НЕПИЛОТИРАНИ ПОЛЕТИ
Програмата Луна е поредица от космически апарати, изстреляни от СССР с цел изследване на Луната, продължила от 1959 до 1976 г. Общо 15 от мисиите са успешни и поставят началото на изследванията с помощта автоматични космически апарати. Изследвани биват химическия състав, температурата, радиационните условия и гравитацията на Луната.
Лунни станции:
Луна 1
е първият апарат, изстрелян от СССР по програмата Луна с цел изследване на Луната. Целта на мисията е сблъсък с лунната повърхност, но вместо това апаратът попада в околослънчева орбита. Потвърдено е наличието на високоенергийни частици във външната част на радиационния пояс на Ван Алън.
Апаратът има сферична форма и разполага с пет антени, монтирани към едното му полукълбо. Инструментите са монтирани в издатини по обвивката. Поради факта, че на апарата не са инсталирани двигатели, както и поради високата му скорост, се смята, че целта на мисията е сблъсък с повърхността на Луната, при което там ще остане емблемата с герба на СССР.
На 2 януари 1959 г. Луна 1 става първият обект с изкуствен произход, достигнал втора космическа скорост, след като се отделя от третата степен на ракетата-носител, тежаща 1472 kg с размери 5,2 m дължина и 2,4 m диаметър. На 3 януари бива изпуснат 1 kg натриев газ на разстояние 113 000 km от Земята, като по този начин апаратът става първата изкуствена комета. Оранжевата газова опашка е видима над Индийския океан с величина 6. Опашката позволява следене на апарата от астрономите и представлява експеримент, разкриващ поведението на газовете в космоса. На 4 януари, 34 часа след изстрелване, апаратът преминава на 5995 km над повърхността на Луната и се установява на орбита между тези на Земята и Марс.
Оборудването включва радиотелеметрична система, магнитометър, гайгеров брояч, сцинтилатор, микрометеоритен детектор. Предадени са данни за радиационните пояси на Земята, както и за отсъствието на магнитно поле на Луната и наличието на слънчевия вятър.
Луна 2
става първият обект с човешки произход на повърхността на друго небесно тяло след сблъсъка си с повърхността на Луната в областта Маре Серенитатис (Mare Serenitatis) в близост до кратерите Аристид, Архимед и Автолик. Апаратът по конструкция е подобен на Луна 1, запазвайки сферичната си форма с монтирани антени и инструменти. Оборудването включва радиотелеметрична система, магнитометър, гайгеров брояч, сцинтилатор, микрометеоритен детектор. Не са монтирани ускорители.
Най-значимото откритие, направено с помощта на апарата, е съществуването на слънчевият вятър, използвайки йонните детектори, разработени от Константин Грингауз. Луна 1 загатва за съществуването на този феномен и Грингауз сменя планарната подредба на йонните детектори с пирамидална за по-точни измервания на плазмения поток.
След старта и ускорението до втора космическа скорост на 13 септември 1959 г., Луна 2 се отделя от третата степен на ракетата-носител, която следва апарата по траекторията му към Луната. На 13 септември бива изпуснат натриев газ, улесняващ следенето на апарата, както и представляващ експеримент, разкриващ поведението на газовете в космоса. В същия ден, 33,5 часа след старта, сигналите от апарата спират внезапно, сочейки сблъсък с Луната на място с координати от 0° и. д. и 29,1° с. ш. След около 30 минути и третата степен на ракетата-носител се сблъсква с лунната повърхност. Не е установено наличието на магнитно поле или радиационни пояси около Луната.
Луна 3
е първият апарат, предал снимки от обратната страна на Луната. Разкрит е планински терен, коренно различен от този на видимата страна на Луната, с налични две лунни морета – Маре Московри (Mare Moscovrae – „Морето на Москва”) и Маре Десидерии (Mare Desiderii - „Морето на сънищата”). За Морето на сънищата впоследствие е установено, че е съставено от по-малко море — Маре Ингении (Mare Ingenii – „Морето на изобретателността”), което е заобиколено с тъмни кратери.
Луна 9
е космически апарат, изстрелян 3 февруари 1966 г. и е първият апарат, осъществил меко кацане в работно състояние на повърхността на друго небесно тяло. Предадени са панорамни снимки на повърхността на Луната.
Спускаемият модул, осъществил меко кацане, има тегло 99 kg. Той е херметизиран и в него са поместени радиокомуникационната система, контролната система, климатична система, източници на енергия и камерата. Апаратът е изведен е орбита, използвайки ракета-носител Мълния, като четвъртата степен се отделя от апарата след ускоряване по траектория към Луната. Малко преди започване на спускането към повърхността, спускаемият модул се отделя от останалата част на апарата.
Осъществено е кацане в Океана на бурите на 3 февруари 1966 г. Четирите капаци, видни на снимката, служат се изправяне на апарата след кацането. Антените се разтварят с помощта на пружини. Заснемането на повърхността се осъществява с помощта на система от огледала, насочващи светлината към камерата във вътрешността на апарата. Проведени са седем радиосесии с продължителност 8 часа и 5 минути. Заснетите снимки показват скали и хоризонт на разстояние от около 1,4 km от апарата.
Луна 9 е първият апарат, конструиран от конструкторското бюро Лавочкин, което впоследствие ще построи почти всички следващи съветски космически апарати. Мястото на кацане е на запад от кратерите Рейнер и Мариус, в Морето на бурите. Луна 9 започва да предава данни към Земята веднага след прилуняването. Заснети са първите фотографии, включващи 9 снимки, измежду които 5 панорами. Това са първите изображения от повърхността на друго небесно тяло. Може би най-важното откритие е това, че реголитът може да поддържа сравнително тежко тяло. Контактът с апарата е изгубен на 6 февруари 1966 г.
Луна 10
е ускорен към Луната след извеждане в околоземна орбита на 31 март 1966 г. Осъществено е влизане в окололунна орбита на 4 април. Оборудването включва гама-спектрометър, триосен магнетометър, пиезоелектричен микрометеоритен детектор, инструменти за изследване на слънчевата плазма и инфрачервен и радиационен детектор. Изследвано е гравитационното поле на Луната. Апаратът се захранва от батерии, като функционира в продължение на 460 лунни обиколки и 219 радиосесии, преди контактът да бъде изгубен на 30 май 1966 г.
Оборудването включва гама-спектрометър, триосен магнетометър, пиезоелектричен микрометеоритен детектор, инструменти за изследване на слънчевата плазма и инфрачервен и радиационен детектор. Изследвано е гравитационното поле на Луната. Апаратът се захранва от батерии, като функционира в продължение на 460 лунни обиколки и 219 радиосесии, преди контактът да бъде изгубен на 30 май 1966 г.
По време на пътуването към Луната на 1 април е осъществена корекция на курса. А на 4 април апаратът влиза в орбита около Луната, като става първият изкуствен спътник на друго небесно тяло. От основната конструкция, се отделя 245 килограмов инструментален отсек. Проведени са проучвания от лунна орбита, включващи изследване на лунното магнитно поле и радиационните пояси, както и състава на лунните скали и микрометеоритната активност и радиацията в окололунното пространство. Важно откритие е наличието на области с висока плътност под басейните на лунните морета. Контактът с апарата е изгубен на 30 май 1966 г.
Луна 16
е първият безпилотен космически кораб, успял да кацне на повърхността на Луната и да върне на Земята образец от лунната почва. Осъществено е третото връщане на образци на Земята след американските пилотирани мисии Аполо 11 и 12. Конструкцията на апарата се състои от два основни блока, монтирани един върху друг. Долният, значително по-голям блок, е спускаемият модул на апарата. Той има цилиндрична форма и към него са монтирани двигателите и горивото, необходими за спускане на повърхността на Луната, радар-висотомер и четири разгъващи се стойки. Основният двигател забавя скоростта на апарата и на определена височина той се изключва и се задействат допълнителни двигатели, позволяващи меко кацане на повърхността. Долният блок служи и за стартова платформа за горният блок, който се връща обратно на Земята. Към този блок са монтирани и телевизионна камера, термометри и гайгерови броячи, комуникационната система и механичната ръка, необходима за добиване на образеца от лунната почва.
Апаратът тежи 1880 kg по време на кацането си. Радиообсерваторията в Бохум, Германия, докладва за силен и чист телевизионен сигнал от апарата. Механичната ръка е задействана на 20 септември и пробива лунния реголит на дълбочина от 35 cm в продължение на 7 минути, преди да се натъкне на скала. Извадена е колона от материал с тегло 105 g, който е поместен в херметизирания контейнер. След 26 часа и 25 минути на повърхността, на 21 септември модулът за доставка на образеца от лунна почва излита от повърхността на Луната. Останалата част от апарата остава на Луната и продължава да предава данни за лунната температура и радиация.
Модулът с образеца се връща директно към Земята, без корекции на курса и по балистична траектория навлиза в земната атмосфера на 24 септември. Падането му бива забавено от парашути и той каца в Казахстан. Анализът на химичния състав на образеца показва сходство с материала, доставен от Аполо 12.
Луна 17
е апарат, изстрелян на околоземна орбита към Луната и влиза в окололунна орбита на 15 ноември 1970 г. след две корекции на курса. На 17 ноември 1970 г. е осъществено меко кацане в областта на Морето на Дъждовете, на около 2500 km от мястото на кацане на Луна 16. Луноход 1 слиза на повърхността на Луната и провежда изследвания в продължение на 322 земни дни.
Луна 17 продължава успеха на СССР в автоматичните изследвания на Луната. Луноход 1 е първият апарат на повърхността на друго небесно тяло, който може да се придвижва самостоятелно.
Луноход 1
Основният отсек на апарата има цилиндрична форма, покрит е с голям изпъкнал капак. Висок е 1,35 м, с дължина от 2,15 м. Отсекът има осем колела с електродвигатели с независимо захранване. В горната част на корпуса е монтирана конична антена, винтова антена с насочено излъчване, четири телевизионни камери и устройства за измерване на разни характеристики на лунната почва. Оборудването включва още рентгенов спектрометър, рентгенов телескоп, детектори на космически лъчи и лазерна установка. Апаратът се захранва от слънчеви панели, монтирани на капака. Луноход 1 функционира в продължение на 11 лунни дни, вместо първоначално предвидения срок от 3 лунни дни. Официалната дата на прекратяване на мисията е 4 октомври 1971 г., точно 14 години след изстрелването на Спутник 1. Луноход 1 изминава 10 540 метра по повърхността на Луната, предавайки над 20 000 снимки и над 200 панорами.
Луна 21
е апарат, чийто основните цели са заснемане на лунната повърхност, изследване на осветеността и възможността за осъществяване на астрономически наблюдения, установяване на точното разстояние между Луната и Земята посредством огледало, отразяващо лазерен лъч идващ от Земята, както и изследване на повърхностното магнитно поле и свойствата на лунната почва. На 15 януари се задействат двигателите за спускане и апаратът осъществява меко кацане в кратера Ле Мониер. След около 3 часа апаратът Луноход 2 слиза от основната конструкция на повърхността и провежда самостоятелни изследвания в продължение на следващите 146 земни дни.
Луноход 2
Това е вторият от двата спускаеми апарата, изпратени от СССР към Луната с цел изследване на нейната повърхност по програмата Луноход.
Апаратът има размери 1,70 x 1,60 x 1,35 m и маса 840 kg. Шасито е с 8 колела, монтирани на независимо окачване, с независими елетромотори и спирачки. Апаратът може да се придвижва със скорост от 1 до 2 кm/h. Оборудването включва четири телевизионни камери, които заснемат видео изображения със скорост от един кадър на всеки 3,2 до 21,1 секунди. Този видеопоток е излъчван към наземното управление, където екип от петима оператори изпраща навигационни команди в реално време. Апаратът се захранва от слънчеви панели, монтирани на вътрешната част на разтварящ се капак в горната част на инструменталния отсек. Слънчевите панели захранват и батерии, позволяващи апаратът да запази минимални функции по време на лунната нощ. През лунната нощ електрониката поддържа работната си температура чрез топлината, отделена от радиоактивния разпад на полоний-210.
Оборудването включва и устройства за измерване на различни характеристики на лунната почва, рентгенов спектрометър, рентгенов телескоп, детектори на космически лъчи, магнитометър монтиран на мачта с дължина 2,5 m, както и лазерна установка, фотодетектор (Рубин-1) и огледало, изготвено във Франция, служещо за отражение на лазерните лъчи изпратени от Земята. Общата маса на Луна 21 и Луноход 2 е 1814 kg. В продължение на четири месеца, Луноход 2 изминава 37 кm по повърхността, заснема 86 панорами и предава 80 000 снимки. На 4 юни СССР обявява, че мисията е приключила, като най-вероятно повредата в апарата е настъпила по време на лунната нощ през май - юни. Апаратът е оставен в позиция, непозволяваща използването на бордното огледало — факт, сочещ неочаквана повреда.