Как СССР создавал первый в мире планетоход-разведчик

СССР в 1960–1970-х годах старался покорять ближайшую спутницу Земли не пилотируемыми, а автоматическими аппаратами. Одним из инициаторов исследования космоса межпланетными станциями, зондирования Луны и планет Солнечной системы был руководитель Института прикладной математики АН СССР, президент Академии наук Мстислав Келдыш. Главный космический теоретик Келдыш еще в январе 1958 года предложил основоположнику практической космонавтики Королеву разработать несколько научно-технических проектов для исследования Луны космическими аппаратами (КА).

Вскоре появился документ «О запусках космических объектов в направлении Луны» – так называемая Программа «Е», включавшая на первом этапе восемь проектов. Среди них и проект Е8 – доставка на Луну подвижного исследовательского аппарата, управляемого с Земли.

Луну советские ученые изучали тщательно. Нам первыми удалось сфотографировать ее обратную сторону («Луна-3», 1958 год), совершить мягкую посадку на лунную поверхность («Луна-9», 1966 год), создать первый искусственный спутник Луны («Луна-10», 1966 год) и даже доставить на Землю образцы реголита («Луна-16», 1970 год). Поистине эпохальными академик РАН Михаил Маров считает уникальные полеты лунных КА, которые обеспечили автоматический забор и возврат на Землю лунного грунта и длительную работу на поверхности Луны самоходных аппаратов – двух советских луноходов.

«Успешное осуществление этих проектов в самом начале 1970-х годов позволило в определенной степени ослабить негативные последствия проигранной нами лунной гонки за высадку первого человека на Луну, – утверждает Михаил Яковлевич. – Помню обуревавшие меня сложные чувства, когда я наблюдал выход на лунную поверхность Нила Армстронга – сочетание гордости за триумф человеческого гения вместе с чувством досады и горечи, что это сделали не мы». Но академик Маров убежден, что лунные автоматы позволили нам, что называется, сохранить лицо и получить результаты, которыми страна сегодня по праву гордится.

Шасси для лунохода

В процессе создания первого в мире планетохода-разведчика приходилось решать массу уникальных задач – разработать шасси лунохода, систему дистанционного управления, конструкцию посадочной платформы. Эти задачи еще в начале 1960-х годов ставил главный конструктор С.П. Королев, который сам же и подбирал исполнителей.

Например, шасси для планетохода он изначально предложил разработать танковому КБ Кировского завода (г. Ленинград), где подготовили три варианта ходовой части – на основе гусеничного, колесного и волнового (змееподобного) движителя. Однако главный конструктор КБ Жорес Котин, оценив масштабы работы, от дальнейшей разработки внеземного транспортного средства отказался. Причина веская: не стоит распылять силы, чтобы не нанести ущерб основному делу – танкостроению.

Попробовали поручить разработку шасси Научному автотракторному институту, но руководство НАТИ тоже не рискнуло заниматься разработкой «лунного трактора».

Окончательный выбор Королева пал на ВНИИ-100 (позднее ВНИИТрансмаш). Работы над шасси начались летом 1963 года под научным руководством Александра Кемурджиана. Этот ленинградский ученый и конструктор стал одним из отцов-создателей самоходного лунного аппарата.

Сергей Королев, оценивая варианты шасси, разработанные коллективом Кемурджиана, говорил: «При создании космических объектов самое главное – это надежность! Не следует брать рекорды. Неизвестно, как управлять машиной с Земли, как поведут себя материалы и смазки в космическом вакууме. Поэтому надо снизить ходовые параметры – скорость и максимальный пробег. Необходимо, чтобы луноход прошел по Луне хотя бы десять километров и с небольшой скоростью. Надо сделать так, чтобы отказ какой-либо из систем не повлиял на общую работу машины в целом».

В марте 1965 года Королев отказался от создания в своем ОКБ-1 непилотируемых космических аппаратов для исследования ближнего и дальнего космоса и передал эти работы машиностроительному заводу имени С.А. Лавочкина (ныне НПО им. Лавочкина). Заводское КБ возглавил Георгий Бабакин, который и занялся лунной машиной в целом.

Техническое задание на ходовую часть лунохода главный конструктор Бабакин подписал 18 июня 1966 года. Выбор движителя – колесо или гусеница, шагающий или прыгающий способ поворота, функционирование в условиях вакуума и вездесущей пыли, при громадном перепаде температур – вот небольшой перечень проблем, которые предстояло решить при разработке шасси. И созданный восьмиколесный движитель советского планетохода можно было назвать настоящим чудом техники.

Каркас каждого колеса – три титановых обода, обтянутых сеткой из нержавеющей стали и снабженных титановыми грунтозацепами. Каждое колесо с собственным приводом – мотор-колесо, как их еще называют. Упругая подвеска – пучковые торсионы без центрального стержня, изготовленные из титанового сплава. Каждый движитель с пиротехническим устройством для разблокировки колеса – если вдруг заклинит при движении по Луне. В создании шасси участвовал даже Харьковский велосипедный завод – там выполняли балансировку и «спицевание» колес.

Первая – вперед!

«Луноход-1» состоял из двух основных частей: самоходного шасси и герметичного приборного отсека с откидной крышкой – панелью солнечной батареи.

18 ноября 1970 года газеты Советского Союза и мировые СМИ продублировали сообщение ТАСС о начавшейся лунной миссии. Сообщалось, что «управление движением «Лунохода-1» производится из Центра дальней космической связи (ЦДКС) с использованием телевизионной информации о положении аппарата и характере рельефа окружающей лунной поверхности».

Уже на следующий день ТАСС информировал, что без человеческого вмешательства планетоход обойтись не может. В сообщении от 19 ноября говорилось, что в процессе работы решалась «отработка метода управления самоходным автоматическим аппаратом… Системы теленаблюдения и радиотелеметрии позволили операторам, осуществляющим управление луноходом из ЦДКС, уверенно вести самоходный аппарат по маршруту, контролировать прохождение препятствий и следить за состоянием бортовых систем».

Завеса тайны была приоткрыта – есть у лунохода водители. Их многоступенчатый отбор и дальнейшее обучение навыкам вождения лунного «внедорожника» проходили в обстановке строжайшей секретности.

Из почти пятидесяти кандидатов остались только одиннадцать. Без имен и фамилий их представили на страницах газеты «Правда», публикуя репортаж из пункта управления луноходом в Симферопольском центре дальней космической связи: «Это молодые, подтянутые ребята в синих элегантных костюмах спортивного покроя со значками на отворотах рубашек – рубиновыми пятиугольниками с рельефными буквами СССР» (кстати, эти значки приобрел для своих товарищей Вячеслав Довгань – водитель второго экипажа).

Управляли сначала первым, а затем и вторым луноходом экипажи двух команд, работавших поочередно. В каждой команде – пятеро: командир, водитель, штурман-навигатор, бортинженер и оператор остронаправленной антенны.

«Смена длилась два часа, – вспоминает Вячеслав Довгань – Командир, водитель и оператор наведения остронаправленной антенны сидели рядом. Только они могли непосредственно влиять на движение лунохода. А бортинженер и штурман были неподалеку, они наносили на карту маршрут, занимались расчетами. Через два часа за управление садился второй экипаж. Потом мы опять менялись – и так девять-десять часов».

Сложно было представить, что управляет луноходом человек, находившийся от транспортного средства... на расстоянии около 400 000 километров! Основная трудность была в скорости обновления картинки на мониторе перед водителем. «Время распространения радиоволн от Земли до Луны составляет почти 1,3 секунды, – рассказывает Вячеслав Довгань. – Столько же идет от Луны до Земли телевизионное изображение. Поэтому луноход с задержкой реагировал на команды водителя. Но это была не главная проблема».

Для управления движением лунохода главный конструктор радиосистем Михаил Рязанский предложил применить малокадровую телевизионную систему. «Передача изображения с камер лунохода на Землю только называлась телевизионной, – продолжает Довгань. – На самом деле водитель видел перед собой на телеэкране картинку, которая напоминала сменяющие друг друга кадры черно-белого диафильма.

Система Рязанского предусматривала передачу не 25 кадров в секунду, как это принято обычным телевизионным стандартом, а одного кадра с временной фиксацией от трех до двадцати секунд – более быструю передачу данных каналы связи и счетно-решающие машины того времени обеспечить не могли. После обнаружения препятствия машина продолжала двигаться еще не менее восьми секунд, поэтому обычная скорость лунохода составляла не более двух-трех километров в час».

О первом сеансе с луноходом вспоминал Николай Еременко, командир экипажа №1: «Станция «Луна-17» совершила мягкую посадку в районе Моря Дождей, и мы заступили на первую в истории космонавтики столь необычную вахту. Вместе с нами находился главный конструктор лунохода. Мы вглядывались в полученную с помощью телекамер панораму Луны. Она простиралась впереди и сзади лунохода – спокойная, относительно ровная, очень похожая на один из участков лунодрома, где мы тренировались. Штурманская группа предложила вариант схода – вперед. Я посмотрел на Геннадия Николаевича Бабакина, а потом скомандовал: «Первая – вперед!»

17 ноября 1970 года в 9 часов 27 минут 07 секунд водитель Габдулхай Латыпов подал ручку на пульте управления на одно деление вперед и нажал на соответствующую кнопку. Загорелся транспарант «Есть движение», и через 20 секунд «Луноход-1» коснулся поверхности Луны.

Жизненный цикл лунохода – три месяца или три лунных дня. Именно столько первому луноходу отводилось на выполнение запланированной программы на поверхности Луны, но самоходный аппарат активно существовал много дольше.

Лунный день равен почти пятнадцати земным дням, сутки на Луне – почти месяц на Земле. Если точнее, то 29 дней 12 часов 44 минуты и 3 секунды. «Луноход-1» провел на Луне 11 лунных дней – до середины сентября 1971 года. За это время он смог проехать 10 540 метров, передав на Землю 211 лунных панорам и 25 тысяч снимков.

Судьба «Лунохода-2» оказалась менее успешной – на своем пути он попал в сложную «дорожную ситуацию», преодолевая сильно разрушенный кратер. Для планетохода и его экипажей – дело обычное, препятствий за время движения преодолели немало. Но на дне именно этого кратера скопилось значительное количество лунной пыли. Колеса погрузились в реголит, планетоход забуксовал. Из кратера он все-таки выбрался, но из-за непредвиденных маневров крышку, покрытую солнечными батареями, и радиатор охлаждения припорошило лунной пылью. Это привело к росту температуры внутри лунохода и уменьшению тока зарядки аккумуляторов. Следующую лунную ночь (две земных недели) он не пережил – разбудить с Земли его не смогли…

«Это было печально, но не трагично, – считает его водитель Вячеслав Довгань, – ведь свое задание «Луноход-2» перевыполнил многократно».

В 2013 году двенадцать лунных кратеров были названы именами командиров, водителей, штурманов, бортинженеров и операторов первого и второго экипажей. На карте Луны появились кратеры: «Николя» и «Игорь» (командиры Николай Еременко, Игорь Федоров); «Гена» и «Слава» (водители Габдулхай Латыпов, Вячеслав Довгань); «Костя» и «Витя» (штурманы Константин Давидовский, Викентий Самаль); «Леня» и «Альберт» (бортинженеры Леонид Мосензов, Альберт Кожевников); «Валера» и «Коля» (операторы направленной антенны Валерий Сапранов, Николай Козлитин). Еще два кратера «Боря» и «Вася» получили имена почетного члена экипажа, руководителя оперативной научной группы от АН СССР Бориса Непоклонова и резервного водителя Василия Чубукина.

«К сожалению, страна утратила те позиции, где лидировала во времена Бабакина, – считает ведущий российский ученый в области изучения Солнечной системы Михаил Маров. – Станции, созданные коллективом Бабакина, конструкторские и инженерные решения, воплощенные в них, до сих пор поражают воображение своей значимостью, оригинальностью и смелостью технических решений. Увы, мы десятилетиями не запускаем космических аппаратов к Луне и планетам».

Конечно, у НПО имени Лавочкина есть проекты, в том числе нацеленные на исследование Луны. Например, «Луна-Глоб» (с мягкой посадкой) или «Луна-Грунт» (с доставкой лунного грунта из района Южного полюса Луны). Дата запуска первого объекта – 2019 год, второго – 2025-й.

А «Луноход-1» и «Луноход-2» остались на Луне – стоят там как вечные памятники советской науке.