Moins d'un an et demi se sont écoulés entre le lancement du premier satellite de la Terre et le début de l'exploration de la Lune par un vaisseau spatial. Et cela n'est pas surprenant puisque la Lune est l'objet le plus proche de la Terre et très inhabituel pour le système solaire: le rapport de masse Terre / Lune dépasse tous les autres satellites planétaires et est de 81/1 - l'indicateur le plus proche n'est que 4226/1 au niveau du ligament de Saturne / Titane.
En raison du fait que l'activité volcanique sur la Lune s'est rapidement estompée (en raison de sa masse relativement petite), sa surface est très ancienne et est estimée à près de 4,5 milliards d'années, et l'absence d'atmosphère conduit à l'accumulation d'âge et de composition à la surface des météorites qui peuvent atteindre et même dépasser l'âge du système solaire lui-même. Tout cela, en plus de la proximité de la Lune avec nous, a suscité un intérêt scientifique actif chez les gens et une envie de l'explorer: le nombre total d'engins spatiaux envoyés pour ses recherches (y compris les missions ratées) dépasse déjà 90 pièces. Et c'est de toute leur diversité que nous parlerons aujourd'hui.
Premiers pas
Les premières explorations de la Lune ont commencé plutôt mal en URSS et aux USA: seul le quatrième de la série d'appareils lancés sur la Lune (Luna-1 et Pioneer-3, respectivement) a même partiellement réussi. Ce n'était pas surprenant puisque l'exploration de la Lune a commencé à un moment où eux et nous avons eu quelques lancements de satellites réussis pour notre compte, donc très peu de choses étaient connues sur les conditions de l'espace. Ajoutant à cela les difficultés techniques limitées qui ne permettaient pas d'entasser des vaisseaux spatiaux avec des tas de capteurs à l'époque, comme cela peut être fait maintenant (vous ne pouvez donc que deviner les causes de l'accident) - et vous pouvez imaginer les conditions dans lesquelles les concepteurs de vaisseaux spatiaux devaient parfois travailler.
Discussion sur l'échec de la station Luna-8 du livre Korolev: Facts and Myths par
Y. K. Golovanov , un journaliste qui est presque devenu astronaute:
"Vous voyez quel est le problème, camarades ..." a commencé Sergey Pavlovich de la voix d'un bon conteur, dans lequel des notes sournoises ont glissé. - Chertok va maintenant vous tous expliquer longuement et boueux comment c'était et pourquoi cela n'a pas fonctionné. Mais tout cela n'est pas important. Par conséquent, je ne veux même pas qu'il déplie ses affiches. Comprenez l'essentiel: le processus de cognition est en cours. Oui, nous nous trompons, nous faisons des choses stupides, parfois de graves échecs se produisent. Comprenez, nous entrons maintenant dans une zone qui nous est inconnue, inconnue de quiconque. Mais du début à la fin, nous approchons du succès. Je crois en lui. Nous sommes si près de la victoire que je peux vous le garantir: la prochaine tentative sera couronnée de succès. Il y a un processus de cognition », a répété Korolev, a fait une courte pause et a ajouté:« Et il me semble que nous n'avons pas tous besoin de perdre du temps et d'écouter Chertok ...
Le premier vaisseau spatial qui a pu mener une exploration directe de la lune et gagner une deuxième vitesse spatiale a été la station Luna-1 lancée le 2 janvier 1959. Extérieurement, il ressemblait fortement à Spoutnik-1:
Le premier satellite artificiel de la Terre (à gauche) et la station Luna-1 (à droite)
La même forme sphérique, les mêmes quatre antennes ... mais en réalité il n'y avait pas grand-chose en commun entre les deux satellites: Sputnik-1 n'avait qu'un émetteur radio alors que plusieurs instruments scientifiques étaient déjà installés sur Luna-1. Avec leur aide, il a d'abord été établi que la lune n'avait pas de champ magnétique et le vent solaire a d'abord été enregistré. Toujours pendant son vol, une expérience a été menée pour créer une comète artificielle: à une distance d'environ 120000 km de la Terre, un nuage de vapeur de sodium pesant environ 1 kg a été libéré de la station, qui a été enregistré comme un objet de 6e
magnitude .
La station Luna-1 assemblée avec le bloc E - la troisième étape du lanceur Vostok-L, avec l'aide de laquelle les stations Luna-2 et Luna-3 ont également été retirées.
Le film dédié à la station Luna-1
Initialement, le Moon-1 était censé s'écraser sur sa surface, mais pendant la préparation du vol, le retard du signal du MCC vers l'appareil n'a pas été pris en compte (la commande radio depuis le sol était utilisée à ce moment-là) et les moteurs qui ont fonctionné un peu plus tard que le nécessaire ont entraîné un manque de 6000 km - ce qui Eh bien, la science des fusées n'a jamais été aussi facile ...
Le 3 mars 1959, le vaisseau spatial américain
Pioneer-4 a été envoyé le long de la même trajectoire de vol avec un ensemble de deuxième vitesse spatiale. Son objectif était d'étudier la Lune à partir d'une trajectoire de vol, mais un échec de près de 60000 km a conduit le capteur photoélectrique à ne pas pouvoir fixer la Lune et à la photographier a échoué, cependant, un compteur Geiger a établi que l'environnement lunaire ne différait pas dans le niveau de rayonnement du milieu interplanétaire.
Assemblage de l'appareil Pioneer-3 - l'analogue complet du Pioneer-4
Le 12 septembre 1959, la station Luna-2 est lancée. Pour elle, en plus d'entrer dans la lune, une tâche supplémentaire a été fixée - livrer le fanion de l'URSS à la lune. À ce moment-là, les systèmes d'orientation et de correction d'orbite n'étaient pas encore prêts, donc l'impact était censé être grave - à une vitesse de plus de 3 km / s. Les développeurs de l'appareil sont passés à deux astuces techniques: 1) des fanions ont été placés à la surface de deux boules d'un diamètre d'environ 10 et 15 cm:
Lorsque la Lune a été «touchée», la charge explosive à l'intérieur de ces boules a explosé, ce qui a permis à une partie des fanions d'éteindre la vitesse par rapport à la Lune.
2) Une autre solution a consisté à utiliser du ruban d'aluminium de 25 cm de long sur lequel des inscriptions ont été appliquées. Le ruban lui-même a été placé dans un boîtier durable rempli de liquide avec une densité similaire à celle du ruban, et déjà ce boîtier, à son tour, a été placé dans un boîtier moins durable. Au moment de l'impact, la coque extérieure s'est froissée et a éteint l'énergie de l'impact. Le liquide a servi d'amortisseur supplémentaire et a permis de s'assurer de la sécurité du ruban. L'ensemble de la structure était situé sur le troisième étage de la fusée menant la station sur la trajectoire de vol vers la lune. Le fait que la station et la dernière étape ont frappé la lune a été enregistré, mais on ne sait pas comment les fanions ont été préservés. Peut-être qu'à l'avenir, une expédition d'historiens de l'espace pourra répondre à cette question.
Le 7 octobre 1959, les premières images de la face cachée de la lune ont été obtenues en utilisant la station
Luna-3 , qui a commencé le 4 octobre, comme toutes les autres missions du programme Luna depuis Baïkonour. Il pesait 287 kilogrammes et un système d'orientation à part entière pour le Soleil et la Lune était déjà installé dessus, offrant une précision de 0,5 degrés lors du tournage. La station a d'abord utilisé la manœuvre gravitationnelle:
Trajectoire de la station Luna-3 - cette trajectoire a été calculée sous la direction de
Keldysh afin d'assurer le vol de la station sur le territoire de l'URSS lors de son retour sur Terre. La prochaine manœuvre gravitationnelle ne sera effectuée que par
Mariner-10 volant près de Vénus le 5 février 1974.
La méthode par laquelle la prise de vue a été effectuée était intéressante: d'abord, les photos ont été prises à l'aide d'un appareil photo, puis le film a été développé et numérisé à l'aide d'un appareil photo à faisceau mobile, après quoi il a déjà été transmis à la Terre. Pour éviter le risque de panne de l'appareil avant de retourner sur Terre (il a fallu plus d'une semaine pour voler vers la Lune et revenir), deux modes de communication étaient prévus: lent (lorsque l'appareil était près de la Lune, loin de la station de réception) et rapide (pour la communication lorsque l'appareil a survolé). sur l'URSS). La décision de dupliquer le système de communication s'est avérée tout à fait correcte - la station n'a pu transférer que 17 des 29 images prises, après quoi la connexion avec elle a été interrompue et il n'a plus été possible de la restaurer.
La première photographie au monde de l'autre côté de la lune. La photo était de qualité médiocre en raison d'interférences avec la transmission du signal. Mais les photos suivantes étaient déjà bien meilleures:
En conséquence, à l'aide de ces 17 images, il a été possible de construire une carte assez détaillée:
Des photos haute résolution du côté visible de la lune ont été prises par le Ranger-7 lancé le 28 juillet 1964. Comme c'était le seul but de cet appareil, il a installé 6 caméras de télévision à bord, qui ont réussi à transmettre 4300 photos de la lune au cours des 17 dernières minutes du vol avant la collision .
Le processus d'approche de la lune (vidéo accélérée)
La prise de vue a été effectuée jusqu'à la collision, mais en raison de la vitesse élevée de la station par rapport à la lune, la dernière image a été prise à une hauteur d'environ 488 mètres et n'a pas été transmise à la fin:
Dans le même but, Ranger-8 et Ranger-9 ont été lancés (17 février et 21 mars 1965, respectivement).
De meilleures images de la face cachée de la lune ont été obtenues par la station de
sonde-3 lancée le 18 juillet 1965. Initialement, cette station se préparait avec
Probe-2 pour le vol vers Mars, mais en raison de problèmes, la
fenêtre de lancement a été manquée et la Probe-3 est allée survoler la Lune. Pour tester le nouveau système de communication, les photos reçues par la station ont été transmises à la Terre plusieurs fois.
Photo prise par Probe-3
Atterrissage en douceur et livraison du sol
La tâche de l'atterrissage en douceur sur la lune était beaucoup plus compliquée et après
qu'une série d'échecs ne se soit réalisée que le 3 février 1966, la station Luna-9 a été lancée le 31 janvier. L'appareil avait une conception assez compliquée:
En raison du fait que rien n'était connu sur la surface lunaire, le processus d'atterrissage était plutôt complexe:
La complexité du système d'atterrissage ne passa pas sans laisser de trace: à partir de la station d'atterrissage de 1,5 tonne, il y avait une ALS de seulement 100 kg, qui ressemblait à ceci en surface:
Étant donné que l'illumination sur la Lune change extrêmement lentement (la Lune tourne par rapport au Soleil de seulement 1 ° en 2 heures), il a été décidé d'utiliser un système de prise de vue opto-mécanique qui était beaucoup plus fiable, plus léger et consommait moins d'énergie. Sa vitesse lente s'est même avérée être un facteur positif - un canal de communication lent était suffisant pour le transfert de données, de sorte que l'ALS pouvait faire avec des antennes non directionnelles.
La première photographie de la surface lunaire était un panorama circulaire avec une résolution de 500 par 6 000 pixels, il a fallu 100 minutes pour prendre une photo. La caméra de télévision avait un angle de vision de 29 ° verticalement, en plus de ce que la conception de l'appareil prévoyait son inclinaison de 16 ° par rapport à la verticale de la zone - de sorte qu'elle pouvait capturer à la fois le panorama lointain et le microrelief supérieur proche:
Sur clic panorama complet de la lune. Des photos supplémentaires de l'appareil de la station peuvent être vues
ici , et la caméra effectuant la prise de vue ressemblait à ceci:
Pour le moment, les passionnés de la NASA vont
rechercher le bloc de vol et les restes de l'amortisseur gonflable de la station à l'aide de photographies LRO (l'appareil lui-même est trop petit pour être visible - il devrait ressembler à 2 * 2 pixels sur les photographies LRO).
Les Américains ont réussi à atterrir l'atterrisseur
Surveyor-1 le 2 juin (4 mois après notre station). De nombreux capteurs y ont été installés:
L'appareil lui-même a atterri à partir d'une trajectoire de vol.Par conséquent, des appareils ont été installés à cet effet: le moteur principal (réinitialisé à une altitude de 10 km), les moteurs de direction et un altimètre / capteur de vitesse. Les paliers d'atterrissage étaient faits de nids d'abeilles en aluminium pour atténuer l'impact pendant l'atterrissage. Parmi les équipements cibles des appareils figuraient une caméra, un capteur pour analyser la lumière réfléchie par la surface (pour déterminer la composition chimique du sol) et des capteurs pour déterminer la température de surface. À partir du troisième appareil, un échantillonneur a également été installé avec lequel des tranchées ont été réalisées pour déterminer les propriétés du sol. Sur les 7 arpenteurs envoyés sur la Lune avant février 1968, deux se sont écrasés lors de la décélération de la Lune, et les 5 restants se sont assis et ont terminé leur mission d'exploration de la Lune.
Le 31 mars 1966, la station
Luna-10 a été lancée et, le 3 avril, pour la première fois dans l'histoire, est entrée dans l'orbite de notre satellite. Elle avait un spectromètre gamma, un magnétomètre, un détecteur de météorite, un appareil pour étudier le vent solaire et le rayonnement infrarouge de la lune. De plus, des études des anomalies gravitationnelles de la lune (
mascones ) ont été réalisées. La durée totale de la mission était d'environ 3 mois. Dans le même but, des stations Luna-11 et Luna-12 ont été lancées (24 août et 22 octobre, respectivement).
Vue générale de la station avec une étape migratoire et sa conception. Cette étape de vol a également été utilisée dans les stations de Luna-4 à Luna-9 inclus.
Le 10 août 1966, cinq appareils de la série Lunar Orbiter ont été envoyés sur la Lune. Comme les stations soviétiques, ils ont utilisé des films pour tourner. Puisqu'elles ont déjà été lancées dans le cadre de la préparation
du programme Apollo , la cartographie de la Lune comprenait principalement des photographies des futurs sites d'atterrissage des
modules lunaires . Leur temps de travail était inférieur à deux semaines, les images avaient une résolution allant jusqu'à 20 mètres et couvraient 99% de toute la surface lunaire, et pour 36 sites d'atterrissage potentiels, des photos ont été prises avec une résolution de 2 mètres.
L'appareil lui-même était assez grand: avec un poids total de la structure de seulement 385,6 kg, la portée des panneaux solaires était de 3,72 mètres et l'antenne directionnelle de 1,32 mètre de diamètre. La caméra avait deux objectifs pour des prises de vue grand angle simultanées et des prises de vue haute résolution. Ce système a été développé par
Kodak sur la base des systèmes de reconnaissance optique des avions
U-2 et
SR-71 .
En outre, ils avaient des détecteurs de micrométéorite et une balise radio pour mesurer les conditions gravitationnelles près de la Lune (à l'aide desquelles des mascones ont également été remarquées). Ils menaçaient la sécurité des astronautes, car un atterrissage sans calcul pouvait entraîner une déviation de 2 km au lieu des 200 m standard.Une étude minutieuse des orbites des appareils nous a permis de mesurer l'influence des masques et d'améliorer la précision de l'atterrissage - déjà
Apollo-12 a pu atterrir avec une déviation de seulement 163 mètres de votre objectif.
Le 19 juillet 1967, parallèlement aux programmes
Surveyer et
Lunar Orbiter , le vaisseau spatial
Explorer-35 a été lancé, qui a fonctionné sur l'orbite de la Lune pendant 6 ans - jusqu'au 24 juin 1973. L'appareil a été conçu pour étudier le champ magnétique, la composition des couches superficielles de la lune (par le signal électromagnétique réfléchi), l'enregistrement des particules ionisantes, mesurer les caractéristiques des micrométéorites (par vitesse, direction et couple), ainsi que l'étude du vent solaire.
Le prochain appareil soviétique sur la lune était la sonde-5 lancée le 15 septembre 1968. L'appareil était un
vaisseau spatial Soyouz 7K-L1 lancé par un lanceur Proton et destiné à voler autour de la Lune. En plus de tester le navire lui-même, il avait un objectif scientifique: les premières créatures vivantes ont survolé la lune 3 mois avant Apollo 8 - c'était deux tortues, la drosophile, ainsi que plusieurs espèces de plantes. Après un survol de la lune, le véhicule de descente a été projeté dans les eaux de l'océan Indien:
En plus des problèmes de surcharge lors de l'atterrissage, le vol s'est bien passé, donc la prochaine sonde-6 (lancée le 10 novembre 1968) n'a plus atterri en mer, mais dans la zone d'atterrissage régulière sur le territoire de l'URSS. Mais malheureusement, il s'est écrasé lors de la descente en parachute: ils ont été abattus à une altitude d'environ 5 km au lieu du moment estimé juste avant de toucher le sol, et tous les objets biologiques à bord (qui ont été envoyés pour survoler la lune pendant ce vol) ont été tués. Cependant, un film avec des photographies en noir et blanc et en couleur de la lune a été conservé.
Deux autres lancements réussis de ce navire ont été effectués: Probe-7 et Probe 8 (8 août 1969 et 20 octobre 1970, respectivement) avec des retours réussis de véhicules de descente.
Le 13 juillet 1969 (trois jours avant le début d'
Apollo 11 ), la station
Luna-15 a été lancée, qui devait livrer des échantillons de sol lunaire à la Terre avant que les Américains n'aient à le faire. Cependant, pendant le processus de décélération, la lune a perdu le contact avec elle. En conséquence, la première station automatique à livrer des échantillons de sol lunaire fut
Luna-16 lancée le 12 septembre 1970:
Le 20 septembre, un atterrisseur pesant 1880 kilogrammes a atteint la surface de la lune. L'échantillon a été obtenu à l'aide d'une perceuse qui en 7 minutes a atteint une profondeur de 35 cm et a pris 101 grammes de sol lunaire. Ensuite, le véhicule de retour pesant 512 kg est parti de la lune et déjà le 24 septembre, des échantillons d'un véhicule de descente de 35 kg ont atterri sur le territoire du Kazakhstan.
Des stations
Luna-20 et
Luna 24 (qui ont commencé le 14 février 1972 et le 9 août 1976, ont livré respectivement 30 et 170 grammes de sol) ont été envoyées dans le but de livrer du sol lunaire. Luna-24 a réussi à obtenir des échantillons de sol à une profondeur de 1,6 m. Une petite partie du sol lunaire a été transférée à la NASA en décembre 1976. La station Luna-24 a été le dernier appareil des 37 prochaines années à effectuer un atterrissage en douceur sur la lune - jusqu'à l'atterrissage du
"Jade Hare" chinois.
Lunokhods et le final de la première étape de recherche
À partir du 10 novembre 1970, la station Luna-17 a livré le premier rover planétaire au monde: le Lunokhod-1, qui a fonctionné en surface pendant 301 jours. Deux caméras de télévision, 4 téléphotomètres, un spectromètre à rayons X et un télescope à rayons X, un odomètre-pénétromètre, un détecteur de rayonnement et un réflecteur laser y ont été installés. Au cours de son travail, il a parcouru plus de 10 km, transmis environ 25 000 photographies à la terre, 537 mesures des propriétés physicomécaniques du sol lunaire et 25 mesures chimiques ont été effectuées. Télécommande Lunokhod
Le 8 janvier 1973, Lunokhod-2 a été lancé, qui avait la même construction. Malgré la panne du système de navigation, il a réussi à parcourir plus de 42 km, un record pour les Planet Rovers jusqu'en 2015, lorsque ce record a été battu par le Opportunity Rover. Le vol Lunokhod-3 prévu pour 1977 - a malheureusement été annulé. Photos du Lunokhod-3 au musée de l'OBNL du nom de S.A. Lavochkin Le 3 octobre 1971, la fusée Proton-K a lancé la station interplanétaire automatique Luna-19 en orbite de la Lune, qui a duré 388 jours. Son poids était de 5,6 tonnes et il a été construit sur la base du design de la précédente station Luna-17:
L'équipement scientifique comprenait un dosimètre, un laboratoire radiométrique, un magnétomètre monté sur une tige de 2 mètres, un équipement pour déterminer la densité de la matière météoritique, ainsi qu'une caméra pour enregistrer la surface de la lune. L'une des principales tâches de l'appareil était l'étude des maçons . En raison de la défaillance du système de contrôle et de l'accès à une orbite involontaire, il a été décidé d'abandonner la tâche de cartographie de la Lune. Pendant le vol, des données supplémentaires ont été obtenues sur le champ magnétique de la lune et il a été établi que la densité des particules de météorite près de la lune ne diffère pas de leur concentration dans la plage de 0,8 à 1,2 a.u. du soleil.Le 29 mai 1974, la station Luna-22 a été lancée avec le même programme scientifique, la station a fonctionné pendant 521 jours. Ces stations ont permis de clarifier les champs gravitationnels de la Lune et de simplifier l'atterrissage des stations Luna-20 et Luna-24 pour l'échantillonnage des sols. Lesatellite Explorer-49 , qui a été lancé le 10 juin 1973, était tout à fait remarquable . Son immense antenne était composée de 4 éléments de 230 mètres de long. Mais bien qu'il ait été lancé sur l'orbite de la lune, il n'était pas destiné à ses recherches - il a étudié les émissions radioélectriques galactiques à des fréquences de 25 kHz et 13,1 MHz (le satellite Explorer-38 a été lancé plus tôt avec les mêmes objectifs).
Cela a achevé la première étape de l'exploration de la lune dans laquelle il n'y avait en fait que deux participants - les États-Unis et l'URSS. À suivre ...