«Луна», наименование советской программы исследований Луны и серии автоматических межпланетных станций (АМС), запускаемых в СССР к Луне начиная с 1959. Первое поколение АМС совершило перелёт с Земли к Луне без предварительного вывода на орбиту искусственного спутника Земли (ИСЗ), без проведения коррекций траектории и торможений в окололунном пространстве («Л.-1», «Л.-2», «Л.-3»). При запусках АМС второго поколения использовались более совершенные методы предварительного выведения на орбиту ИСЗ, старт с этой орбиты в сторону Луны, коррекции траектории перелёта и активные манёвры (торможение) в окололунном пространстве («Л.-4» — «Л.-14»).
Третье поколение АМС ещё более совершенно по своим возможностям. При запуске станций «Л.-15» — «Л.-21» применялись методы выведения на орбиту ИСЗ, старт с этой орбиты, коррекции траектории перелёта, вывод на орбиту искусственного спутника Луны (ИСЛ) с возможностью многократных коррекций её параметров, торможений и мягкой посадки станций в заданном районе Луны с большой точностью. К 1972 АМС обеспечили получение первых научных данных о Луне («Л.-1», «Л.-2», «Л.-3»), отработку мягкой посадки, испытание новых систем и доставку на поверхность Луны научных автоматических лунных станций («Л.-4», «Л.-8», «Л.-9», «Л.-13», «Л.-15», «Л.-18»), полёт, по орбите искусственного спутника Луны («Л-10», «Л.-11», «Л.-12», «Л.-14», «Л.-19»), взятие проб грунта в различных районах Луны и доставку его на Землю («Л.-16», «Л.-20»), доставку на поверхность Луны передвижных научных лабораторий «Л.-17» и «Луноход-1», «Л.-21» и «Луноход-2» (см. Лунный самоходный аппарат).
«Луна-1» — первая в мире АМС, запущенная в район Луны 2 января 1959 (рис. 1). Пройдя вблизи Луны на расстоянии 5—6 тысяч км от её поверхности, 4 января 1959 АМС вышла из сферы действия земного тяготения и превратилась в первую искусственную планету Солнечной системы с параметрами: перигелий 146,4 млн. км и афелий 197,2 млн. км. Конечная масса последней (3-й) ступени ракеты-носителя (РН) с АМС «Л.-1» 1472 кг. Масса контейнера «Л.-1» с аппаратурой 361,3 кг. На АМС размещались радиоаппаратура, телеметрическая система, комплекс приборов и другое оборудование. Приборы предназначены для изучения интенсивности и состава космических лучей, газовой компоненты межпланетного вещества, метеорных частиц, корпускулярного излучения Солнца, межпланетного магнитного поля. На последней ступени ракеты была установлена аппаратура для образования натриевого облака — искусственной кометы. 3 января на расстоянии 113 000 км от Земли было образовано визуально наблюдаемое золотисто-оранжевое натриевое облако. При полёте «Л.-1» впервые была достигнута вторая космическая скорость. Проведённые измерения дали ценные сведения о радиационном поясе Земли и космическом пространстве. В межпланетном пространстве впервые зарегистрированы сильные потоки ионизированной плазмы — солнечного ветра. В мировой печати АМС «Л.-1» получила название «Мечта».
«Луна-2» 12 сентября 1959 совершила первый в мире перелёт на другое небесное тело. 14 сентября 1959 АМС «Л.-2» и последняя ступень РН достигли поверхности Луны (западнее Моря Ясности, вблизи кратеров Аристилл, Архимед и Автолик) и доставили вымпелы с изображением Государственного герба СССР. Конечная масса АМС с последней ступенью РН 1511 кг при массе контейнера, а также научной и измерительной аппаратуры 390,2 кг. Анализ научной информации, полученной «Л.-2», показал, что Луна практически не имеет собственного магнитного поля и радиационного пояса.
«Луна-3» запущена 4 октября 1959 (рис. 2). Конечная масса последней ступени РН с АМС «Л.-3» 1553 кг, при массе научной и измерительной аппаратуры с источниками питания 435 кг. В состав аппаратуры входили системы: радиотехническая, телеметрическая, фототелевизионная, ориентации относительно Солнца и Луны, энергопитания с солнечными батареями, терморегулирования, а также комплекс научной аппаратуры. Двигаясь по траектории, огибающей Луну, АМС прошла на расстоянии 6200 км от её поверхности. 7 октября 1959 с борта «Л.-3» сфотографирована обратная сторона Луны. Фотокамеры с длинно- и короткофокусным объективами засняли почти половину поверхности лунного шара, одна треть которой находилась в краевой зоне видимой с Земли стороны, а две трети — на невидимой. После обработки плёнки на борту полученные изображения были переданы фототелевизионной системой на Землю, когда станция находилась от неё на расстоянии 40 000 км. Полёт «Л.-3» был первым опытом изучения другого небесного тела с передачей его изображения с борта космического аппарата. После облёта Луны АМС перешла на вытянутую, эллиптическую орбиту ИСЗ с высотой апогея 480 тысяч км. Совершив 11 оборотов по орбите, она вошла в земную атмосферу и прекратила существование.
«Луна-4» — «Луна-8» — АМС, запущенные в 1963—65 для дальнейшего исследования Луны и отработки мягкой посадки на неё контейнера с научной аппаратурой. Была завершена экспериментальная отработка всего комплекса систем, обеспечивающих мягкую посадку, включая системы астроориентации, управления бортовой радиоаппаратуры, радиоконтроля траектории полёта и приборов автономного управления. Масса АМС после отделения от разгонной ступени РН 1422—1552 кг.
«Луна-9» — АМС, впервые в мире осуществившая мягкую посадку на Луну и передачу изображения её поверхности на Землю (рис. 3). Запущена 31 января1966 4-ступенчатой РН с использованием опорной орбиты ИСЗ. Автоматическая лунная станция прилунилась 3 февраля 1966 в районе Океана Бурь, западнее кратеров Рейнер и Марий, в точке с координатами 64° 22’ з. д. и 7° 08’ с. ш. На Землю переданы панорамы лунного ландшафта (при разных углах Солнца над горизонтом). Проведено 7 сеансов радиосвязи (продолжительностью более 8 ч) для передачи научной информации. АМС работала на Луне 75 ч. «Л.-9» состоит из АМС, предназначенной для работы на поверхности Луны, отсека с аппаратурой управления и двигательной установки для коррекции траектории и торможения перед посадкой. Общая масса «Л.-9» после выведения на траекторию полёта к Луне и отделения от разгонной ступени РН 1583 кг. Масса АМС после посадки на Луну 100 кг. В её герметичном корпусе размещены: телевизионная аппаратура, аппаратура радиосвязи, программно-временное устройство, научная аппаратура, система терморегулирования, источники электропитания. Изображения лунной поверхности, переданные «Л.-9», и успешная посадка имели решающее значение для дальнейших полётов к Луне.
«Луна-10» — первый искусственный спутник Луны (ИСЛ). Стартовала 31 марта 1966. Масса АМС на трассе полёта к Луне 1582 кг, масса ИСЛ, отделённого 3 апреля после перехода на селеноцентрическую орбиту, 240 кг. Параметры орбиты: периселений 350 км, апоселений 1017 км, период обращения 2 ч 58 мин 15 сек, наклонение плоскости лунного экватора 71° 54’. Активная работа аппаратуры 56 суток. За это время ИСЛ совершил 460 витков вокруг Луны, проведено 219 сеансов радиосвязи, получена информация о гравитационных и магнитном полях Луны, магнитном шлейфе Земли, в который не раз попадали Луна и ИСЛ, а также косвенные данные о химическом составе и радиоактивности поверхностных лунных пород. С ИСЛ передавалась на Землю по радио мелодия «Интернационала», впервые — во время работы 23-го съезда КПСС. За создание и запуск АМС «Л.-9» и «Л.-10» Международная авиационная федерация (ФАИ) наградила советских учёных, конструкторов и рабочих почётным дипломом.
«Луна-11» — второй ИСЛ; запущена 24 августа 1966. Масса АМС 1640 кг. 27 августа «Л.-11» была переведена на окололунную орбиту с параметрами: периселений 160 км, апоселений 1200 км, наклонение 27°, период обращения 2 ч 58 мин. ИСЛ совершил 277 витков, проработав 38 суток. Научные приборы продолжали исследование Луны и окололунного пространства, начатые ИСЛ «Л.-10». Проведено 137 сеансов радиосвязи.
«Луна-12» — третий советский ИСЛ; запущена 22 октября 1966 (рис. 4). Параметры орбиты: периселений около 100 км, апоселений 1740 км. Масса АМС на орбите ИСЛ 1148 кг. «Л.-12» активно функционировала 85 суток. На борту ИСЛ, кроме научной аппаратуры, находилась фототелевизионная система с высоким разрешением (1100 строк); с её помощью получены и переданы на Землю крупномасштабные изображения участков лунной поверхности в районе Моря Дождей, кратера Аристарх и других (различаются кратеры размером до 15—20 м, а отдельные объекты размером до 5 м). Станция функционировала до19 января 1967. Проведено 302 сеанса радиосвязи. На 602-м витке после выполнения программы полета радиосвязь со станцией была прервана.
«Луна-13» — вторая АМС, совершившая мягкую посадку на Луну (рис. 5). Запущена 21 декабря 1966. 24 декабря произвела посадку в районе Океана Бурь в точке с селенографическими координатами 62° 03’ з. д. и 18° 52’ с. ш. Масса АМС после посадки на Луну 112 кг. С помощью механического грунтомера, динамографа и радиационного плотномера получены данные о физико-механических свойствах поверхностного слоя лунного грунта. Газоразрядные счётчики, регистрировавшие космическое корпускулярное излучение, позволили определить отражательную способность лунной поверхности для космических лучей. На Землю переданы 5 крупных панорам лунного ландшафта при различных высотах Солнца над горизонтом.
«Луна-14» — четвёртый советский ИСЛ. Запущена 7 апреля 1968. Параметры орбиты: периселений 160 км, апоселений 870 км. Проводилось уточнение соотношения масс Земли и Луны; исследовались гравитационное поле Луны и её форма методом систематических длительных наблюдений за изменениями параметров орбиты; изучались условия прохождения и стабильности радиосигналов, передаваемых с Земли на борт ИСЛ и обратно при различных положениях его относительно Луны, в частности при заходе за лунный диск; измерялись космические лучи и потоки заряженных частиц, идущих от Солнца. Получена дополнительная информация для построения точной теории движения Луны.
«Луна-15» запущена 13 июля 1969 более мощной ракетой. После выхода на селеноцентрическую орбиту проведено 2 коррекции орбиты: после первой — периселений 95 км, апоселений 221 км; после второй — периселений 16 км, апоселений 110 км. При этом испытывались новые навигационные системы. Проведены исследования в окололунном пространстве и получена информация о работе новых систем станции, обеспечивающих посадку в различных районах Луны. «Л.-15» сделала 52 витка вокруг Луны. 21 июля была включена тормозная двигательная установка, станция сошла с орбиты и упала на лунную поверхность в заданном районе.
«Луна-16» — АМС, впервые совершившая рейс Земля — Луна — Земля и доставившая образцы лунного грунта (рис.6). Стартовала 12 сентября 1970. 17 сентября вышла на селеноцентрическую круговую орбиту с удалением от лунной поверхности 110 км, наклонением 70°, периодом обращения 1 ч 59 мин. В дальнейшем была решена сложная задача формирования предпосадочной орбиты с низким периселением. Мягкая посадка произведена 20 сентября 1970 в районе Моря Изобилия в точке с координатами 56°18’ в. д. и 0°41’ ю. ш. Грунтозаборное устройство обеспечило бурение и забор грунта. Старт с Луны ракеты «Луна — Земля» произведён по команде с Земли 21 сентября 1970. 24 сентября возвращаемый аппарат был отделен от приборного отсека и совершил посадку в расчётном районе. «Л.-16» состоит из посадочной ступени с грунтозаборным устройством и космической ракеты «Луна — Земля» с возвращаемым аппаратом. Масса АМС при посадке на поверхность Луны 1880 кг. Посадочная ступень — самостоятельный ракетный блок многоцелевого назначения, имеющий жидкостный ракетный двигатель, систему баков с компонентами топлива, приборные отсеки и амортизированные опоры для посадки на поверхность Луны.
«Луна-17» — АМС, доставившая на Луну первую автоматическую передвижную научную лабораторию «Луноход-1» (см. Лунный самоходный аппарат). Запуск «Л.-17» — 10 ноября 1970, 17 ноября — мягкая посадка на Луну в районе Моря Дождей, в точке с координатами 35° з. д. и 38°17’ с. ш.
«Луна-18» запущена 2 сентября 1971. На орбите станция осуществляла маневрирование с целью отработки методов автоматической окололунной навигации и обеспечения посадки на Луну. «Л.-18» совершила 54 витка. Проведено 85 сеансов радиосвязи (проверка работы систем, измерение параметров траектории движения). 11 сентября была включена тормозная двигательная установка, станция сошла с орбиты и достигла Луны в материковой части, окружающей Море Изобилия. Район посадки был выбран в гористой местности, представляющей большой научный интерес. Как показали измерения, прилунение станции в этих сложных топографических условиях оказалось неблагоприятным.
«Луна-19» — шестой советский ИСЛ; запущена 28 сентября 1971. 3 октября станция вышла на селеноцентрическую круговую орбиту с параметрами: высота над поверхностью Луны 140 км, наклонение 40° 35’, период обращения 2 ч 01 мин 45 сек. 26 и 28 ноября станция была переведена на новую орбиту. Проводились систематические длительные наблюдения за эволюцией её орбиты с целью получения необходимой информации для уточнения гравитационного поля Луны. Непрерывно измерялись характеристики межпланетного магнитного поля в окрестностях Луны. На Землю переданы фотографии лунной поверхности.
«Луна-20» запущена 14 февраля 1972. 18 февраля в результате торможения переведена на круговую селеноцентрическую орбиту с параметрами: высота 100 км, наклонение 65°, период обращения 1 ч 58 мин. 21 февраля осуществила мягкую посадку на поверхность Луны впервые в горном материковом районе между Морем Изобилия и Морем Кризисов, в точке с селенографическими координатами 56° 33’ в. д. и 3° 32’ с. ш. «Л.-20» по конструкции аналогична «Л.-16». Грунтозаборный механизм произвёл бурение лунного грунта и забор образцов, которые были помещены в контейнер возвращаемого аппарата (рис. 7) и загерметизированы. 23 февраля с Луны стартовала космическая ракета с возвращаемым аппаратом. 25 февраля возвращаемый аппарат АМС «Л.-20» совершил посадку в расчётном районе территории СССР. На Землю были доставлены образцы лунного грунта, впервые взятые в труднодоступном материковом районе Луны.
«Луна-21» доставила на поверхность Луны «Луноход-2». Запуск был осуществлен 8 января 1973. «Л.-21» совершила мягкую посадку на Луну на восточной окраине Моря Ясности, внутри кратера Лемонье, в точке с координатами 30° 27’ в. д. и 25° 51’ с. ш. 16 января с посадочной ступени «Л.-21» по трапу сошёл «Луноход-2».
А. А. Еременко.
Рис. 4. Искусственный спутник Луны «Луна-12»; 1 — баллоны с газом для исполнит. органов системы астроориентации; 2 — фототелевизионное устройство; 3 — радиатор системы терморегулирования; 4 — радиометр; 5 — приборный отсек; 6 — химич. батарея; 7 — оптикомеханич. блок системы астроориентации; 8 — антенна; 9 — электронный блок системы астроориентации; 10 — управляющие двигатели; 11 — корректирующая тормозная двигательная установка.
Рис. 5. «Луна-13».
Рис. 3. Лунная ракета с автоматической межпланетной станцией «Луна-9».
Рис. 6. «Луна-16»: 1 — возвращаемый аппарат; 2 — приборный отсек; 3 — топливные баки; 4 — управляющие сопла; 5 — приборный отсек посадочной ступени; 6 — двигатель ракеты Луна — Земля; 7 — двигатель посадочной ступени; 8 — топливный бак; 9 — телефотометр; 10 — штанга бурового механизма; 11 — буровой механизм; 12 — антенна.
Рис. 7. Возвращаемый аппарат АМС «Луна-20»: 1 — контейнер для грунта; 2 — крышка парашютного отсека; 3 — парашютный отсек; 4 — антенны; 5 — антенный переключатель; 6 — передатчики; 7 — корпус возвращаемого аппарата; 8 — теплоизоляция; 9 — аккумуляторная батарея; 10 — крышка.
Рис. 2. Автоматическая межпланетная станция «Луна-3».
Рис. 1. Автоматическая межпланетная станция «Луна-1».