Han pasado menos de un año y medio desde el lanzamiento del primer satélite de la Tierra hasta el comienzo de la exploración de la Luna en naves espaciales. Y esto no es sorprendente, ya que la Luna es el objeto más cercano a la Tierra y muy inusual para el Sistema Solar: la relación de masa Tierra / Luna excede a todos los demás satélites planetarios y es 81/1; el indicador más cercano es solo 4226/1 en el ligamento de Saturno / Titanio.
Debido al hecho de que la actividad volcánica en la Luna se desvaneció rápidamente (debido a su masa relativamente baja), su superficie es muy antigua y se estima que tiene casi 4.500 millones de años, y la ausencia de atmósfera conduce a la acumulación de edad y composición en la superficie de los meteoritos, lo que puede alcanzar e incluso superar la edad del sistema solar en sí. Todo esto, además de la proximidad de la Luna con nosotros, provocó un interés científico activo entre las personas y un deseo de explorarlo: el número total de naves espaciales enviadas para su investigación (incluidas las misiones fallidas) ya supera las 90 piezas. Y se trata de toda su diversidad que se discutirá hoy.
Primeros pasos
Las primeras exploraciones de la Luna comenzaron bastante mal tanto en la URSS como en los EE. UU .: solo el cuarto de la serie de dispositivos lanzados a la Luna (Luna-1 y Pioneer-3, respectivamente) tuvieron incluso un éxito parcial. Esto no fue sorprendente ya que la exploración de la luna comenzó en un momento en que tanto ellos como nosotros tuvimos un par de lanzamientos exitosos de satélites en nuestra cuenta, por lo que se sabía muy poco sobre las condiciones del espacio exterior. Agregando a esto las dificultades técnicas limitadas que no permitían amontonar naves espaciales con pilas de sensores en ese momento, como se puede hacer ahora (por lo que solo podía adivinar las causas del accidente), y puede imaginar las condiciones bajo las cuales los diseñadores de naves espaciales a veces tenían que trabajar.
Discusión sobre el fracaso de la estación Luna-8 del libro Korolev: Facts and Myths por
Y. K. Golovanov , un periodista que casi se convirtió en astronauta:
"Ya ven lo que pasa, camaradas ..." Sergey Pavlovich comenzó con la voz de un buen narrador, en el que se deslizaron notas astutas. - Chertok ahora lo hará a todos por mucho tiempo y explicará cómo fue y por qué no funcionó. Pero todo esto no es importante. Por lo tanto, ni siquiera quiero que él despliegue sus carteles. Comprende lo principal: el proceso de cognición continúa. Sí, estamos equivocados, hacemos cosas estúpidas, a veces ocurren fallas graves. Entienda, ahora estamos entrando en un área desconocida para nosotros, desconocida para cualquiera. Pero de principio a comienzo, nos estamos acercando al éxito. Yo creo en el. Estamos tan cerca de la victoria que puedo garantizar: el próximo intento será exitoso. Hay un proceso de cognición ", repitió Korolev una vez más, hizo una breve pausa y agregó:" Y me parece que no hay necesidad de que todos perdamos el tiempo y escuchemos a Chertok ...
La primera nave espacial que pudo realizar una exploración directa de la luna y obtener una segunda velocidad espacial fue la estación Luna-1 lanzada el 2 de enero de 1959. Exteriormente, se parecía mucho al Sputnik-1:
El primer satélite artificial de la Tierra (izquierda) y la estación Luna-1 (derecha)
La misma forma esférica, las mismas cuatro antenas ... pero en realidad había poco en común entre los dos satélites: el Sputnik-1 solo tenía un transmisor de radio mientras que varios instrumentos científicos ya estaban instalados en Luna-1. Con la ayuda de ellos, se estableció por primera vez que la luna no tiene un campo magnético y el viento solar se registró por primera vez. También durante su vuelo, se realizó un experimento para crear un cometa artificial: a una distancia de aproximadamente 120 mil km de la Tierra, se liberó de la estación una nube de vapor de sodio que pesaba aproximadamente 1 kg, que se registró como un objeto de sexta
magnitud .
La estación Luna-1 se ensambló con el bloque E, la tercera etapa del vehículo de lanzamiento Vostok-L, con la ayuda de la cual también se retiraron las estaciones Luna-2 y Luna-3.
La película dedicada a la estación Luna-1
Inicialmente, se suponía que la Luna-1 se estrellaría contra su superficie, pero durante la preparación del vuelo no se tuvo en cuenta el retraso de la señal desde el MCC al dispositivo (el comando de radio desde el suelo se usó en ese momento) y los motores que funcionaron un poco más tarde de lo necesario resultaron en una pérdida de 6 mil km, lo que Bueno, la ciencia de cohetes nunca ha sido fácil ...
El 3 de marzo de 1959, la nave espacial estadounidense
Pioneer-4 fue enviada a lo largo de la misma ruta de vuelo con un conjunto de segunda velocidad espacial. Su objetivo era estudiar la Luna desde una ruta de vuelo, pero una falla de hasta 60 mil km llevó al sensor fotoeléctrico a no poder reparar la Luna y la fotografía falló, sin embargo, un contador Geiger estableció que el entorno lunar no difería en el nivel de radiación del medio interplanetario.
Montaje del aparato Pioneer-3: el análogo completo del Pioneer-4
El 12 de septiembre de 1959, se lanzó la estación Luna-2. Para ella, además de entrar en la luna, se estableció una tarea adicional: entregar el banderín de la URSS a la luna. En ese momento, los sistemas de orientación y corrección de la órbita aún no estaban listos, por lo que se suponía que el impacto sería grave, a una velocidad de más de 3 km / s. Los desarrolladores del dispositivo hicieron dos trucos técnicos: 1) se colocaron banderines en la superficie de dos bolas con un diámetro de aproximadamente 10 y 15 cm:
Cuando la Luna fue "tocada", la carga explosiva dentro de estas bolas detonó, lo que permitió que una parte de los banderines apagara la velocidad relativa a la Luna.
2) Otra solución implicó el uso de cinta de aluminio de 25 cm de largo sobre la cual se aplicaron las inscripciones. La cinta misma se colocó en una caja duradera llena de líquido con una densidad similar a la de la cinta, y esta caja, a su vez, se colocó en una menos duradera. En el momento del impacto, la capa exterior se arrugó y extinguió la energía del impacto. El líquido sirvió como un amortiguador adicional y permitió garantizar la seguridad de la cinta. Toda la estructura estaba ubicada en la tercera etapa del cohete que conducía a la estación hacia la ruta de vuelo hacia la luna. Se registró el hecho de que la estación y la última etapa llegaron a la luna, pero no se sabe qué tan bien se conservaron los banderines. Quizás en el futuro, una expedición de historiadores del espacio podrá responder a esta pregunta.
Para el 7 de octubre de 1959, las primeras imágenes del otro lado de la luna se obtuvieron utilizando la estación
Luna-3 , que comenzó el 4 de octubre, como todas las otras misiones del programa Luna de Baikonur. Pesaba 287 kilogramos y ya tenía instalado un sistema de orientación completo para el Sol y la Luna, lo que proporciona una precisión de 0.5 grados al disparar. La estación utilizó por primera vez la maniobra gravitacional:
Ruta de vuelo de la estación Luna-3: esta trayectoria se calculó bajo el liderazgo de
Keldysh para garantizar el vuelo de la estación sobre el territorio de la URSS cuando regrese a la Tierra. La próxima maniobra gravitacional será realizada solo por
Mariner-10 volando cerca de Venus el 5 de febrero de 1974.
El método por el cual se realizó el disparo fue interesante: primero, las imágenes se tomaron con la ayuda de una cámara, luego la película se desarrolló y digitalizó utilizando una cámara de haz móvil, después de lo cual ya se transmitió a la Tierra. Para evitar el riesgo de falla del aparato antes de regresar a la Tierra (se tardó más de una semana en volar a la Luna y de regreso) se proporcionaron dos modos de comunicación: lento (cuando el dispositivo estaba cerca de la Luna, lejos de la estación receptora) y rápido (para la comunicación cuando el dispositivo voló sobre la URSS). La decisión de duplicar el sistema de comunicación resultó ser absolutamente correcta: la estación pudo transferir solo 17 de las 29 imágenes que tomó, después de lo cual se interrumpió la conexión con él y ya no fue posible restaurarlo.
La primera fotografía del mundo del otro lado de la luna. La foto era de calidad mediocre debido a la interferencia con la transmisión de la señal. Pero las siguientes fotos ya eran mucho mejores:
Como resultado, con la ayuda de estas 17 imágenes fue posible construir un mapa bastante detallado:
Las fotos de alta resolución del lado visible de la luna fueron tomadas por el Ranger-7 lanzado el 28 de julio de 1964. Dado que este era el único propósito de este dispositivo, instaló 6 cámaras de televisión a bordo, que lograron transmitir 4300 imágenes de la luna durante los últimos 17 minutos del vuelo antes de la colisión. .
El proceso de acercarse a la luna (video acelerado)
El tiroteo se llevó a cabo hasta la colisión, pero debido a la alta velocidad de la estación en relación con la luna, la última imagen se tomó desde una altura de aproximadamente 488 metros y no se transmitió hasta el final:
Con exactamente el mismo propósito, se lanzaron Ranger-8 y Ranger-9 (17 de febrero y 21 de marzo de 1965, respectivamente).
La estación de
sonda 3 lanzada el 18 de julio de 1965 obtuvo mejores imágenes del otro lado de la luna. Inicialmente, esta estación se estaba preparando junto con la
Sonda-2 para el vuelo a Marte, pero debido a problemas se perdió la
ventana de lanzamiento y la Sonda-3 fue a volar sobre la Luna. Para probar el nuevo sistema de comunicación, las fotos recibidas por la estación fueron transmitidas a la Tierra varias veces.
Foto tomada por Probe-3
Aterrizaje suave y entrega del suelo
La tarea del aterrizaje suave en la luna fue mucho más complicada y después
de que se realizó
una serie de fallas solo el 3 de febrero de 1966, la estación Luna-9 se lanzó el 31 de enero. El dispositivo tenía un diseño bastante complicado:
Debido al hecho de que no se sabía nada sobre la superficie lunar, el proceso de aterrizaje fue bastante complejo:
La complejidad del sistema de aterrizaje no pasó sin dejar rastro: desde la estación de aterrizaje de 1.5 toneladas había un ALS de solo 100 kg de peso, que se parecía a esto en la superficie:
Dado que la iluminación en la Luna cambia extremadamente lentamente (la Luna gira en relación con el Sol solo 1 ° en 2 horas), se decidió utilizar un sistema de disparo óptico-mecánico que era mucho más confiable, más ligero y consumía menos energía. Su velocidad lenta incluso resultó ser un factor positivo: un canal de comunicación lento era suficiente para la transferencia de datos, por lo que el ALS podría funcionar con antenas no direccionales.
La primera fotografía de la superficie lunar fue un panorama circular con una resolución de 500 por 6,000 píxeles, tomó 100 minutos tomar una fotografía. La cámara de televisión tenía un ángulo de visión de 29 ° verticalmente, además de que el diseño del dispositivo preveía su inclinación a 16 ° con respecto a la vertical del área, de modo que podía capturar tanto el panorama lejano como el microrelieve de la superficie cercana:
Al hacer clic, panorama completo de la luna.
Aquí se pueden ver fotos adicionales del dispositivo de la estación, y la cámara que realizó el disparo se veía así:
En este momento, los entusiastas de la NASA
buscarán el bloque de vuelo y los restos del amortiguador inflable de la estación utilizando fotografías LRO (el aparato en sí es demasiado pequeño para ser perceptible, debería verse como 2 * 2 píxeles en las fotografías LRO).
Los estadounidenses lograron aterrizar el aterrizador
Surveyor-1 antes del 2 de junio (4 meses después de nuestra estación). Se instalaron muchos sensores en él:
El dispositivo en sí aterrizó desde una ruta de vuelo, por lo tanto, se instalaron dispositivos para este propósito: el motor principal (reinicio a una altitud de 10 km), motores de dirección y un sensor de altímetro / velocidad. Los cojinetes de aterrizaje estaban hechos de panales de aluminio para mitigar el impacto durante el aterrizaje. Entre el equipo objetivo de los dispositivos había una cámara, un sensor para analizar la luz reflejada desde la superficie (para determinar la composición química del suelo) y sensores para determinar la temperatura de la superficie. Comenzando con el tercer aparato, también se instaló una muestra con la que se hicieron zanjas para determinar las propiedades del suelo. De los 7 topógrafos enviados a la Luna antes de febrero de 1968, dos se estrellaron durante la desaceleración de la Luna, y los 5 restantes se sentaron y completaron su misión de explorar la Luna.
El 31 de marzo de 1966, se lanzó la estación
Luna-10 , que para el 3 de abril, por primera vez en la historia, entró en la órbita de nuestro satélite. Tenía un espectrómetro de rayos gamma, magnetómetro, detector de meteoritos, un dispositivo para estudiar el viento solar y la radiación infrarroja de la luna. Además, se realizaron estudios de las anomalías gravitacionales de la luna (
mascones ). La duración total de la misión fue de aproximadamente 3 meses. Con el mismo propósito, se lanzaron las estaciones Luna-11 y Luna-12 (24 de agosto y 22 de octubre, respectivamente).
Vista general de la estación con un paso migratorio y su diseño. Este paso de vuelo también se utilizó en estaciones de Luna-4 a Luna-9 inclusive.
El 10 de agosto de 1966, cinco dispositivos de la serie Lunar Orbiter fueron enviados a la Luna. Al igual que las estaciones soviéticas, usaban películas para rodar. Como ya se lanzaron como parte de la preparación
del programa Apollo , la cartografía de la Luna incluyó principalmente fotografías de futuros sitios de aterrizaje para los
módulos lunares . Su tiempo de trabajo fue inferior a dos semanas, las imágenes tenían una resolución de hasta 20 metros y cubrían el 99% de toda la superficie lunar, y para 36 sitios potenciales de aterrizaje, se tomaron imágenes con una resolución de 2 metros.
El dispositivo en sí era bastante grande: con un peso total de la estructura de solo 385,6 kg, el alcance de los paneles solares era de 3,72 metros y la antena direccional tenía un diámetro de 1,32 metros. La cámara tenía dos lentes para disparos simultáneos de gran angular y disparos de alta resolución. Este sistema fue desarrollado por
Kodak basado en los sistemas de reconocimiento óptico de los aviones
U-2 y
SR-71 .
Además, tenían detectores de micrometeoritos y una radiobaliza para medir las condiciones gravitacionales cerca de la Luna (con la ayuda de las cuales también se notaron mascones). Amenazaron la seguridad de los astronautas, ya que el aterrizaje sin su cálculo podría conducir a una desviación de 2 km en lugar de los 200 m estándar. Un estudio minucioso de las órbitas de los dispositivos nos permitió medir la influencia de las máscaras y mejorar la precisión del aterrizaje, ya el
Apolo-12 pudo aterrizar con una desviación de solo 163 metros de tu objetivo.
El 19 de julio de 1967, en paralelo con los programas
Surveyer y
Lunar Orbiter , se lanzó la nave espacial
Explorer-35 , que trabajó en la órbita de la Luna durante 6 años, hasta el 24 de junio de 1973. El dispositivo fue diseñado para estudiar el campo magnético, la composición de las capas superficiales de la luna (por la señal electromagnética reflejada), el registro de partículas ionizantes, medir las características de los micrometeoritos (por velocidad, dirección y par) y estudiar el viento solar.
El siguiente dispositivo soviético a la luna fue la sonda 5 lanzada el 15 de septiembre de 1968. El dispositivo era una
nave espacial Soyuz 7K-L1 lanzada por un vehículo de lanzamiento Proton y estaba destinado a volar alrededor de la Luna. Además de probar el barco en sí, tenía un objetivo científico: las primeras criaturas vivientes sobrevolaron la luna 3 meses antes del Apolo 8: eran dos tortugas, Drosophila, así como varias especies de plantas. Después de un sobrevuelo de la luna, el vehículo de descenso se salpicó en las aguas del Océano Índico:
Además de los problemas con sobrecargas durante el aterrizaje, el vuelo salió bien, por lo que la siguiente sonda 6 (lanzada el 10 de noviembre de 1968) ya no aterrizó en el mar, sino en el área de aterrizaje regular en el territorio de la URSS. Pero desafortunadamente, se estrelló durante el descenso en paracaídas: fueron disparados a una altitud de aproximadamente 5 km en lugar del tiempo estimado justo antes de tocar el suelo y todos los objetos biológicos a bordo (que fueron enviados a volar alrededor de la luna durante este vuelo) fueron asesinados. Sin embargo, se ha conservado una película con fotografías en blanco y negro y en color de la luna.
Se realizaron dos lanzamientos más exitosos de este barco: Probe-7 y Probe 8 (8 de agosto de 1969 y 20 de octubre de 1970, respectivamente) con retornos exitosos de vehículos de descenso.
El 13 de julio de 1969 (tres días antes del comienzo del
Apolo 11 ), se lanzó la estación
Luna-15 , que debía entregar muestras de tierra lunar a la Tierra antes de que los estadounidenses tuvieran que hacerlo. Sin embargo, durante el proceso de desaceleración, la luna perdió contacto con ella. Como resultado, la primera estación automática en entregar muestras de suelo lunar fue
Luna-16 lanzada el 12 de septiembre de 1970:
El 20 de septiembre, un módulo de aterrizaje que pesaba 1880 kilogramos llegó a la superficie de la luna. La muestra se obtuvo usando un taladro que en 7 minutos alcanzó una profundidad de 35 cm y tomó 101 gramos de suelo lunar. Luego, el vehículo de regreso que pesaba 512 kg comenzó desde la luna y ya el 24 de septiembre, las muestras en un vehículo de descenso de 35 kg aterrizaron en el territorio de Kazajstán.
Las estaciones
Luna-20 y
Luna 24 (que comenzaron el 14 de febrero de 1972 y el 9 de agosto de 1976, entregaron 30 y 170 gramos de tierra, respectivamente) fueron enviadas con el propósito de entregar tierra lunar. Luna-24 logró obtener muestras de suelo desde una profundidad de 1.6 m. Una pequeña porción del suelo lunar fue transferida a la NASA en diciembre de 1976. La estación Luna-24 fue el último dispositivo durante los siguientes 37 años en realizar un aterrizaje suave en la luna, hasta el aterrizaje de la
"Liebre de Jade" china.
Lunokhods y el final de la primera etapa de investigación.
A partir del 10 de noviembre de 1970, la estación Luna-17 entregó el primer planeta rover del mundo: el Lunokhod-1, que trabajó en la superficie durante 301 días. Se instalaron dos cámaras de televisión, 4 telefotómetros, un espectrómetro de rayos X y un telescopio de rayos X, un odómetro-penetrómetro, un detector de radiación y un reflector láser.
Durante su trabajo, viajó más de 10 km, transmitió alrededor de 25 mil fotografías a la tierra, 537 mediciones de las propiedades fisicomecánicas del suelo lunar y se realizaron 25 mediciones químicas 25 veces.
Control Remoto Lunokhod
El 8 de enero de 1973, se lanzó Lunokhod-2, que tenía la misma construcción.
A pesar del colapso del sistema de navegación, logró viajar más de 42 km, que fue un récord para los exploradores planetarios hasta 2015, cuando este récord fue roto por el explorador Opportunity. Vuelo Lunokhod-3 programado para 1977 - desafortunadamente fue cancelado. Fotos del Lunokhod-3 en el museo de la NPO que lleva el nombre de S. A. Lavochkin El 3 de octubre de 1971, el cohete Proton-K lanzó la estación interplanetaria automática Luna-19 a la órbita de la Luna, que duró 388 días. Su peso era de 5,6 toneladas y se construyó sobre la base del diseño de la estación Luna-17 anterior:
El equipo científico incluía un dosímetro, un laboratorio radiométrico, un magnetómetro montado en una varilla de 2 metros, equipo para determinar la densidad de la materia meteorítica, y también una cámara para registrar la superficie de la luna. Una de las principales tareas del aparato fue el estudio de los albañiles . Debido a la falla del sistema de control y el acceso a una órbita involuntaria, se decidió abandonar la tarea de cartografía de la Luna. Durante el vuelo, se obtuvieron datos adicionales sobre el campo magnético de la luna y se estableció que la densidad de las partículas de meteoritos cerca de la luna no difiere de su concentración en el rango de 0.8-1.2 a.u. del solEl 29 de mayo de 1974, se lanzó la estación Luna-22 con el mismo programa científico, la estación funcionó durante 521 días. Estas estaciones permitieron aclarar los campos gravitacionales de la Luna y simplificar el aterrizaje de las estaciones Luna-20 y Luna-24 para el muestreo del suelo. Elsatélite Explorer-49 , que se lanzó el 10 de junio de 1973, fue bastante notable . Su enorme antena constaba de 4 elementos de 230 metros de largo. Pero aunque se lanzó a la órbita de la luna, no estaba destinado a su investigación: estudió la emisión de radio galáctica a frecuencias de 25 kHz y 13,1 MHz (el satélite Explorer-38 se lanzó anteriormente con los mismos objetivos).
Esto completó la primera etapa de la exploración de la luna en la que en realidad solo había dos participantes: Estados Unidos y la URSS. Continuará ...