Вячеслав Довгань - Лунная одиссея отечественной космонавтики. От «Мечты» к луноходам

В настоящее время в мировой практике управления инопланетным ТС применяется термин телеоператорное управление.

Панорамная телевизионная система предназначена для топографической съёмки местности, исследования её структуры, а также для наблюдения Земли и Солнца.

Четыре панорамные телефотокамеры типа Я-198, аналогичные тем, которые применялись на «Луне-9» и «Луне-13», для лунохода были модифицированы и попарно (вертикального и бокового обзора) установлены по левой и правой сторонам приборного отсека.

Чёткость изображения такой системы раз в десять выше, чем чёткость изображения на экране ВКУ. Это позволяет применять её в навигационных целях, а также и для проведения морфологических и топографических исследований лунной поверхности. Панорамные камеры работают только во время стоянок лунохода и передают изображения неподвижных объектов окружающей местности.

У камеры вертикального обзора (астротелефотометра) сечение телесного угла 360° на 30°. Принимаемое от неё изображение называют астропанорамой. Вращаясь подобно аттракционному «колесу обозрения», она фиксирует всё, что находится впереди лунохода, под ним, сзади и вверху. В поле зрения этих камер попадали передние и задние колёса, что позволяло оценить характер их взаимодействия с грунтом. Также они могли в определённых случаях зафиксировать положение Солнца и Земли на небосводе, что использовалось при решении навигационных задач.

К каждой камере был пристроен специальный оптический прибор - датчик лунной вертикали (определитель местной вертикали -ОМВ). Он представлял собой стеклянную чашу с нанесённой на её внутренней поверхности радиальной калибровочной шкалой, по которой свободно перемещался металлический шарик. Его нахождение соответствовало положению лунохода на поверхности. Изображение ОМВ являлось обязательной частью астропанорамы.

Камера бокового обзора с сечением телесного угла 180° на 30° фиксирует все объекты, находящиеся по левую (правую) стороны.

Рис. 34. Расположение камер телефотометров (№ 1,2,3,4) относительно передних камер малокадрового ТВ (№5 и№6)

Одной из их функций является обеспечение безопасного схода лунохода с посадочной ступени. По принимаемым изображениям телевизионной курсовой камеры водитель из-за т.н. «мёртвой зоны» (1,2 м) не видит передние колёса и раскрытые трапы, не может оценить расположение их концов на лунной поверхности и отсутствие препятствий для схода, обстановку слева и справа и, тем более, позади лунохода.

По принятым панорамам вертикального и бокового обзора местности штурман оперативно составляет топографическую схему места посадки, по которой выбирается наиболее благоприятное направление схода и первоначального движения лунохода.

Сам процесс схода лунохода и дальнейшего движения мог контролироваться курсовой камерой.

Одной из задач навигации является уточнение координат места посадки.

Другой - прокладка на планшете штурмана трассы движения лунохода. В этом случае используется телеметрическая информация гироскопической курсовой системы и датчиков 3-го и 6-го мотор-колёс, измеряющим скорость вращения ведущих колёс, а также девятого, свободно катящегося колеса и измеряющего пройденный путь («спидометра»).

Телефотометры дают возможность точно измерять направления на местные предметы. Выбирая в качестве таковых хорошо заметные ориентиры, например, камней и кратеров, находящихся в зонах перекрытий последовательно снятых панорам, методом геодезических засечек строится координатная сетка, в системе которой получают трассу пройденного пути лунохода. Изображения теней ландшафта местности, нанесённые на эту сетку, дают азимутальную ориентацию, а телеметрические показания позволяют определять их масштаб. Так как для обхода препятствий приходится двигаться по сложному пути, то такие построения обеспечивают надёжную ориентировку, необходимую для выхода лунохода в заданный район или возвращение его в исходную точку маршрута.

Задачей системы обзора лунохода является также наблюдение за характером воздействия колёс на лунный грунт и исследования его механических свойств. Заметим, что оставленный колёсами след позволяет уверенно ориентироваться при возвращении лунохода, например, к посадочной ступени.

Вскоре начались наземные лётно-конструкторские испытания лунохода.

В этот же период формулировались и первоначальные технические требования на проектирование ЛКА, предназначенного для забора лунного грунта и доставки его на Землю. Идея принадлежала научному руководителю лунных экспедиций директору Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского АН СССР (ГЕОХИ) академику А.П. Виноградову. После анализа результатов, полученных «Луной-13», он изложил Г.Н. Бабакину своё мнение, заключающееся в том, что одной из важнейших задач изучения Луны является лабораторное исследование образцов лунного грунта. От имени АН СССР он высказал просьбу «о доставке всего 100 граммов лунного грунта».

Появилась возможность расширить научные исследования и эксперименты, но требовалось использовать новую, более мощную ракету-носитель «Протон-К». Опыт запусков космических аппаратов для мягкой посадки на поверхность Луны, а также ИСЛ, позволил коллективу бабакинского ОКБ-301 предложить интереснейшую задачу: доставить с Луны пробы грунта. Замысел был таков: на поверхность спутника Земли мягко садится аппарат, несущий грунтозаборное устройство, сферический возвращаемый объект с теплозащитой, в которой впечатывается ампула с лунным грунтом, и возвратную ракету. В нужный момент возвращаемый аппарат стартует на Землю, гасит вторую космическую скорость в земной атмосфере и на парашюте спускается в заданный район на территории СССР. Осуществление этой задачи увлекло как специалистов ОКБ и его опытного производства, так и многочисленных соисполнителей разных отраслей.

Предложение по созданию ракетно-космической системы для доставки на Землю лунного грунта было подписано 10 января 1968 г., а 28 февраля 1968 г. уже был утверждён эскизный проект такого аппарата.

Георгий Николаевич отдавал предпочтение варианту, при котором одна и та же ракетно-космическая система могла доставлять на Луну в одном случае луноход, а в другом - грунтозаборное устройство (ГЗУ), возвратный носитель и возвращаемый аппарат с образцами лунного грунта.

Коренным образом изменялся облик ЛКА.

В первую очередь это коснулось ракетной ступени коррекции и торможения, для которой на основе опыта разработки КТДУ-5А в ОКБ-2 А.М. Исаева была создана КТДУ-417. Она представляла собой корректирующе-тормозной модуль (КТ), с новой системой управления перелётом и посадкой, осуществляемой на четыре амортизированные опоры.