автоматической станции.
Вне приборных отсеков на внешних поверхностях посадочного устройства установлены реактивные микродвигатели систем ориентации и стабилизации, баллоны с запасом рабочего тела для них, оптические датчики системы ориентации. И, наконец, в верхней части посадочной системы на специальных пироболтах укреплен сам луноход.
Как все гениальное, он прост. Самоходная автономная установка для передвижения по поверхности Луны состоит из самоходного шасси, на котором крепится герметичный корпус, начиненный различными системами, и научной аппаратурой.
Шасси лунохода, благодаря которому он, собственно, передвигается, состоит из ходовой части (см. 2-ю стр. обложки), электроприводов, комплекса датчиков и измерительной аппаратуры для наблюдения за работой узлов в процессе движения. И, конечно, сложнейшая система автоматических приводов, и бортовое электронное устройство для выполнения команд, передаваемых с Земли, и для автоматической защиты при опасных ситуациях. А такие при движении лунохода по Луне могут встретиться на каждом шагу. Скажем, при спуске под уклон может возникнуть опасность опрокидывания. На пути лунохода вдруг может встать стенка или расщелина. Защемление колеса в, какой-нибудь щели может привести к резкой перегрузке его двигателя. Причем все это слишком далеко от человека, который по показаниям приборов или телеэкрану узнает о создавшейся ситуации на несколько секунд позже, чем все произойдет в действительности. (Расстояние от Земли до Луны уже достаточно для того, чтобы подтвердить истину, о которой мы на Земле забываем скорость распространения электромагнитных волн практически не бесконечна.)
Чтобы предотвратить опрокидывание лунохода на уклонах, и движении с большим креном (например, при съезжании в кратеры), в системе шасси предусмотрены датчики, следящие за углами наклона машины. При достижении предельных значений автоматически срабатывает бортовая система, которая останавливает луноход. Чтобы не допустить выхода из строя двигателя, редуктора и других элементов привода колес, в системе автоматики шасси имеются приборы, следящие за величиной нагрузки на ведущие колеса, и останавливающие луноход, как только нагрузки станут предельными. Лишь после изучения сложившейся обстановки и принятия решения с наземного пульта выдается команда на продолжение движения лунохода.
Конструкция самоходного шасси предельно легка колеса сделаны из самых легких, и прочных металлов, схема их крепления к корпусу лунохода выбрана наиболее рациональная. Специальные покрытия, новые конструкционные материалы обеспечивают в самоходном шасси надежную работу всех его узлов. У восьмиколесного шасси лунохода все колеса – ведущие, в ступице каждого - свой двигатель. Если выйдут из строя несколько колес, то даже два оставшиеся по разным бортам в состоянии двигать луноход.
Корпус самоходного аппарата «Луноход-1» представляет собой цилиндр, переходящий в расширяющийся конус. Верхние, и нижние поверхности корпуса сферические. Верхняя крышка - весьма сложное устройство солнечной батареи, которая закрывает верх корпуса лунохода в зависимости от программы работ. Впереди корпуса установлена остронаправленная антенна, благодаря которой на луноход поступают команды, а с него получают научную, и телеметрическую информацию.
Остронаправленная антенна имеет свой привод, благодаря которому ее тонкий радиолуч направлен на Землю так, что сигнал, принимаемый, и излучаемый ею, всегда максимален. Оператор остронаправленной антенны обеспечивает постоянство оптимальной ориентации на Землю, от него зависит, и качество получаемой информации, и исполняемых луноходом команд.
Телефотометры, и телекамеры, установленные по бортам лунохода, создают обзор местности. Для измерения пройденного пути служит небольшое девятое колесо, свободно касающееся поверхности при движении. Кроме функции спидометра, оно выполняет, и ряд других, создающих полное представление о перемещении автомата по лунной поверхности. Нормальную работу лунохода обеспечивают различные системы, многие из которых начинают работать еще на пути к Луне. Прежде всего это системы дистанционного управления, астронавигации, терморегулирования, радиотелеметрические системы, и комплекс научных приборов.
Экипаж планетного транспорта находится на Земле на расстоянии около 400 тысяч километров от самого лунохода. Это небывалый в истории цивилизации случай, когда воля и мысль человека реализуются на столь далеком от него расстоянии. По экранам телевизионного устройства, по показаниям различных приборов члены экипажа создают себе адекватное представление о трассе движения, проходящей в крайне необычных условиях.
Однако необычность трассы отступает перед необычностью положения, в котором находится экипаж лунохода. Ведь поступающие с Луны радиосигналы, а значит, и телевизионные изображения и показания приборов отстают от истинного события на несколько секунд. Команды, которые выдает экипаж, также исполняются на Луне через те же несколько секунд. Если водитель увидит на экране яму, значит, перед луноходом она возникла несколько секунд назад, а команда на остановку придет, когда луноход уже будет в яме. Поэтому полету лунохода предшествовали тренировки экипажа, которые должны были развить у водителей умение соизмерять время, расстояние, и скорости движения лунохода.
Кстати, их оказалось все-таки недостаточно, и первые десятки, и даже сотни метров, которые луноход прошел по реальной Луне, были отнюдь не самыми легкими для водителей первого лунного автомата. Впрочем, врачи, строго следившие за изменениями пульса и другими психофизиологическими показателями водителей, отметили, что с каждым лунным днем работа их становилась все более, и более уверенной.
Для обеспечения надежной работы лунохода в жестких температурных условиях лунного дня и ночи аппарат оборудован системой терморегулирования. Прежде всего это специальная экранно-вакуумная теплоизоляция, как шуба, покрывающая весь корпус лунохода, все выступающие приборы, и узлы. Она изготовлена из многослойных тончайших металлизированных пленок, проложенных стекловатой. Но даже такая «шуба» не в состоянии поддержать заданный предел температуры, поэтому окончательное регулирование тепла или холода обеспечивается активной системой терморегулирования - газовой системой внутри корпуса. Специальная вентиляционная система перемешивает газ, обеспечивая равномерность температуры внутри корпуса.
Автоматика регулирует движение газа в коммуникациях, его расход и в случае надобности охлаждает или подогревает его. В лунный день тепло «сбрасывается» через радиатор, температурный режим обеспечивается за счет подогрева газа.
Научная аппаратура, предназначенная для проведения исследований, включает приборы определения механических свойств лунного грунта, и химического состава поверхностного слоя лунных пород, рентгеновский телескоп для измерения интенсивности и углового распределения рентгеновского излучения внегалактического фона, аппаратуру для изучения радиационной обстановки, и французский уголковый отражатель для лазерной локации Луны.
Работой лунохода управлял экипаж с Земли.
Экипаж лунохода - это пять человек командир, водитель, штурман, бортинженер и бортрадист. Рабочие места экипажа оборудованы множеством специальных индикаторов, и телевизионными экранами, показывающими в удобной для наблюдения форме различные параметры лунохода изменение курса, крена, дифферента, скорости вращения колес, пройденного пути и многое другое. Телевизионные устройства обеспечивают экипажу панораму поверхности, окружающей луноход, - от колес до горизонта.
После того, как луноход сошел с посадочной ступени, экипаж выдал первые команды. Бортрадист направил остронаправленную антенну на Землю, и луноход по команде водителя сделал первые шаги по Луне.
Водитель лунохода может выдавать несколько команд движения. Движение «вперед» и «назад» может осуществляться, как непрерывно, так, и некоторыми порциями, в так называемом режиме «дозирования». В этом случае луноход автоматически, по команде от бортового временного устройства останавливается через небольшие выбранные водителем промежутки времени. Вначале, пока не проверили работу всех систем и не накопили опыт по вождению, движение лунохода происходило прерывисто. Ну, а затем все более уверенно луноход преодолевал первые десятки, сотни метров, первые километры Луны.
