«Луноход-1»: как управляли первой машиной на Луне

17 ноября 1970 года с посадочной платформы «Луны-17» на поверхность Моря Дождей съехала восьмиколёсная машина. «Луноход-1» стал первым успешно работавшим самоходным аппаратом на другом небесном теле. Он позволил исследовать не только точку посадки, но и участок местности вокруг неё.

Управляли машиной люди на Земле. Они видели переданные изображения, оценивали путь и посылали команды. Так на Луне появилась экспедиция с разделёнными ролями: приборы и колёса находились на поверхности спутника, а решения о движении принимал наземный экипаж.

Для чего понадобились колёса

Неподвижная станция исследует место, куда села. Она может наблюдать горизонт, измерять свойства грунта под собой и передавать данные, но ближайшая канава или группа камней остаётся за пределами досягаемости. Колёсный аппарат получает возможность сравнивать несколько участков.

После посадки «Луны-9» перед советской лунной программой открывалась следующая задача: сделать работающую платформу подвижной. Для этого требовались не только двигатели. Нужны были обзор, связь, оценка препятствий и запас энергии на движение и научные измерения.

Мобильность превращала маршрут в часть эксперимента. Одинаковый прибор мог работать в разных точках, а изображения помогали связать показания с окружающим рельефом. При этом выбор пути влиял и на безопасность: интересный объект ещё нужно было суметь достигнуть, не повредив аппарат.

«Луна-17» и «Луноход-1»: два названия одной экспедиции

«Луна-17» стартовала 10 ноября 1970 года. Её задача состояла в доставке лунохода и мягкой посадке. После перелёта и выхода на лунную орбиту она села 17 ноября в Море Дождей, Mare Imbrium.

Луноход покинул платформу по трапам и начал самостоятельное движение. Поэтому названия обозначают разные части экспедиции: «Луна-17» — доставившую его станцию, «Луноход-1» — подвижную исследовательскую машину.

В сводной истории космической программы СССР такие миссии могут стоять в одной строке. Однако разделение функций объясняет конструкцию: аппарат для перелёта и посадки не обязан целиком путешествовать по грунту после выполнения своей задачи.

Как была устроена машина

Корпус лунохода напоминал ёмкость с откидной крышкой. На внутренней стороне крышки находились солнечные элементы. Такая компоновка позволяла получать энергию в освещённую часть лунного цикла. Восемь колёс обеспечивали движение по поверхности.

В научное оборудование входили телевизионные и панорамные системы, рентгеновский спектрометр, прибор для исследования механических свойств грунта и лазерный отражатель. Разные приборы отвечали на разные вопросы: что видно вокруг, из чего состоит вещество, как оно сопротивляется механическому воздействию и где относительно Земли находится отражатель.

Последняя задача не требовала перемещения на большое расстояние. Для некоторых исследований важен сам известный пункт на Луне. Поэтому научная ценность оборудования не всегда заканчивается вместе с ресурсом колёс и радиосистемы.

Вождение с Земли

У «Лунохода-1» не было водителя внутри корпуса. Наземная группа работала по изображениям, поступавшим по радиоканалу. Историческая сводка NASA описывает команду из пяти человек и задержку, с которой приходилось учитывать результат управления.

Такое вождение отличалось от управления автомобилем. На Земле водитель непрерывно видит дорогу и сразу чувствует движение. У оператора лунной машины между наблюдением, командой и получением новой информации существовал временной промежуток. К тому же изображение с камеры не давало той же пространственной картины, что непосредственное присутствие.

Отсюда понятен осторожный характер движения: сначала оценить путь, затем выполнить ограниченное действие и проверить положение. Скорость имела смысл только вместе с риском. Для исследовательской машины важнее было сохранить возможность следующего измерения, чем как можно быстрее проехать неизвестный участок.

Это была роботизированная миссия, но её не следует описывать как полностью самостоятельную езду в современном смысле. Работа распределялась между устройствами на Луне, каналом связи и людьми, которые планировали движение.

Сколько проработал «Луноход-1»

Расчётная продолжительность составляла три лунных дня, а аппарат выполнил работу в течение одиннадцати. В данном случае лунный день — длительный цикл освещения поверхности, а не обычные земные сутки. Поэтому формулировка «одиннадцать дней» без уточнения сильно искажает масштаб миссии.

В исторической хронологии NASA приведён путь около 10,5 километра, более 20 тысяч телевизионных изображений и 206 панорам. Эти числа показывают объём наблюдений, но их не нужно превращать в обещание одинаковой точности всех опубликованных сводок: реконструкция маршрута и способы подсчёта могут уточняться.

Последний сеанс связи датируется 14 сентября 1971 года. Попытки возобновить контакт прекратили 4 октября. Именно поэтому в справочниках встречаются две разные даты завершения: последняя успешная передача и официальное прекращение попыток связаться с аппаратом.

Что измеряли по дороге

Снимки фиксировали рельеф и положение камней. Спектрометр помогал исследовать состав вещества, а механические испытания — свойства грунта. Такие данные нужны не только для описания пейзажа: от поверхности зависят сцепление колёс, устойчивость посадочного аппарата и работа будущих механизмов.

Луноход не доставлял грунт на Землю. Его результаты приходили по радиосвязи. Это ограничивало исследование набором приборов на борту, зато позволяло выполнять наблюдения в разных точках маршрута.

Как и у других станций, выводы относились прежде всего к изученной местности. Море Дождей не представляло собой уменьшенную копию всей Луны. Для более полной картины требовались наблюдения других районов и сопоставление наземных измерений со снимками с орбиты.

Почему о нём снова заговорили в 2010 году

В 2010 году снимки Lunar Reconnaissance Orbiter позволили уточнить положение оставшегося на Луне аппарата. После этого исследователи обсерватории Apache Point получили отражённый лазерный сигнал от установленного на нём французского отражателя. Результат описан в статье группы Томаса Мёрфи.

Это не было включением старого передатчика. Отражатель пассивен: он возвращает часть падающего света и не требует, чтобы луноход снова заработал как машина. По времени прохождения лазерного импульса туда и обратно определяют расстояние; серия таких измерений помогает изучать движение Луны.

История отражателя связывает советскую миссию с более широким международным исследованием. В отличие от пилотируемой встречи «Союза» и «Аполлона», здесь связь между программами возникла через научное оборудование, продолжавшее приносить пользу после завершения основной экспедиции.

Частые вопросы

«Луноход-1» перевозил космонавтов? Нет, это дистанционно управляемая исследовательская машина. Полёт Гагарина и луноход относятся к разным направлениям космонавтики.

Где он ездил? В Море Дождей на видимой стороне Луны.

Его нашли в 2010 году и снова запустили? Уточнили местоположение и получили отражение лазерного луча. Движение и радиопередачи не возобновились.

Он вернулся на Землю? Нет, аппарат остался на лунной поверхности.

Источники

• NASA: Deep Space Chronicle, Luna 17 / Lunokhod 1, с. 83–84.
• NASA APOD: Lunokhod — Reflections on a Moon Robot.
• T. W. Murphy Jr. и соавторы: Laser Ranging to the Lost Lunokhod 1 Reflector.
• NASA: как лазерные отражатели помогают исследовать Луну.

Обложка: оригинальная редакционная инфографика USSRborn. Условные символы обозначают этапы исследования; исторические фотографии не использованы.