Первая в мире межпланетная станция «Луна-10»

31 марта 1966 года в 13:46:59 по московскому времени с космодрома Байконур советские специалисты осуществили запуск первого искусственного спутника Луны с помощью ракеты-носителя Молния-М (масса 1583,7 кг), которая вывела на траекторию полёта к Луне автоматическую межпланетную станцию «Луна-10» (245 кг), оснащённую научно-исследовательской аппаратурой. Космический аппарат был разработан и изготовлен в Научно-производственном объединении имени С.А. Лавочкина (сегодня входит в состав Госкорпорации «Роскосмос»). Запуска первого искусственного спутника Луны означал, что в космической гонке с США Советский Союз на шаг впереди.

3 апреля 1966 года станция «Луна-10» впервые в мире вышла на орбиту вокруг Луны. Новая межпланетная станция «Луна-10» должна была продолжить программу по освоению естественного спутника Земли и сама – стать спутником Луны. Межпланетная станция «Луна-10» находилась на орбите Луны 56 суток, совершив за это время 460 оборотов вокруг Луны и пролетев около 7 миллионов километров и 29 мая 1966 года она упала на поверхность Луны.

За это время полёта произошло 219 сеансов радиосвязи спутника с Землей, во время которых была получена информация о гравитационном и магнитном полях Луны, магнитном шлейфе Земли, а также некоторые данные о химическом составе и радиоактивности поверхностных пород Луны.

«Луна -10» была сконструирована на базе своей предшественницы – «Луны-9», которая до этого впервые в истории освоения космоса благополучно совершила мягкую посадку на поверхность Луны 3 февраля 1966 года и передала на Землю телепанорамы лунной поверхности.
Разработка велась в ОКБ-1 (ныне Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С. П. Королёва) под руководством генерального конструктора Сергея Королёва.

Сам процесс запуска двух аппаратов «Луны-9» и «Луна -10» ничем не отличался, межпланетная станция «Луна-10» была выведена на околоземную орбиту, а затем с помощью разгонного блока скорость станции «Луна -10» была доведена до 10,9 км/с.

Всем нам кажется, что Луна не так уж далеко, но при скорости 10,9 км/с на преодоление пути от Земли до Луны 40 тысяч километров потребовалось примерно трое с половиной суток.

Чтобы станция «Луна -10» осталась на орбите, при подлете к Луне её нужно было затормозить. Иначе она бы упала на поверхность или попросту улетела в космос. Для этих целей был предусмотрен реактивный тормозной двигатель. На финальном отрезке полета станция «Луна -10» была сориентирована нужным образом, и она вышла на устойчивый полёт к орбите Луны.

3 апреля 1966 года автоматическая межпланетная станция — «Луна-10» — отделилась от двигательной установки и отсеков системы управления и превратилась в искусственный спутник Луны.

Герметичный контейнер автоматической межпланетной станции «Луна -10» весом 245 килограммов – для науки был на вес золота. Именно он собирал все необходимую и неизвестную доселе информацию о Луне. На корпусе автоматической межпланетной станции «Луна-10» были расположены магнитометр, «ловушки» метеорных частиц, блок тепловых датчиков и другие приспособления.
Проанализировав все данные со спутника, учёные пришли к выводу, что поле тяготения Луны несимметрично, а сама Луна имеет не шарообразную, а скорее грушевидную форму. Это открытие вызвало большой интерес ученых по всему свету. В результате исследования было окончательно определено соотношение масс Луны и Земли, которое составило 1 к 81,3.
Установленные на борту станции «Луна-10» высокочувствительные магнитометры позволили сделать новые выводы о магнитном поле Луны. Измерения показали, что это поле значительно слабее земного и обусловлено влиянием солнечного излучения, космических лучей и периодического магнитного шлейфа Земли.
Установленные на обшивке станции «Луна-10» датчики позволили прийти к выводу, что вокруг Луны существует метеоритное облако из захваченных гравитационным полем частиц.
Благодаря спектрометрам гамма-излучения ученые пришли к выводу, что основными породообразующими элементами лунной поверхности являются кислород, магний, алюминий и кремний.

За 56 суток активного существования спутника на орбите Луны с ним было проведено 219 сеансов связи, получена ценная научная информация. Программа полета станции «Луна-10» выполнена полностью.

Научная аппаратура «Луны-10»:

Гамма-спектрометр 3134-03 для исследования интенсивности и спектрального состава гамма-излучения лунной поверхности, характеризующего тип лунных пород;
радиометр СЛ-1 для изучения радиационной обстановки вблизи Луны;
Д-153 — прибор для изучения солнечной плазмы;
СГ-59М — трехкомпонентный магнитометр на штанге длиной 1,5 метра для исследования межпланетного магнитного поля и уточнения нижнего предела возможного магнитного поля Луны;
ИД-1 — прибор для регистрации инфракрасного излучения поверхности Луны и для уточнения данных о тепловом режиме лунной поверхности;
РМЧ-1 — регистратор метеоритных частиц;
РФЛ-1 — прибор для обнаружения рентгеновского флуоресцентного излучения Луны.

Станцией «Луна-10» впервые были получены данные об общем химическом составе Луны по характеру гамма-излучения ее поверхности. Общий уровень гамма-излучения лунных пород несколько превышает уровень гамма-излучения над породами земной коры. Методом гамма-спектрометрии впервые было измерено содержание естественных радиоактивных элементов (K, U, Th) и определен тип пород, залегающих на поверхности Луны. Было обнаружено присутствие на поверхности частиц реголита неокисленных форм железа, титана и кремния. Также было измерено альбедо проникающего корпускулярного излучения от первичного космического излучения, позволившее сделать вывод об отсутствии у Луны радиационных поясов.

Анализ возмущений траектории станции «Луна-10» позволил провести предварительное определение параметров гравитационного поля Луны. За время активного существования станция дважды пересекала «хвост» магнитосферы Земли, что было зафиксировано научными приборами.

Межпланетная станция «Луна-10» установила несколько рекордов, зарегистрированных и подтвержденных дипломами Международной авиационной федерации (FAI):
— Мировой рекорд максимальной массы, доставленной на лунную орбиту, в классе «С».
— Абсолютный мировой рекорд продолжительности активного существования автоматической станции на лунной орбите.
— Мировой рекорд продолжительности активного существования на лунной орбите в классе «С».

1966 год был насыщенным, в течение года были запущены ещё два искусственных спутника Луны — Межпланетная станция «Луна-11» и «Луна −12».

27 августа 1966 года с космодрома Байконур на ракете-носителе «Молния-М» была запущена советская автоматическая межпланетная станция «Луна-11» и выведена на орбиту вокруг Луны.
Космический аппарат «Луна-11» был создан на базе межпланетной автоматической станции «Луна-10». Вместо отделяемого герметичного контейнера — искусственного спутника Луны — на космическом аппарате «Луна-11» был установлен не отделяемый приборный контейнер, в котором были размещены служебные и научные приборы.

В одном из навесных отсеков аппарата «Луна-11» были установлены фото-телевизионные установки, объективы которых были направлены в сторону корректирующей тормозной двигательной установки. Для проведения съемки лунной поверхности был доработан прибор управления, обеспечивший стабилизацию аппарата в течение трех часов после окончания торможения и выхода на орбиту вокруг Луны. По окончании съемки аппарат переводился в режим «закрутки»

В связи с увеличением времени работы прибора управления для «сброса» тепла был разработан радиатор-охладитель в виде усеченного конуса, расположенного вокруг приборного отсека. Приёмник-ответчик дециметрового диапазона РКТ-1 заменен радио-комплексом также дециметрового диапазона РК—Д, обеспечившим прием команд, передачу телеметрической информации в режиме непосредственной передачи и в записи на магнитофон с последующим воспроизведением, измерения внешней траектории, съёмку лунной поверхности и передачу изображений на Землю.

За 34 суток активного существования «Луна-11» с аппаратом было проведено 139 сеансов связи, получена ценная информация с научных приборов, кроме УС-3, а также отказавших в полете прибора РФЛ-1 для обнаружения рентгеновского флуоресцентного излучения Луны и гамма-спектрометра 3134-03, предназначенного для исследования интенсивности и спектрального состава гамма-излучения лунной поверхности. В связи с отказом ряда научных приборов программа полета станции «Луна-11» была выполнена не в полном объеме.

Научная аппаратура спутника «Луна-11» :
Гамма-спектрометр 3134-03 для исследования интенсивности и спектрального состава гамма—излучения лунной поверхности, характеризующего тип лунных пород;
РМЧ-1 — регистратор метеоритных частиц;
радиометр СЛ-1 для изучения радиационной обстановки вблизи Луны;
РФЛ-Ф — прибор для обнаружения рентгеновского флуоресцентного излучения Луны;
«Кассиопея КЯ-4» — прибор для измерения интенсивности радиоизлучения в длинноволновом диапазоне;
спектрофотометр УС-3 — для определения структуры лунной поверхности, путем измерения коэффициента отражения ультрафиолетовой части спектра.

В состав радиокомплекса РК-Д входили две фото-телевизионные установки: ФТУ-Б с высоким разрешением (фокусное расстояние объектива 500 мм) и ФТУ-Б с низким разрешением (фокусное расстояние объектива 110 мм) для «привязки» к местности детальных изображений участков лунной поверхности. Запас пленки (42 кадра) на каждом ФТУ был рассчитан на один сеанс съемки (64 минуты) сразу после торможения. Размер кадра 24 на 24 мм. Размер изображения 1100 на 1100 элементов. Время передачи на Землю одного кадра 17 минут.

Несмотря на отказы отдельных научных приборов станцией «Луна-11» проводились исследования Луны и окололунного пространства. Прибором КЯ-4 были обнаружены изменения интенсивности радиоизлучения в зависимости от ориентации аппарата и положения на орбите.

С помощью радиометра СЛ-1 было зарегистрировано необычайно сильное временное повышение уровня радиации, связанное с происходившими солнечными хромосферными вспышками. Проверка экспериментального редуктора Р-1, проработавшего 5 часов в условиях космического вакуума, показала его высокую работоспособность.

22 октября 1966 года, с космодрома Байконур выполнен пуск ракеты-носителя «Молния-М» № 103-44 с советской автоматической межпланетной станцией для изучения Луны и космического пространства «Луна-12». Зонд «Луна-12» по конструкции и составу оборудования аналогичен «Луне-11».

Старт к Луне осуществлялся с промежуточной околоземной орбиты. На трассе перелета 23 октября была проведена коррекция траектории. При подлете к Луне 25 октября  1966 года была штатно построена лунная вертикаль, и включена двигательная установка на торможение.
Примерно через 2 часа после торможения были включены фото-телевизионные установки, которые проработали 64 минуты. По результатам съёмки на Землю было передано 28 снимков с ФТУ-Б и 14 снимков с ФТУ-М нормального качества. Информации со спектрофотометра УС-3 получено не было по причине неисправности прибора.

Одной из задач станции «Луна-12»  являлось получение и передача на Землю фотоснимков отдельных участков лунной поверхности с высот от 100 до 340 км. Для выполнения данной задачи станция имела комплекс аппаратуры, обеспечивший вывод станции на окололунную орбиту, ориентацию и стабилизацию станции во время фотографирования, фотографирование и передачу снимков на Землю по телевизионному каналу. При этом каждый снимок раскладывался в телевизионном изображении на 1100 строк. Автоматическая станция «Луна-12» проработала на окололунной орбите 86 суток, при этом программа полета станции была выполнена полностью.

На борту «Луны-12» был также установлен экспериментальный редуктор Р-1, предназначенный для проверки работоспособности зубчатых пар и подшипников качения в космических условиях с целью последующего использования результатов при создании «Луноходов».

30 мая 1966 года был запущен первый американский беспилотный космический аппарат НАСА «Сервейер-1» (англ. Surveyor-1 — «геодезист«), с космодрома на мысе Канаверал (штат Флорида) с помощью ракеты-носителя «Атлас-Центавр». Беспилотный космический аппарат «Сервейер-1» выполнивший первую в американской лунной программе мягкую посадку в Океане Бурь на Луне 2 июня 1966 года.

Следующую попытку мягкой посадки на поверхность Луны, американцы осуществили 20 сентября 1966 года запустив с мыса Канаверал (штат Флорида) беспилотный космический аппарат НАСА «Сервейер-2» («Surveyor-2»). Миссия Surveyor-2 окончилась неудачей, 22 сентября 1966 года произошла авария во время манёвра на середине курса не сработал один корректирующий двигатель, в результате чего возникла несбалансированная тяга, из-за которой космический корабль падал в течение оставшихся 54 часов.

После неудачной попытки 1 июля 1966 года запустить научный космический аппарат программы «Эксплорер» («Explorer-33» — «Исследователь», IMP-D и AIMP-1), американцы запустили 10 августа 1966 года с мыса Канаверал автоматический беспилотный космический аппарат «Лунар орбитер-1» (англ. Lunar Orbiter 1), который стал первым американским искусственным спутником Луны. Вышел на орбиту Луны 14 августа 1966 года, сошёл с орбиты 29 октября 1966 года, длительность полёта 80 дней.

6 ноября 1966 года американцы запустили автоматический беспилотный космический аппарат NASA «Лунар орбитер-2» (англ. Lunar Orbiter 2), длительность полёта 339 дней, было сделано 211 фотографий с 40 положений на лунной орбите.

Советская лунная программа опять оказалась впереди — в прилунении и запуске искусственного спутника.

Это была очередная победа СССР в космосе, в противостоянии двух космических держав, начавшееся в 1955 году, когда президент США Дуайт Эйзенхауэр хвастливо заявил:

«Через 2 года Соединенные Штаты запустят первую искусственную Луну».

Первый аппарат на Луну — советская автоматическая межпланетная станция «Луна-1» была запущена в СССР 2 января 1959 года и достигла Луны 13 сентября 1959 года.
Сообщение из-за океана восприняли как вызов. И началось космическое соревнование…