Посадка на Луну - Moon landing

Карта мест посадки на Луну
Об этом изображении
Нил Армстронг стал первым человеком, ступившим на поверхность Луны
  • Интерактивная карта местоположений всех успешных мягких посадок на ближней стороне Луны на сегодняшний день (вверху).

   Луна программа (СССР)
   Программа Чанъэ (Китай)

   Сюрвейерская программа (США)
   Программа Аполлон (США)

Даты - это даты посадки по всемирному координированному времени . За исключением программы «Аполлон», все мягкие посадки были без экипажа.
  • Луна 2 была первым искусственным объектом, достигшим поверхности Луны (внизу слева).
  • Кадр из видеопередачи, сделанной за несколько минут до того, как Нил Армстронг стал первым человеком, ступившим на поверхность Луны, в 02:56 UTC 21 июля 1969 года. Это событие смотрели примерно 500 миллионов человек во всем мире, что составляет самую большую телевизионную аудиторию для прямая трансляция в то время.

Луна посадки является прибытие космического аппарата на поверхность Луны . Это включает как пилотируемые, так и роботизированные миссии. Первый человек сделал объект , чтобы коснуться Луны был Советский Союз «s Luna 2 , 13 сентября 1959 года.

Американский космический корабль « Аполлон-11» стал первым пилотируемым космическим кораблем, совершившим посадку на Луну 20 июля 1969 года. В период с 1969 по 1972 год было совершено шесть посадок в США с экипажем и множество посадок без экипажа, при этом мягких посадок в период с 22 августа 1976 года по 14 декабря не произошло. 2013.

США является единственной страной , которая успешно провела Crewed миссии на Луну, с последним отходя лунной поверхности в декабре 1972. Все мягких посадок не произошло на ближней стороне Луны до 3 января 2019, когда китайский Чанг» Космический аппарат Е-4 совершил первую посадку на обратной стороне Луны .

Беспилотные десанты

Штамп с изображением первого мягкого приземления зонда " Луна-9" рядом с первым видом лунной поверхности, сфотографированным зондом.

После неудачной попытки « Луны-1» приземлиться на Луну в 1959 году Советский Союз совершил первую жесткую посадку на Луну - «жесткая», что означает, что космический корабль намеренно врезался в Луну, - позже в том же году с космическим кораблем « Луна-2». США продублировали в 1962 году Ranger 4 . С тех пор двенадцать советских и американских космических кораблей использовали тормозные ракеты ( ретроковые ракеты ) для мягких посадок и выполнения научных операций на поверхности Луны в период с 1966 по 1976 год. В 1966 году СССР выполнил первые мягкие посадки и сделал первые снимки с Луны. на поверхности во время миссий Луна 9 и Луна 13 . США последовали за ним с пятью мягкими посадками Surveyor без экипажа .

СССР достиг первого необитаемых лунного грунта образец возвращение с Луны 16 зонда 24 сентября 1970 года За этим последовало Luna 20 и Luna 24 в 1972 и 1976, соответственно. После неудачного запуска в 1969 году первого Лунохода , Луна Е-8 № 201 , Луна 17 и Луна 21 успешно выполняли миссии беспилотного лунохода в 1970 и 1973 годах.

Многие миссии провалились при запуске. Кроме того, несколько вылетов без экипажа достигли поверхности Луны, но были безуспешными, в том числе: Луна 15 , Луна 18 и Луна 23 разбились при приземлении; и US Surveyor 4 потерял радиосвязь всего за несколько мгновений до приземления.

Совсем недавно другие страны разбили космические корабли на поверхности Луны на скорости около 8000 километров в час (5000 миль в час), часто в точных, запланированных местах. Как правило, это были отслужившие свой срок лунные орбитальные аппараты, которые из-за системной деградации больше не могли преодолевать возмущения, связанные с концентрацией лунной массы ("массконцентрации"), для поддержания своей орбиты. Японский лунный орбитальный аппарат Hiten столкнулся с поверхностью Луны 10 апреля 1993 года. Европейское космическое агентство произвело управляемый аварийный удар со своим орбитальным аппаратом SMART-1 3 сентября 2006 года.

14 ноября 2008 года Индийская организация космических исследований (ISRO) провела управляемое столкновение с помощью своего лунного зонда (MIP). MIP был зондом, который был сброшен с индийского лунного орбитального аппарата Chandrayaan-1, и проводил эксперименты по дистанционному зондированию во время его спуска на Луну. поверхность.

Китайский лунный орбитальный аппарат Chang'e 1 совершил управляемую аварию на поверхности Луны 1 марта 2009 года. Миссия марсохода Chang'e 3 совершила мягкую посадку 14 декабря 2013 года, как и его преемник Chang'e 4 3 декабря. Январь 2019. Все мягкие посадки с экипажем и без экипажа происходили на ближней стороне Луны до 3 января 2019 года, когда китайский космический корабль Chang'e 4 совершил первую посадку на обратной стороне Луны .

22 февраля 2019 года израильское частное космическое агентство SpaceIL запустило космический корабль Beresheet на борту Falcon 9 с мыса Канаверал, штат Флорида, с намерением осуществить мягкую посадку. SpaceIL потерял контакт с космическим кораблем, и он упал на поверхность 11 апреля 2019 года.

Индийская организация космических исследований запустила « Чандраян-2» 22 июля 2019 года, посадка намечена на 6 сентября 2019 года. Однако на высоте 2,1 км от Луны за несколько минут до мягкой посадки посадочный модуль потерял связь с диспетчерской.

Посадки с экипажем

Вид из окна лунного модуля " Орион" вскоре после приземления Аполлона-16 .

Всего на Луну высадились двенадцать человек. Это было достигнуто двумя американскими пилотами-астронавтами, управляющими лунным модулем в каждой из шести миссий НАСА в течение 41-месячного периода, начиная с 20 июля 1969 года, с Нилом Армстронгом и Баззом Олдрином на Аполлоне-11 и заканчивая 14 декабря 1972 года с Джином Сернаном и Джек Шмитт на Аполлоне-17 . Сернан был последним человеком, сошедшим с поверхности Луны.

Во всех лунных миссиях Apollo был третий член экипажа, который оставался на борту командного модуля . Последние три миссии включали управляемый луноход, Lunar Roving Vehicle , для повышения мобильности.

Научное обоснование

Чтобы добраться до Луны, космический корабль должен сначала покинуть гравитационный колодец Земли ; в настоящее время единственным практическим средством является ракета . В отличие от летательных аппаратов, таких как воздушные шары и реактивные самолеты , ракета может продолжать ускоряться в вакууме за пределами атмосферы .

При приближении к целевой Луне космический корабль будет приближаться к ее поверхности с возрастающей скоростью из-за гравитации. Чтобы приземлиться неповрежденным, он должен замедлиться до менее 160 километров в час (99 миль в час) и быть прочным, чтобы выдерживать «жесткую посадку», или он должен замедлиться до незначительной скорости при контакте для «мягкой посадки» (единственное вариант для человека). Первые три попытки США выполнить успешную жесткую посадку на Луну с помощью сейсмометра повышенной прочности в 1962 году потерпели неудачу. Советский Союз впервые совершил веху - жесткую посадку на Луну с помощью камеры повышенной прочности в 1966 году, а всего через несколько месяцев - первая мягкая посадка на Луну без экипажа, совершенная США.

Скорость аварийной посадки на ее поверхность обычно составляет от 70 до 100% от космической скорости целевой Луны, и, таким образом, это полная скорость, которая должна быть потеряна из-за гравитационного притяжения целевой Луны, чтобы произошло мягкое приземление. Для Луны Земли убегающая скорость составляет 2,38 километра в секунду (1,48 миль / с). Изменение скорости (называемое дельта-v ) обычно обеспечивается приземляющейся ракетой, которая должна быть доставлена ​​в космос исходной ракетой-носителем как часть всего космического корабля. Исключением является мягкая посадка на Луну на Титане, осуществленная зондом Гюйгенс в 2005 году. Поскольку это Луна с самой толстой атмосферой, посадки на Титан могут быть выполнены с использованием методов входа в атмосферу , которые обычно легче по весу, чем ракеты с аналогичными возможностями.

Советскому Союзу удалось совершить первую аварийную посадку на Луну в 1959 году. Аварийные посадки могут происходить из-за неисправностей космического корабля, или они могут быть преднамеренно организованы для транспортных средств, у которых нет бортовой посадочной ракеты. Было много таких падений на Луну , часто с управляемой траекторией полета для ударов в точных местах на поверхности Луны. Например, во время программы Apollo третья ступень S-IVB ракеты Saturn V, а также отработанная ступень подъема лунного модуля были намеренно разбиты на Луне несколько раз, чтобы обеспечить удары, регистрируемые как лунотрясение на оставшихся сейсмометрах. на лунной поверхности. Такие аварии сыграли важную роль в картировании внутренней структуры Луны .

Чтобы вернуться на Землю, космический корабль должен преодолеть космическую скорость, чтобы космический корабль покинул гравитационный колодец Луны. Ракеты необходимо использовать, чтобы покинуть Луну и вернуться в космос. При достижении Земли методы входа в атмосферу используются для поглощения кинетической энергии возвращающегося космического корабля и снижения его скорости для безопасной посадки. Эти функции значительно усложняют миссию по высадке на Луну и приводят к множеству дополнительных эксплуатационных соображений. Любая отправляемая на Луну ракета должна сначала быть доставлена ​​на поверхность Луны с помощью ракеты-носителя для посадки на Луну, увеличивая требуемый размер последней. Ракета вылета на Луну, более крупная ракета для посадки на Луну и любое оборудование входа в атмосферу Земли, такое как тепловые экраны и парашюты, в свою очередь, должны подниматься оригинальной ракетой-носителем, что значительно увеличивает ее размер в значительной и почти непомерно высокой степени.

Политическая подоплека

Интенсивные усилия, приложенные в 1960-х годах для достижения сначала беспилотного, а затем, в конечном итоге, высадки человека на Луну, становится легче понять в политическом контексте той исторической эпохи. Вторая мировая война принесла много новых и смертоносных нововведений, включая внезапные атаки в стиле блицкрига, использованные при вторжении в Польшу и Финляндию и при нападении на Перл-Харбор ; V-2 ракеты , баллистическая ракета , которая убила тысячи нападений на Лондоне и Антверпене ; и атомная бомба , унесшая жизни сотен тысяч человек в результате атомных бомбардировок Хиросимы и Нагасаки . В 1950-х годах нарастала напряженность между двумя идеологически противоположными сверхдержавами - США и Советским Союзом , которые вышли победителями в конфликте, особенно после разработки обеими странами водородной бомбы .

Первое изображение другого мира из космоса, возвращенное Луной 3, показало обратную сторону Луны в октябре 1959 года.

Вилли Лей писал в 1957 году, что ракета на Луну «может быть построена позже в этом году, если найдется кто-нибудь, кто подпишет какие-то бумаги». 4 октября 1957 года Советский Союз запустил Спутник-1 как первый искусственный спутник на орбите Земли, и таким образом инициировал космическую гонку . Это неожиданное событие стало источником гордости для Советов и потрясением для США, которые теперь потенциально могут быть внезапно атакованы советскими ракетами с ядерными боеголовками менее чем за 30 минут. Кроме того, постоянный сигнал радиомаяка на борту Спутника-1, проходящего над головой каждые 96 минут, широко рассматривался обеими сторонами как эффективная пропаганда для стран третьего мира, демонстрирующая технологическое превосходство советской политической системы по сравнению с американской. усиленный чередой последующих советских космических достижений. В 1959 году ракета Р-7 использовалась для первого выхода из гравитационного поля Земли на солнечную орбиту , первого столкновения с поверхностью Луны и первой фотографии невиданной ранее обратной стороны Луны. . Это были космические корабли « Луна-1» , « Луна-2» и « Луна-3» .

Концептуальная модель лунного экскурсионного модуля Аполлона 1963 года.

Реакцией США на эти советские достижения было значительное ускорение ранее существовавших военно-космических и ракетных проектов и создание гражданского космического агентства НАСА . Военные усилия были начаты разработкой и производство массового количеств межконтинентальных баллистических ракет ( МБР ) , которые мост так называемым ракетным разрыва и позволяют проводить политику сдерживания к ядерной войне с СССР , известной как гарантированное взаимным уничтожением или MAD. Эти недавно разработанные ракеты были предоставлены гражданским лицам НАСА для различных проектов (которые имели бы дополнительное преимущество, продемонстрировав Советам полезную нагрузку, точность наведения и надежность американских межконтинентальных баллистических ракет).

В то время как НАСА подчеркивало мирное и научное использование этих ракет, их использование в различных усилиях по исследованию Луны также имело второстепенную цель - реалистичное, целенаправленное испытание самих ракет и развитие соответствующей инфраструктуры, как это делали Советы со своими Р-7. .

Ранние советские полеты на Луну без экипажа (1958–1965)

После распада Советского Союза в 1991 году были опубликованы исторические записи, позволяющие достоверно подсчитать усилия Советского Союза на Луне. В отличие от американской традиции присваивать конкретное название миссии перед запуском, Советы присваивали общедоступный номер миссии « Луна » только в том случае, если запуск привел к выходу космического корабля за пределы земной орбиты. Эта политика скрывала неудачи советских миссий на Луну от общественности. Если попытка не удалась на околоземной орбите перед отлетом на Луну, ей часто (но не всегда) давали номер полета на околоземную орбиту " Спутник " или " Космос ", чтобы скрыть ее цель. Стартовые взрывы вообще не признавались.

Миссия Масса (кг) Ракета-носитель Дата запуска Цель Результат
Семёрка - 8К72 23 сентября 1958 года Влияние Отказ - неисправность бустера при Т + 93 с
Семёрка - 8К72 12 октября 1958 г. Влияние Отказ - неисправность бустера при Т + 104 с
Семёрка - 8К72 4 декабря 1958 г. Влияние Отказ - неисправность бустера при Т + 254 с
Луна-1 361 Семёрка - 8К72 2 января 1959 г. Влияние Частичный успех - первый космический корабль, достигший космической скорости, облет Луны, орбиту Солнца; пропустил Луну
Семёрка - 8К72 18 июня 1959 г. Влияние Отказ - неисправность бустера при Т + 153 с
Луна-2 390 Семёрка - 8К72 12 сентября 1959 г. Влияние Успех - первый лунный удар
Луна-3 270 Семёрка - 8К72 4 октября 1959 г. Облет Успех - первые фото обратной стороны Луны
Семёрка - 8К72 15 апреля 1960 г. Облет Отказ - неисправность ракеты-носителя, не удалось выйти на околоземную орбиту.
Семёрка - 8К72 16 апреля 1960 г. Облет Отказ - неисправность бустера при Т + 1 с
Спутник- 25 Семёрка - 8К78 4 января 1963 г. Посадка Отказ - застрял на низкой околоземной орбите
Семёрка - 8К78 3 февраля 1963 г. Посадка Отказ - неисправность бустера при Т + 105 с
Луна-4 1422 Семёрка - 8К78 2 апреля 1963 г. Посадка Неудача - облет Луны на высоте 8000 километров (5000 миль)
Семёрка - 8К78 21 марта 1964 г. Посадка Отказ - неисправность ракеты-носителя, не удалось выйти на околоземную орбиту.
Семёрка - 8К78 20 апреля 1964 г. Посадка Отказ - неисправность ракеты-носителя, не удалось выйти на околоземную орбиту.
Космос -60 Семёрка - 8К78 12 марта 1965 г. Посадка Отказ - застрял на низкой околоземной орбите
Семёрка - 8К78 10 апреля 1965 г. Посадка Отказ - неисправность ракеты-носителя, не удалось выйти на околоземную орбиту.
Луна-5 1475 Семёрка - 8К78 9 мая 1965 г. Посадка Провал - лунный удар
Луна-6 1440 Семёрка - 8К78 8 июня 1965 г. Посадка Отказ - облет Луны на высоте 160000 километров (99000 миль)
Луна-7 1504 Семёрка - 8К78 4 октября 1965 г. Посадка Провал - лунный удар
Луна-8 1550 Семёрка - 8К78 3 декабря 1965 г. Посадка Неудача - столкновение с Луной при попытке приземления

Ранние лунные миссии США без экипажа (1958–1965)

Художник изображает космический корабль Ranger прямо перед столкновением
Одна из последних фотографий Луны, переданных рейнджером 8 прямо перед столкновением

В отличие от триумфа советских исследователей Луны в 1959 году, успех ускользнул от первоначальных попыток США достичь Луны с помощью программ « Пионер» и « Рейнджер» . Пятнадцать последовательных полетов США без экипажа на Луну за шестилетний период с 1958 по 1964 год все провалили свои основные фотографические миссии; тем не менее, Рейнджеры 4 и 6 успешно повторили столкновения с Луной в рамках своих второстепенных миссий.

Неудачи включали три попытки США в 1962 году посадить на твердую землю небольшие сейсмометрические блоки, выпущенные основным космическим кораблем Ranger. Эти наземные комплексы должны были использовать ретроковые ракеты, чтобы выжить при приземлении, в отличие от базового транспортного средства, которое было разработано для преднамеренного столкновения с поверхностью. Последние три зонда Ranger выполнили успешные полеты на высотную лунную рекогносцировку во время преднамеренных столкновений со скоростью от 2,62 до 2,68 километров в секунду (от 9400 до 9600 км / ч).

Миссия Масса (кг) Ракета-носитель Дата запуска Цель Результат
Пионер 0 38 Тор-Авель 17 августа 1958 г. Лунная орбита Авария - взрыв первой стадии; уничтожен
Пионер 1 34 Тор-Авель 11 октября 1958 г. Лунная орбита Failure - программная ошибка; возвращение
Пионер 2 39 Тор-Авель 8 ноября 1958 г. Лунная орбита Отказ - пропуск зажигания третьей ступени; возвращение
Пионер 3 6 Юнона 6 декабря 1958 года Облет Отказ - пропуск зажигания на первой ступени, повторный вход
Пионер 4 6 Юнона 3 марта 1959 г. Облет Частичный успех - первый американский корабль, достигший космической скорости, пролёт Луны слишком далеко для фотографирования из-за ошибки наведения; солнечная орбита
Пионер Р-1 168 Атлас-Авель 24 сентября 1959 г. Лунная орбита Авария - взрыв колодки; уничтожен
Пионер Р-3 168 Атлас-Авель 29 ноября 1959 г. Лунная орбита Отказ - кожух полезной нагрузки; уничтожен
Пионер Р-30 175 Атлас-Авель 25 сентября 1960 г. Лунная орбита Отказ - аномалия второй стадии; возвращение
Пионер П-31 175 Атлас-Авель 15 декабря 1960 г. Лунная орбита Авария - взрыв первой стадии; уничтожен
Рейнджер 1 306 Атлас - Аджена 23 августа 1961 г. Тест прототипа Отказ - аномалия разгонного блока; возвращение
Рейнджер 2 304 Атлас - Аджена 18 ноября 1961 г. Тест прототипа Отказ - аномалия разгонного блока; возвращение
Рейнджер 3 330 Атлас - Аджена 26 января 1962 г. Посадка Отказ - ускоритель наведения; солнечная орбита
Рейнджер 4 331 Атлас - Аджена 23 апреля 1962 г. Посадка Частичный успех - первый космический корабль США достиг другого небесного тела; столкновение - фотографии не возвращены
Рейнджер 5 342 Атлас - Аджена 18 октября 1962 г. Посадка Отказ - мощность космического корабля; солнечная орбита
Рейнджер 6 367 Атлас - Аджена 30 января 1964 г. Влияние Авария - камера космического корабля; столкновение
Рейнджер 7 367 Атлас - Аджена 28 июля 1964 г. Влияние Успешно - возвращено 4308 фотографий, авария
Рейнджер 8 367 Атлас - Аджена 17 февраля 1965 г. Влияние Успешно - возвращено 7137 фотографий, авария
Рейнджер 9 367 Атлас - Аджена 21 марта 1965 г. Влияние Успешно - возвращено 5814 фотографий, авария

Пионерские миссии

Три различных конструкции лунных зондов Pioneer были запущены на трех различных модифицированных межконтинентальных баллистических ракетах. Те, кто летал на ускорителе Thor, модифицированном верхней ступенью Able, несли телевизионную систему со сканированием инфракрасного изображения с разрешением 1 миллирадиан для изучения поверхности Луны, ионизационную камеру для измерения радиации в космосе, узел диафрагмы / микрофона для обнаружения микрометеоритов и др. магнитометр и терморезисторы для контроля внутреннего теплового режима космического корабля. Первая, миссия, управляемая ВВС США , взорвалась во время запуска; все последующие полеты Pioneer на Луну осуществлялись НАСА в качестве ведущей организации. Следующие два вернулись на Землю и сгорели при входе в атмосферу после достижения максимальной высоты около 110000 километров (68000 миль) и 1450 километров (900 миль), что намного меньше примерно 400000 километров (250 000 миль), необходимых для достижения окрестностей. Луны.

NASA затем сотрудничали с армией Соединенных Штатов «s Агентством баллистических ракет летать два чрезвычайно малые конусообразные зонды на Juno МБР, неся только фотоэлементы , которые будут запускаемыми при свете Луны и лунного экспериментом радиационной обстановки с использованием Гейгер Трубчатый детектор Мюллера . Первый из них достиг высоты всего около 100000 километров (62000 миль), случайно собрав данные, которые установили наличие радиационных поясов Ван Аллена перед повторным входом в атмосферу Земли. Второй пролетел мимо Луны на расстоянии более 60000 километров (37000 миль), что вдвое больше запланированного, и слишком далеко, чтобы запустить какой-либо из бортовых научных инструментов, но все же стал первым космическим кораблем США, достигшим солнечной орбита .

Окончательная конструкция лунного зонда Pioneer состояла из четырех солнечных панелей типа « гребное колесо », выходящих из сферического корпуса космического корабля со стабилизированным вращением диаметром один метр, оборудованного для получения изображений лунной поверхности с помощью телевизионной системы, оценки массы Луны и топографии полюсов , регистрируют распределение и скорость микрометеоритов, изучают излучение, измеряют магнитные поля , обнаруживают низкочастотные электромагнитные волны в космосе, а также используют сложную интегрированную двигательную установку для маневрирования и вывода на орбиту. Ни один из четырех космических кораблей, построенных в этой серии зондов, не пережил запуск на его межконтинентальной баллистической ракете Атлас, оснащенной разгонным блоком Able.

После неудачных исследований Atlas-Able Pioneer Лаборатория реактивного движения НАСА приступила к реализации программы разработки беспилотных космических аппаратов, модульная конструкция которых может использоваться для поддержки как лунных, так и межпланетных исследовательских миссий. Межпланетные версии были известны как Mariners ; лунные версии были Рейнджеры . Лаборатория реактивного движения предусматривала три версии лунных зондов Ranger: прототипы Block I, которые будут нести различные детекторы излучения в испытательных полетах на очень высокую околоземную орбиту, которая не приближается к Луне; Блок II, который попытается совершить первую посадку на Луну путем жесткой посадки сейсмометра; и Block III, который врезался бы в поверхность Луны без каких-либо тормозящих ракет, делая снимки Луны с очень высоким разрешением во время спуска.

Миссии рейнджеров

Миссии Ranger 1 и 2 Block I были практически идентичны. Эксперименты на космическом корабле включали телескоп Лайман-альфа , магнитометр на парах рубидия , электростатические анализаторы, детекторы частиц среднего диапазона энергий , два телескопа тройного совпадения, интегрирующую ионизационную камеру космических лучей , детекторы космической пыли и сцинтилляционные счетчики . Цель состояла в том, чтобы вывести эти космические корабли Block I на очень высокую околоземную орбиту с апогеем 110 000 километров (68 000 миль) и перигеем 60 000 километров (37 000 миль).

С этой точки зрения ученые могли проводить прямые измерения магнитосферы в течение многих месяцев, в то время как инженеры совершенствовали новые методы регулярного отслеживания и связи с космическими кораблями на таких больших расстояниях. Такая практика считалась жизненно важной для обеспечения захвата телевизионных передач с высокой пропускной способностью с Луны во время одноразового пятнадцатиминутного временного окна в последующих лунных спусках в Блоке II и Блоке III. Обе миссии Block I потерпели неудачу с новым разгонным блоком Agena и никогда не покидали низкую орбиту стоянки Земли после запуска; оба сгорели при повторном входе всего через несколько дней.

Первые попытки высадиться на Луну были предприняты в 1962 году во время миссий Рейнджерс 3, 4 и 5, совершенных Соединенными Штатами. Все три базовые машины миссий Block II были высотой 3,1 м и состояли из лунной капсулы, покрытой ограничителем удара из бальзового дерева, диаметром 650 мм, монотопливного срединного двигателя, ретракетной ракеты с тягой 5050 фунт-сила. (22,5 кН), а также шестиугольное основание, покрытое золотом и хромом, диаметром 1,5 м. Этот спускаемый аппарат (кодовое название Tonto ) был разработан для обеспечения амортизации ударов с использованием внешнего покрытия из измельчаемого бальзового дерева и внутреннего наполнения несжимаемым жидким фреоном . Металлическая сфера полезной нагрузки диаметром 42 кг (56 фунтов) диаметром 30 сантиметров (0,98 фута) плавала и могла свободно вращаться в резервуаре с жидким фреоном, содержащимся в приземляющейся сфере.

«Все, что мы делаем, должно быть действительно связано с тем, чтобы попасть на Луну раньше русских. ... Мы готовы потратить разумные суммы денег, но мы говорим о фантастических расходах, которые разрушают наш бюджет и все такое. эти другие внутренние программы, и, на мой взгляд, единственное оправдание для этого состоит в том, что мы надеемся превзойти их и продемонстрировать, что, начав отставать, как мы это делали на пару лет, Господи, мы их прошли ».

- Джон Ф. Кеннеди о планируемой высадке на Луну, 21 ноября 1962 г.

Эта сфера полезной нагрузки содержала шесть серебристо- кадмиевых батарей для питания радиопередатчика мощностью 50 милливатт, чувствительный к температуре генератор, управляемый напряжением, для измерения температуры поверхности Луны и сейсмометр, обладающий достаточно высокой чувствительностью, чтобы обнаруживать удар 5 фунтов (2,3 кг). метеорит на противоположной стороне Луны. Вес был распределен в сфере полезной нагрузки, так что она могла вращаться в своем жидком покрытии, чтобы установить сейсмометр в вертикальное рабочее положение независимо от того, какова конечная ориентация покоя внешней приземляющейся сферы. После приземления необходимо было открыть пробки, чтобы фреон испарился, а сфера полезной нагрузки установилась в вертикальном контакте с приземляемой сферой. Батареи были рассчитаны на три месяца работы в сфере полезной нагрузки. Различные ограничения миссии ограничивали посадочную площадку Oceanus Procellarum на лунном экваторе, до которой посадочный модуль в идеале должен был добраться через 66 часов после запуска.

На десантных аппаратах Ranger не было фотоаппаратов, и во время миссии нельзя было делать никаких снимков с поверхности Луны. Вместо этого на базовом корабле Ranger Block II длиной 3,1 метра (10 футов) была установлена ​​телевизионная камера с 200-строчной разверткой, которая должна была делать снимки во время спуска на поверхность Луны в свободном падении. Камера предназначена для передачи изображения каждые 10 секунд. За секунды до столкновения, на высоте 5 и 0,6 километра (3,11 и 0,37 мили) над поверхностью Луны, базовые корабли Ranger сделали снимок (который можно посмотреть здесь ).

Другими инструментами, собирающими данные до того, как базовый корабль упал на Луну, были гамма-спектрометр для измерения общего химического состава Луны и радиолокационный высотомер. Радиовысотомер должен был подать сигнал о выбросе посадочной капсулы и ее тормозной ракеты на твердом топливе за борт базового корабля Block II. Тормозная ракета должна была замедлиться, а приземляющаяся сфера полностью остановиться на высоте 330 метров (1080 футов) над поверхностью и отделиться, позволяя приземляемой сфере снова свободно упасть и удариться о поверхность.

На «Рейнджер-3» отказ системы наведения «Атлас» и ошибка программного обеспечения на борту разгонного блока Agena в совокупности привели к тому, что космический корабль выбрал курс, который не попадал бы на Луну. Попытки сохранить лунные фотографии во время облета Луны были сорваны из-за отказа бортового бортового компьютера в полете. Вероятно, это произошло из-за предварительной тепловой стерилизации космического корабля, когда он оставался на земле выше точки кипения в течение 24 часов, чтобы защитить Луну от загрязнения земными организмами. На тепловую стерилизацию также возложили ответственность за последующие отказы в полете компьютера космического корабля на Рейнджере 4 и подсистемы питания на Рейнджере 5. Только Рейнджер 4 достиг Луны в результате неконтролируемого столкновения с обратной стороной Луны.

Тепловая стерилизация была прекращена для последних четырех датчиков Block III Ranger. Они заменили посадочную капсулу Block II и ее реактивную ракету на более тяжелую и более мощную телевизионную систему для поддержки выбора места посадки для предстоящих миссий по высадке на Луну с экипажем Apollo. Шесть камер были разработаны, чтобы сделать тысячи снимков с большой высоты за последние двадцать минут перед тем, как упасть на поверхность Луны. Разрешение камеры составляло 1132 строки развертки, что намного выше, чем 525 строк, найденных в типичном домашнем телевизоре США 1964 года. В то время как Ranger 6 потерпел неудачу в этой системе камеры и не вернул никаких фотографий, несмотря на успешный полет, последующая миссия Ranger 7 на Mare Cognitum была полным успехом.

Прервав шестилетнюю череду неудач в попытках США сфотографировать Луну с близкого расстояния, миссия Ranger 7 рассматривалась как поворотный момент в стране и способствовала тому, что ключевые бюджетные ассигнования НАСА 1965 года прошли через Конгресс США без изменений. сокращение средств на программу посадки на Луну с экипажем Аполлона. Последующие успехи с Ranger 8 и Ranger 9 укрепили надежды США.

Советские беспилотные мягкие десанты (1966–1976)

Модель возвратного посадочного модуля для образцов грунта Luna 16 Moon
Макет советского автоматического лунохода Луноход

Космический корабль « Луна-9» , запущенный Советским Союзом , совершил первую успешную мягкую посадку на Луну 3 февраля 1966 года. Подушки безопасности защищали его 99-килограммовую (218 фунтов) извлекаемую капсулу, которая выдержала ударную скорость более 15 метров в секунду (54 км / ч). ; 34 миль / ч). «Луна 13» повторила этот подвиг, совершив аналогичную посадку на Луну 24 декабря 1966 года. Обе вернули панорамные фотографии, которые были первыми видами с поверхности Луны.

Луна 16 была первым роботом-зондом, который приземлился на Луну и благополучно вернул образец лунного грунта на Землю. Это была первая миссия Советского Союза по возвращению лунных образцов и третья миссия по возвращению лунных образцов в целом после миссий Аполлон-11 и Аполлон-12 . Позже эту миссию успешно повторили « Луна-20» (1972 г.) и « Луна-24» (1976 г.).

В 1970 и 1973 годах на Луну были доставлены два робота- лунохода « Луноход », где они успешно проработали 10 и 4 месяца соответственно, пройдя расстояние 10,5 км ( Луноход-1 ) и 37 км ( Луноход-2 ). Эти миссии марсохода выполнялись одновременно с сериями Zond и Luna, включающими облет Луны, орбитальные полеты и посадку.

Миссия Масса (кг) Бустер Дата запуска Цель Результат Зона приземления Широта / Долгота
Луна-9 1580 Семёрка - 8К78 31 января 1966 г. Посадка Успех - первая мягкая посадка на Луну, многочисленные фото Oceanus Procellarum 7,13 ° с. Ш. 64,37 ° з.
Луна-13 1580 Семёрка - 8К78 21 декабря 1966 г. Посадка Успех - вторая мягкая посадка на Луну, многочисленные фото Oceanus Procellarum 18 ° 52'N 62 ° 3'W
Протон 19 февраля 1969 г. Луноход Отказ - неисправность ракеты-носителя, не удалось выйти на околоземную орбиту.
Протон 14 июня 1969 г. Возврат образца Отказ - неисправность ракеты-носителя, не удалось выйти на околоземную орбиту.
Луна-15 5700 Протон 13 июля 1969 г. Возврат образца Отказ - столкновение с Луной Mare Crisium неизвестно
Космос-300 Протон 23 сентября 1969 г. Возврат образца Отказ - застрял на низкой околоземной орбите
Космос-305 Протон 22 октября 1969 г. Возврат образца Отказ - застрял на низкой околоземной орбите
Протон 6 февраля 1970 г. Возврат образца Отказ - неисправность ракеты-носителя, не удалось выйти на околоземную орбиту.
Луна-16 5600 Протон 12 сентября 1970 г. Возврат образца Успех - вернул на Землю 0,10 кг лунной почвы Mare Fecunditatis 000.68S 056.30E
Луна-17 5700 Протон 10 ноября 1970 г. Луноход Успех - луноход-1 прошел 10,5 км по поверхности Луны Mare Imbrium 038.28N 325.00E
Луна-18 5750 Протон 2 сентября 1971 г. Возврат образца Отказ - столкновение с Луной Mare Fecunditatis 003.57N 056.50E
Луна-20 5727 Протон 14 февраля 1972 года Возврат образца Успех - вернул на Землю 0,05 кг лунной почвы. Mare Fecunditatis 003.57N 056.50E
Луна-21 5 950 Протон 8 января 1973 г. Луноход Успех - луноход-2 прошел 37,0 км по поверхности Луны. Кратер Ле Монье 025.85N 030.45E
Луна-23 5 800 Протон 28 октября 1974 г. Возврат образца Отказ - высадка на Луну достигнута, но из-за неисправности образец не вернулся. Mare Crisium 012.00N 062.00E
Протон 16 октября 1975 г. Возврат образца Отказ - неисправность ракеты-носителя, не удалось выйти на околоземную орбиту.
Луна-24 5 800 Протон 9 августа 1976 г. Возврат образца Успех - вернул на Землю 0,17 кг лунной почвы Mare Crisium 012.25N 062.20E

Мягкая посадка без экипажа в США (1966–1968)

Запуск Surveyor 1.
Пит Конрад , командир Аполлона-12 , стоит рядом с посадочным модулем Surveyor 3. На заднем плане - посадочный модуль Apollo 12, Intrepid .

Американская программа роботизированных геодезистов была частью попытки найти на Луне безопасное место для посадки человека и проверить в лунных условиях радар и системы посадки, необходимые для точного контролируемого приземления. Пять из семи миссий Surveyor совершили успешные высадки на Луну без экипажа. Surveyor 3 был посещен через два года после его приземления на Луну экипажем Аполлона 12. Они удалили его части для изучения на Земле, чтобы определить последствия длительного воздействия лунной среды.

Миссия Масса (кг) Бустер Дата запуска Цель Результат Зона приземления Широта / Долгота
Сюрвейер 1 292 Атлас - Кентавр 30 мая 1966 г. Посадка Успех - возвращено 11000 снимков, первая высадка на Луну в США Oceanus Procellarum 002.45S 043.22W
Сюрвейер 2 292 Атлас - Кентавр 20 сентября 1966 г. Посадка Отказ - промежуточная неисправность двигателя, приводящая к безвозвратной катастрофе; рухнул к юго-востоку от кратера Коперник Sinus Medii 004.00S 011.00W
Сюрвейер 3 302 Атлас - Кентавр 20 апреля 1967 г. Посадка Успех - возвращено 6000 картинок; траншея вырыта до глубины 17,5 см после 18 часов использования руки робота Oceanus Procellarum 002.94S 336.66E
Сюрвейер 4 282 Атлас - Кентавр 14 июля 1967 г. Посадка Отказ - потеря радиосвязи за 2,5 минуты до приземления; возможна идеальная автоматическая посадка на Луну, но результат неизвестен Sinus Medii неизвестно
Сюрвейер 5 303 Атлас - Кентавр 8 сентября 1967 г. Посадка Успех - возвращено 19 000 фотографий, первое использование монитора состава почвы альфа-рассеяния Mare Tranquillitatis 001.41N 023.18E
Сюрвейер 6 300 Атлас - Кентавр 7 ноября 1967 г. Посадка Успех - возвращено 30 000 фотографий, рука робота и наука о рассеивании альфа-канала, перезапуск двигателя, вторая посадка на расстоянии 2,5 м от первой. Sinus Medii 000.46N 358.63E
Сюрвейер 7 306 Атлас - Кентавр 7 января 1968 г. Посадка Успех - возвращено 21 000 фото; рука робота и наука об альфа-рассеянии; лазерные лучи с Земли обнаружены Кратер Тихо 041.01S 348.59E

Переход от прямого восхождения к работе на лунной орбите

С разницей в четыре месяца в начале 1966 года Советский Союз и Соединенные Штаты совершили успешные высадки на Луну с помощью беспилотных космических кораблей. Для широкой публики обе страны продемонстрировали примерно равные технические возможности, вернув фотографические изображения с поверхности Луны. Эти изображения дали ключевой утвердительный ответ на важный вопрос о том, сможет ли лунный грунт поддерживать предстоящие десантные модули с экипажем с их гораздо большим весом.

Однако жесткая посадка Luna 9 на прочную сферу с использованием подушек безопасности на скорости баллистического удара 50 километров в час (31 миль в час) имела гораздо больше общего с неудачными попытками посадки Ranger 1962 года и их запланированными 160 километрами в час. час (99 миль в час), чем при мягкой посадке Surveyor 1 на три подножки с использованием управляемой радаром ретророзетки с регулируемой тягой. В то время как Luna 9 и Surveyor 1 были главными национальными достижениями, только Surveyor 1 достиг места посадки с использованием ключевых технологий, которые потребовались бы для полета с экипажем. Таким образом, с середины 1966 года Соединенные Штаты начали опережать Советский Союз в так называемой космической гонке за высадку человека на Луну.

Хронология космической гонки между 1957 и 1975 годами с миссиями из США и СССР.

Необходимо было продвинуться в других областях, прежде чем космические корабли с экипажем смогли последовать за беспилотными на поверхность Луны. Особое значение имело развитие навыков для выполнения полетов на лунной орбите. Рейнджер, геодезист и первые попытки приземления на Луну на Луну вылетели прямо на поверхность без выхода на лунную орбиту. Такие прямые восхождения расходуют минимальное количество топлива для беспилотных космических кораблей на рейс в один конец.

В отличие от этого, транспортным средствам с экипажем требуется дополнительное топливо после посадки на Луну, чтобы экипаж мог вернуться на Землю. Оставить это огромное количество необходимого возвращаемого с Земли топлива на лунной орбите до тех пор, пока оно не будет использовано позже в миссии, гораздо эффективнее, чем доставить такое топливо на лунную поверхность при посадке на Луну, а затем снова вытащить его обратно в космос, работая против лунной гравитации в обоих направлениях. Такие соображения логически приводят к профилю миссии сближения на лунной орбите при посадке на Луну с экипажем.

Соответственно, начиная с середины 1966 года и США, и СССР естественным образом перешли к полетам на лунную орбиту в качестве предварительного условия для высадки на Луну с экипажем. Основными целями этих первоначальных орбитальных аппаратов без экипажа были обширные фотографические карты всей поверхности Луны для выбора мест посадки с экипажем, а для Советов - проверка средств радиосвязи, которые будут использоваться в будущих мягких посадках.

Неожиданным крупным открытием с первых лунных орбитальных аппаратов стали огромные объемы плотного материала под поверхностью Марий Луны . Такие массовые концентрации (« масконы ») могут привести к опасному отклонению экипажа от курса в последние минуты посадки на Луну при нацеливании на относительно небольшую зону посадки, которая является гладкой и безопасной. Было также обнаружено, что в течение более длительного периода времени масконы сильно нарушали орбиты низколетящих спутников вокруг Луны, делая их орбиты нестабильными и вынуждая к неизбежному падению на лунную поверхность в течение относительно короткого периода от месяцев до нескольких лет.

Контроль за местом падения отработавших лунных орбитальных аппаратов может иметь научное значение. Например, в 1999 году орбитальный аппарат NASA Lunar Prospector был намеренно направлен на удар по постоянно затененной области кратера Шумейкера около южного полюса Луны. Была надежда, что энергия от удара испарит предполагаемые затененные ледяные отложения в кратере и высвобождает струю водяного пара, которую можно обнаружить с Земли. Такого шлейфа не наблюдалось. Однако небольшой пузырек с пеплом от тела пионера лунного ученого Юджина Шумейкера был доставлен Lunar Prospector в кратер, названный в его честь - в настоящее время это единственное человеческое тело на Луне.

Советские спутники на лунной орбите (1966–1974)

Миссия СССР Масса (кг) Бустер Запущен Цель миссии Результат миссии
Космос - 111 Молния-М 1 марта 1966 г. Лунный орбитальный аппарат Отказ - застрял на низкой околоземной орбите
Луна-10 1,582 Молния-М 31 марта 1966 г. Лунный орбитальный аппарат Успех - 2738 км x 2088 км x 72 градуса по орбите, период 178 м, 60-дневная научная миссия
Луна-11 1,640 Молния-М 24 августа 1966 г. Лунный орбитальный аппарат Успех - 2931 км x 1898 км x 27 градусов по орбите, период 178 м, 38-дневная научная миссия
Луна-12 1,620 Молния-М 22 октября 1966 г. Лунный орбитальный аппарат Успех - 2938 км x 1871 км x 10 градусов по орбите, период 205 м, 89-дневная научная миссия
Космос-159 1,700 Молния-М 17 мая 1967 года Тест прототипа Успех - испытание радиокалибровки шасси с экипажем на высокой околоземной орбите
Молния-М 7 февраля 1968 г. Лунный орбитальный аппарат Отказ - неисправность ракеты-носителя, не удалось достичь околоземной орбиты - попытка калибровки радио?
Луна-14 1,700 Молния-М 7 апреля 1968 г. Лунный орбитальный аппарат Успех - 870 км x 160 км x 42 градуса по орбите, период 160 м, нестабильная орбита, испытание радиокалибровки?
Луна-19 5700 Протон 28 сентября 1971 г. Лунный орбитальный аппарат Успех - 140 км x 140 км x 41 градус орбиты, период 121 м, 388-дневная научная миссия
Луна-22 5700 Протон 29 мая 1974 г. Лунный орбитальный аппарат Успех - 222 км x 219 км x 19 градусов по орбите, период 130 м, 521-дневная научная миссия

Луна-10 стала первым космическим кораблем, вышедшим на орбиту Луны 3 апреля 1966 года.

Спутники на лунной орбите США (1966–1967)

Миссия США Масса (кг) Бустер Запущен Цель миссии Результат миссии
Лунный орбитальный аппарат 1 386 Атлас - Аджена 10 августа 1966 г. Лунный орбитальный аппарат Успех - 1160 км x 189 км x 12 градусов по орбите, период 208 м, 80-дневная фотосъемка
Лунный орбитальный аппарат 2 386 Атлас - Аджена 6 ноября 1966 г. Лунный орбитальный аппарат Успех - 1860 км х 52 км х 12 градусов по орбите, период 208 м, 339-дневная фотосъемка.
Лунный орбитальный аппарат 3 386 Атлас - Аджена 5 февраля 1967 г. Лунный орбитальный аппарат Успех - 1860 км X 52 км x 21 градус орбиты, период 208 м, 246-дневная фотосъемка.
Лунный орбитальный аппарат 4 386 Атлас - Аджена 4 мая 1967 года Лунный орбитальный аппарат Успех - 6111 км на 2706 км на орбиту 86 градусов, период 721 м, 180-дневная фотосъемка.
Лунный орбитальный аппарат 5 386 Атлас - Аджена 1 августа 1967 г. Лунный орбитальный аппарат Успех - 6023 км х 195 км х 85 градусов по орбите, период 510 м, 183-дневная фотосъемка.

Советские окололунные полеты (1967–1970)

Зонд установлен на верхней ступени ракеты-носителя "Протон" в сборочном ангаре.

Можно нацелить космический корабль с Земли, чтобы он облетел Луну и вернулся на Землю, не выходя на лунную орбиту, следуя так называемой траектории свободного возврата . Такие полеты на окололунную петлю проще, чем полеты на лунную орбиту, потому что не требуются ракеты для торможения на лунной орбите и возврата на Землю. Тем не менее, кругосветное путешествие вокруг Луны с экипажем создает серьезные проблемы, помимо тех, которые встречаются в миссии на низкой околоземной орбите с экипажем, предлагая ценные уроки при подготовке к посадке на Луну с экипажем. Главные из них - это освоение требований повторного входа в атмосферу Земли после возвращения с Луны.

Обитаемые орбитальные аппараты, такие как космический шаттл, возвращаются на Землю со скоростью около 7500 м / с (27000 км / ч). Под действием силы тяжести корабль, возвращающийся с Луны, врезается в атмосферу Земли с гораздо большей скоростью - около 11 000 м / с (40 000 км / ч). Г-нагрузка на космонавтах во время результате замедления может быть в пределах человеческой выносливости даже при номинальном входе в атмосфере. Незначительные изменения траектории полета и угла входа в атмосферу во время возвращения с Луны могут легко привести к фатальным уровням силы торможения.

Достижение пилотируемого окололунную полета петли до к пилотируемому прилунения стало главной целью Советов с их Зондом программой космических аппаратов. Первые три зонда были роботизированными планетарными зондами; после этого название Zond было передано в совершенно отдельную программу пилотируемых космических полетов. Первоначальное внимание этих более поздних Зондов было сосредоточено на обширном тестировании требуемых методов высокоскоростного входа в атмосферу. Этот фокус не разделяли США, которые вместо этого предпочли обойти ступеньку полета по окололунной петле с экипажем и никогда не разрабатывали для этой цели отдельный космический корабль.

Первые пилотируемые космические полеты в начале 1960-х позволили одному человеку выйти на низкую околоземную орбиту во время советских программ « Восток» и США « Меркурий» . Расширение два полета программа Востока известной как Восход эффективны использовать капсулы Востока с их выталкиванием мест удалено для достижения советских космических нововведений нескольких экипажей людей в 1964 году и выхода в открытом космосе в начале 1965 г. Этих возможности были позже продемонстрированным США в десяти Gemini минимума Полеты на околоземную орбиту в 1965 и 1966 годах с использованием совершенно новой конструкции космического корабля второго поколения, имевшей мало общего с более ранним Меркурием. Эти миссии Gemini продолжили доказывать методы орбитального сближения и стыковки, имеющие решающее значение для профиля миссии посадки на Луну с экипажем.

После завершения программы «Близнецы» в 1967 году Советский Союз начал полеты на космических кораблях «Зонд» второго поколения с конечной целью - обвести космонавта вокруг Луны и немедленно вернуть его или ее на Землю. Космический корабль « Зонд» был запущен с помощью более простой и уже работающей ракеты- носителя « Протон », в отличие от параллельной советской попытки высадки человека на Луну, которая также осуществлялась в то время на базе космического корабля «Союз» третьего поколения, требующего разработки усовершенствованной ракеты - носителя Н-1 . Таким образом, Советы полагали, что они могут совершить облет Луны с экипажем на Зонд за годы до высадки человека на Луну США и таким образом одержать пропагандистскую победу. Однако из-за серьезных проблем с разработкой программа Зонд задержалась, а успех американской программы посадки Аполлона на Луну привел к окончательному прекращению работ по Зонду.

Как и Зонд, полеты Аполлона обычно запускались по свободной обратной траектории, которая возвращала бы их на Землю по окололунной петле, если бы неисправность служебного модуля не могла вывести их на лунную орбиту. Этот вариант был реализован после взрыва на борту миссии « Аполлон-13 » в 1970 году, которая на сегодняшний день является единственной миссией по окололунной петле с экипажем.

Миссия СССР Масса (кг) Бустер Запущен Цель миссии Полезная нагрузка Результат миссии
Космос-146 5 400 Протон 10 марта 1967 г. Высокая околоземная орбита без экипажа Частичный успех - успешно достиг высокой околоземной орбиты, но оказался в затруднительном положении и не смог начать контролируемое высокоскоростное испытание на вход в атмосферу.
Космос-154 5 400 Протон 8 апреля 1967 г. Высокая околоземная орбита без экипажа Частичный успех - успешно достиг высокой околоземной орбиты, но оказался в затруднительном положении и не смог начать контролируемое высокоскоростное испытание на вход в атмосферу.
Протон 28 сентября 1967 г. Высокая околоземная орбита без экипажа Отказ - неисправность ракеты-носителя, не удалось выйти на околоземную орбиту.
Протон 22 ноября 1967 г. Высокая околоземная орбита без экипажа Отказ - неисправность ракеты-носителя, не удалось выйти на околоземную орбиту.
Зонд-4 5,140 Протон 2 марта 1968 г. Высокая околоземная орбита без экипажа Частичный успех - успешный запуск на околоземную орбиту на высоте 300000 км, неисправность наведения при тестировании на вход на высокой скорости, преднамеренное самоуничтожение для предотвращения выхода на сушу за пределами Советского Союза
Протон 23 апреля 1968 г. Круголунная петля биологическая полезная нагрузка, не относящаяся к человеку Авария - неисправность ракеты-носителя, не удалось выйти на околоземную орбиту; Взрыв танка подготовки к запуску убил троих членов экипажа
Зонд-5 5 375 Протон 15 сентября 1968 г. Круголунная петля биологическая полезная нагрузка, не относящаяся к человеку Успех - совершил кругосветное путешествие вокруг Луны с первыми окололунными формами жизни, двумя черепахами и другими живыми биологическими образцами, а также с капсулой и грузом благополучно доставил на Землю, несмотря на приземление за пределами Советского Союза в Индийском океане.
Зонд-6 5 375 Протон 10 ноября 1968 г. Круголунная петля биологическая полезная нагрузка, не относящаяся к человеку Частичный успех - цикл вокруг Луны, успешный вход в атмосферу, но потеря давления воздуха в кабине вызвала гибель биологической нагрузки, неисправность парашютной системы и серьезное повреждение транспортного средства при приземлении.
Протон 20 января 1969 г. Круголунная петля биологическая полезная нагрузка, не относящаяся к человеку Отказ - неисправность ракеты-носителя, не удалось выйти на околоземную орбиту.
Зонд-7 5 979 Протон 8 августа 1969 г. Круголунная петля биологическая полезная нагрузка, не относящаяся к человеку Успех - облетел Луну, благополучно вернул биологический груз на Землю и приземлился на территории Советского Союза. Только миссия «Зонд», возвращение которой G-силы было бы выжившим человеческим экипажем, если бы они были на борту.
Зонд-8 5 375 Протон 20 октября 1970 г. Круголунная петля биологическая полезная нагрузка, не относящаяся к человеку Успех - облетел вокруг Луны, благополучно вернул биологический груз на Землю, несмотря на приземление за пределами Советского Союза в Индийском океане.

Zond 5 был первым космическим кораблем, который доставил жизнь с Земли в окрестности Луны и вернулся, начав последний этап космической гонки с его полезной нагрузкой, состоящей из черепах, насекомых, растений и бактерий. Несмотря на провал, нанесенный в его последние моменты, миссия Zond 6 была отмечена советскими СМИ как успешная. Хотя во всем мире они были провозглашены выдающимися достижениями, обе эти миссии «Зонд» летели по необычным траекториям входа, что привело к появлению сил замедления, которые были бы фатальными для людей.

В результате Советы тайно планировали продолжить испытания «Зонд» без экипажа до тех пор, пока не будет продемонстрирована их надежность для обеспечения полета человека. Однако из-за продолжающихся проблем НАСА с лунным модулем и из-за сообщений ЦРУ о возможном полете вокруг Луны с советским экипажем в конце 1968 года, НАСА роковым образом изменило план полета Аполлона-8 с испытания лунного модуля на околоземной орбите на полет на лунной орбите. намечено на конец декабря 1968 года.

В начале декабря 1968 года стартовое окно на Луну открылось для советского космодрома Байконур , что дало СССР последний шанс обыграть США на Луну. Космонавты подняли тревогу и попросили запустить космический корабль «Зонд» в последний отсчет времени на Байконуре во время первого полета человека на Луну. В конечном итоге, однако, Советское Политбюро решило, что риск гибели экипажа неприемлем, учитывая совокупную неудовлетворительную работу Зонда / Протона в этой точке, и таким образом отменило запуск советской лунной миссии с экипажем. Их решение оказалось мудрым, поскольку эта ненумерованная миссия «Зонд» была уничтожена в ходе другого испытания без экипажа, когда она, наконец, была запущена несколько недель спустя.

К этому времени начались полеты американского космического корабля Apollo третьего поколения . Гораздо более способный, чем «Зонд», космический корабль «Аполлон» обладал необходимой мощностью ракеты для выхода на лунную орбиту и выхода с нее, а также для корректировки курса, необходимого для безопасного входа в атмосферу во время возвращения на Землю. Миссия « Аполлон-8 » осуществила первое путешествие человека на Луну 24 декабря 1968 года, сертифицировав ракета-носитель Saturn V для использования с экипажем и пролетев не по окололунной петле, а вместо этого совершив полные десять витков вокруг Луны, прежде чем безопасно вернуться на Землю. Затем « Аполлон-10» провел генеральную репетицию высадки на Луну с экипажем в мае 1969 года. Эта миссия находилась на орбите в пределах 47 400 футов (14,4 км) от лунной поверхности, выполняя необходимое низко-высотное картирование изменяющих траекторию масконов с использованием заводского прототипа лунного модуля. тяжело приземлиться. После неудачи советского роботизированного образца при попытке приземления на Луну Луна-15 в июле 1969 года все было готово для Аполлона-11 .

Посадки людей на Луну (1969–1972)

Американский Saturn V и советский N1 .

Стратегия США

Планы по исследованию Луны человеком начались еще при администрации Эйзенхауэра . В серии середины 1950-х года статей в Кольере журнала, Вернер фон Браун популяризировал идею пилотируемых экспедиции по созданию лунной базы. Высадка человека на Луну поставила перед США и СССР ряд серьезных технических проблем. Помимо управления и контроля веса, серьезным препятствием было возвращение в атмосферу без абляционного перегрева. После того, как Советский Союз запустил Спутник , фон Браун продвигал план армии США по созданию к 1965 году военной лунной заставы.

После первых успехов Советского Союза , особенно полета Юрия Гагарина , президент США Джон Ф. Кеннеди искал проект, который захватил бы общественное воображение. Он попросил вице-президента Линдона Джонсона дать рекомендации относительно научного начинания, которое докажет мировое лидерство США. Предложения включали варианты, не связанные с космосом, такие как масштабные ирригационные проекты на благо стран третьего мира . У Советов в то время были более мощные ракеты, чем у США, что давало им преимущество в некоторых видах космических миссий.

Достижения в области технологий ядерного оружия США привели к созданию меньших и более легких боеголовок; Советы были намного тяжелее, и для их перевозки была разработана мощная ракета Р-7 . Более скромные миссии, такие как полет вокруг Луны или космическая лаборатория на лунной орбите (обе были предложены Кеннеди фон Брауну), давали Советам слишком много преимуществ; однако посадка захватит воображение всего мира.

Места посадки Аполлона

Джонсон отстаивал программу пилотируемых космических полетов США еще со времен Sputnik, спонсируя закон о создании НАСА, еще будучи сенатором. Когда в 1961 году Кеннеди попросил его исследовать лучшее достижение, чтобы противостоять советскому лидерству, Джонсон ответил, что у США есть равные шансы опередить их при посадке на Луну с экипажем, но ни за что не меньшее. Кеннеди ухватился за «Аполлон» как на идеальное средство для сосредоточения усилий в космосе. Он обеспечил постоянное финансирование, оградив космические расходы от снижения налогов в 1963 году, но отвлекая деньги от других научных проектов НАСА. Эти отклонения встревожили лидера НАСА Джеймса Э. Уэбба , который осознал необходимость поддержки НАСА со стороны научного сообщества.

Посадка на Луну потребовала разработки большой ракеты-носителя « Сатурн V » , которая достигла безупречного рекорда: ноль катастрофических отказов или сбоев миссий из-за ракет-носителей при тринадцати запусках.

Чтобы программа имела успех, ее сторонники должны были отвергнуть критику со стороны политиков как слева (больше денег на социальные программы), так и справа (больше денег для армии). Подчеркивая научную выгоду и играя на опасениях советского господства в космосе, Кеннеди и Джонсон сумели повернуть общественное мнение: к 1965 году 58 процентов американцев поддерживали Аполлон по сравнению с 33 процентами двумя годами ранее. После того, как Джонсон стал президентом в 1963 году , его постоянная защита программы позволила ей добиться успеха в 1969 году, как и планировал Кеннеди.

Советская стратегия

Советский лидер Никита Хрущев сказал в октябре 1963 года, что СССР «в настоящее время не планирует полет космонавтов на Луну», при этом настаивая на том, что Советы не выбыли из гонки. Только через год СССР полностью предпринял попытку высадки на Луну, которая в конечном итоге провалилась.

В то же время Кеннеди предлагал различные совместные программы, включая возможную посадку на Луну советских и американских астронавтов и разработку более совершенных спутников для мониторинга погоды. Хрущев, почувствовав попытку Кеннеди украсть российские космические технологии, отверг идею: если СССР полетит на Луну, он полетит один. Сергей Королев , главный конструктор советской космической программы , начал продвигать свой корабль "Союз" и ракету-носитель N1, которая могла бы совершить посадку человека на Луну.

Хрущев поручил конструкторскому бюро Королева сначала организовать дальнейшие космические работы, модифицируя существующую технологию «Восток», а вторая группа приступила к созданию совершенно новой ракеты-носителя и корабля, ракеты-носителя «Протон» и «Зонд», для полета человека в космос в 1966 году. В 1964 году новый Советский корабль Руководство поддержало Королева для высадки на Луну и передало все проекты с экипажем под его руководством.

После смерти Королева и провала первого полета "Союза" в 1967 году координация советской программы высадки на Луну быстро пошла на убыль. Советский Союз построил десантный корабль и отобрал космонавтов для миссии, которая должна была отправить Алексея Леонова на поверхность Луны, но из-за последовательных неудач при запуске ракеты-носителя N1 в 1969 году планы по высадке с экипажем сначала были отложены, а затем отменены.

Была начата программа автоматического возвращения в космос в надежде первым вернуть лунные камни. У этого было несколько неудач. В конечном итоге это удалось с Luna 16 . Но это не имело большого влияния, потому что к тому времени уже произошли высадки на Луну и возвращение скал Аполлон-11 и Аполлон-12.

Миссии Аполлона

Астронавт Базз Олдрин , пилот лунного модуля первой миссии по посадке на Луну, позирует фотографу рядом с развернутым флагом Соединенных Штатов во время выхода в открытый космос Аполлона-11 на поверхности Луны.

Всего на Луну побывали двадцать четыре астронавта США. Трое совершили путешествие дважды, а двенадцать ступили по его поверхности. Аполлон-8 выполнялся только на лунную орбиту, Аполлон-10 включал расстыковку и спуск на спускаемую орбиту (DOI), за которыми следовала подготовка LM к повторной стыковке с CSM, в то время как Apollo 13, изначально запланированный как посадка, закончился как пролёт Луны. за счет траектории свободного возврата ; Таким образом, ни одна из этих миссий не приземлилась. Аполлон-7 и Аполлон-9 осуществлялись только на околоземную орбиту. Помимо неотъемлемой опасности экспедиций на Луну с экипажем, как это видно на Аполлоне-13, одной из причин их прекращения, по словам астронавта Алана Бина, является стоимость государственных субсидий.

Посадки людей на Луну

Название миссии Лунный посадочный модуль Дата посадки на Луну Лунная дата старта Место посадки на Луну Продолжительность на поверхности Луны (ДД: ЧЧ: ММ) Экипаж Количество выходов в открытый космос Общее время выхода в открытый космос (ЧЧ: ММ)
Аполлон-11 Орел 20 июля 1969 г. 21 июля 1969 г. Море Спокойствия 0:21:31 Нил Армстронг , Эдвин «Базз» Олдрин 1 2:31
Аполлон-12 Бесстрашный 19 ноября 1969 г. 21 ноября 1969 г. Океан бурь 1:07:31 Чарльз «Пит» Конрад , Алан Бин 2 7:45
Аполлон 14 Антарес 5 февраля 1971 года 6 февраля 1971 года Фра Мауро 1:09:30 Алан Б. Шепард , Эдгар Митчелл 2 9:21
Аполлон 15 Сокол 30 июля 1971 г. 2 августа 1971 года Хэдли Рилле 2:18:55 Дэвид Скотт , Джеймс Ирвин 3 18:33
Аполлон-16 Орион 21 апреля 1972 года 24 апреля 1972 года Декарт Хайлендс 2:23:02 Джон Янг , Чарльз Дюк 3 20:14
Аполлон 17 Претендент 11 декабря 1972 года 14 декабря 1972 года Телец – Литтроу 3:02:59 Юджин Сернан , Харрисон «Джек» Шмитт 3 22:04

Другие аспекты успешной посадки Аполлона

Президент Ричард Никсон поручил спичрайтеру Уильяму Сэфиру подготовить речь с соболезнованиями на тот случай, если Армстронг и Олдрин останутся на поверхности Луны и не смогут быть спасены.

В 1951 году писатель-фантаст Артур Кларк предсказал, что к 1978 году человек достигнет Луны.

16 августа 2006 года агентство Associated Press сообщило, что в НАСА отсутствуют оригинальные телевизионные ленты с медленным сканированием (которые были сделаны до преобразования сканирования для обычного телевидения) о походе Аполлона-11 на Луну. Некоторые новостные агентства ошибочно сообщили о лентах SSTV, найденных в Западной Австралии, но эти ленты были только записями данных из пакета экспериментов на поверхности Аполлона-11 . Ленты были найдены в 2008 году и проданы на аукционе в 2019 году к 50-летию со дня высадки.

Ученые считают, что шесть американских флагов, установленных астронавтами, выцвели из-за более чем 40-летнего воздействия солнечной радиации. Используя изображения LROC , пять из шести американских флагов все еще стоят и отбрасывают тени на всех участках, кроме Аполлона 11. Астронавт Базз Олдрин сообщил, что флаг был унесен выхлопными газами из подъемного двигателя во время взлета Аполлона-11.

Конец 20 века - начало 21 века после аварийной посадки без экипажа.

Hiten (Япония)

Спущен на воду 24 января 1990 года в 11:46 UTC. В конце своей миссии японский лунный орбитальный аппарат Hiten получил команду рухнуть на поверхность Луны, и это произошло 10 апреля 1993 года в 18: 03: 25.7 UT (11 апреля 03: 03: 25.7 JST).

Lunar Prospector (США)

Lunar Prospector был запущен 7 января 1998 года. Миссия завершилась 31 июля 1999 года, когда орбитальный аппарат был намеренно врезан в кратер возле южного полюса Луны после успешного обнаружения водяного льда.

СМАРТ-1 (ESA)

Запущен 27 сентября 2003 года в 23:14 UTC из Космического центра Гвианы в Куру, Французская Гвиана. В конце своей миссии лунный орбитальный аппарат SMART-1 ЕКА совершил управляемое падение на Луну на скорости около 2 км / с. Время крушения - 3 сентября 2006 г., 5:42 UTC.

Чандраяан-1 (Индия)

Импактор, Moon Impact Probe , инструмент миссии Chandrayaan-1 , упал около кратера Шеклтона на южном полюсе лунной поверхности 14 ноября 2008 года, 20:31 IST. «Чандраяан-1» был запущен 22 октября 2008 года в 00:52 UTC.

Чанъэ 1 (Китай)

Китайский лунный орбитальный аппарат Chang'e 1 совершил управляемую катастрофу на поверхности Луны 1 марта 2009 года в 20:44 по Гринвичу после 16-месячной миссии. Chang'e 1 был запущен 24 октября 2007 года в 10:05 UTC.

СЕЛЕН (Япония)

SELENE или Kaguya после успешного оборота вокруг Луны в течение года и восьми месяцев, главный орбитальный аппарат получил указание удариться о поверхность Луны около кратера Gill в 18:25 UTC 10 июня 2009 года. SELENE или Kaguya был запущен 14 сентября 2007 года.

LCROSS (США)

Космический аппарат для сбора данных LCROSS был запущен вместе с Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) 18 июня 2009 года на борту ракеты Atlas V с разгонным блоком Centaur . 9 октября 2009 года, в 11:31 UTC , разгонный блок Centaur ударился о поверхность Луны, высвободив кинетическую энергию, эквивалентную взрыву примерно 2 тонн тротила (8,86 ГДж ). Шесть минут спустя, в 11:37 UTC, космический корабль LCROSS также столкнулся с поверхностью.

ГРАЙЛЬ (США)

Миссия GRAIL состояла из двух небольших космических аппаратов: GRAIL A ( Ebb ) и GRAIL B ( Flow ). Они были запущены 10 сентября 2011 года на борту ракеты Delta II . GRAIL A отделился от ракеты примерно через девять минут после запуска, а GRAIL B последовал за ним примерно через восемь минут. Первый зонд вышел на орбиту 31 декабря 2011 года, а второй - 1 января 2012 года. Два космических корабля столкнулись с поверхностью Луны 17 декабря 2012 года.

LADEE (США)

LADEE был запущен 7 сентября 2013 г. Миссия завершилась 18 апреля 2014, когда контролеры космического аппарата намеренно врезался LADEE в дальней стороне Луны , которая, впоследствии, было определено, что у восточного ободе Сундман V кратера .

Мягкие приземления и попытки без экипажа 21 века

Чанъэ 3 (Китай)

14 декабря 2013 года в 13:12 UTC Чанъэ 3 мягкую посадку на ровер на Луне. Это была первая мягкая посадка на Луну со времен Луны 24 22 августа 1976 года.

Чанъэ 4 (Китай)

3 января 2019 года в 2:26 UTC Chang'e 4 стал первым космическим кораблем, совершившим посадку на обратной стороне Луны .

Берешит (Израиль)

22 февраля 2019 года в 01:45 UTC, SpaceX запустила БЕРЕШИТ лунный посадочный модуль, разработанный израильской SpaceIL организации. Запущен с мыса Канаверал, штат Флорида, на ракете-носителе Falcon 9, посадочный модуль является одной из трех полезных нагрузок на ракете. Берешит прибыл к Луне по медленной, но экономичной траектории. За шесть недель и несколько увеличивающихся орбит вокруг Земли он сначала достиг большой эллиптической орбиты вокруг Земли с апогеем около 400 000 километров (250 000 миль). В этот момент, с коротким торможением, он был захвачен гравитацией Луны на высокоэллиптической лунной орбите, орбите, которая была округлена и уменьшена в диаметре в течение недели, прежде чем совершить посадку на поверхность Луны 11 апреля 2019 года. Эта миссия была первой израильской и первой попыткой высадки на Луну, финансируемой из частных источников. Первоначально SpaceIL был задуман в 2011 году как предприятие для получения премии Google Lunar X Prize . 11 апреля 2019 года Beresheet потерпел крушение на поверхности Луны в результате отказа главного двигателя при окончательном спуске. В Берешит цель посадки назначения Lunar Lander был в Море Ясности, обширной вулканической котловины на севере ближней стороне Луны. Несмотря на неудачу, эта миссия представляет собой наиболее близкое частное лицо к мягкой посадке на Луну.

Чандраяан 2 (Индия)

Индийское национальное космическое агентство ISRO запустило Chandrayaan 2 22 июля 2019 года. Он состоит из трех основных модулей: Orbiter, Lander и Rover. В каждом из этих модулей есть научные инструменты от научно-исследовательских институтов Индии и США. Космический корабль массой 3890 кг (8 580 фунтов) был запущен GSLV Mk III . 7 сентября 2019 года в 1:50 IST Chandryaan 2 спускаемый аппарат Vikram начал последовательность мягкой посадки. Контакт был потерян на высоте 2,1 км (1,3 мили) над поверхностью Луны после фазы резкого торможения и не восстановился. Из изображений лунного разведывательного орбитального аппарата и орбитального аппарата чандраян было обнаружено, что посадочный модуль Викрам потерпел крушение на Луне и был разрушен.

Чанъэ 5 (Китай)

6 декабря 2020 года в 21:42 UTC Chang'e 5 приземлился и собрал первые образцы лунных пород за более чем 40 лет, а затем вернул образцы на Землю.

Посадки на спутники других тел Солнечной системы

Прогресс в освоении космоса недавно расширил термин « посадка на Луну», включив в него и другие луны Солнечной системы . Гюйгенс зонд из Кассини-Гюйгенс миссии Сатурн совершил успешную посадку на Луну на Титане в 2005 Точно так же, советский зонд Фобос 2 пришел в 120 миль (190 км) от выполнения лунную посадку на Марс "луна Фобоса в 1989 году , прежде чем радио контакт с посадочным модулем был внезапно потерян. Аналогичный российский проект по возврату образцов под названием « Фобос-Грунт» («хрюк» означает «почва» на русском языке) был запущен в ноябре 2011 года, но остановился на низкой околоземной орбите. Существует широкий интерес в выполнении будущей лунной посадки на Юпитер «s луны Europa , чтобы развернуть и изучить возможный жидкий океан воды под его ледяной поверхностью.

Текущие миссии

После провала Викр спускаемого аппарата из Чандраян-2 , то Индийская организация космических исследований (ISRO) планирует повторную попытку мягкой посадки с третьей лунной разведкой миссией Чандраян-3 . Его планируется запустить в ноябре 2020 года.

Предлагаемые будущие миссии

Polar Exploration Миссия Lunar является роботизированной концепцией космической миссии ИСРО и Японией космического агентства JAXA , что бы послать луноход и спускаемый аппарат для изучения южного полюса области Луны в 2024 году JAXA, скорее всего , для обеспечения запуска службы с помощью будущего H3 ракеты, вместе с ответственностью за марсоход. ISRO будет отвечать за посадочный модуль.

Ожидается, что российский « Луна-Глоб 25» будет запущен в мае 2021 года.

Исторические эмпирические данные

Многие заговорщики считают, что высадка Аполлона на Луну была мистификацией; однако есть эмпирические данные , подтверждающие, что высадки людей на Луну действительно имели место . Любой человек на Земле, имеющий соответствующую систему лазера и телескопа , может отражать лазерные лучи от трех решеток ретрорефлекторов, оставленных на Луне Аполлоном 11, 14 и 15, подтверждая развертывание эксперимента по лазерной локации Луны на исторически задокументированных местах посадки Аполлона на Луну и тем самым доказывая построенное оборудование на Земле был успешно доставлен на поверхность Луны. Кроме того, в августе 2009 года Лунный разведывательный орбитальный аппарат НАСА начал отправлять обратно фотографии мест посадки Аполлона в высоком разрешении. На этих фотографиях показаны большие ступени спуска шести оставшихся лунных модулей Аполлона , следы трех лунных передвижных аппаратов и пути, оставленные двенадцатью астронавтами, когда они шли в лунной пыли. США, Барак Обама , признал, что высадка на Луну не была мистификацией, и публично поблагодарил участников телешоу « Разрушители мифов» за то, что они публично доказали это во 2 серии 6 сезона.

Смотрите также

Ссылки и примечания

дальнейшее чтение

  • Джеймс Глейк , «Лунная лихорадка» [рецензия на Оливера Мортона , Луна: история будущего ; Муза Аполлона: Луна в эпоху фотографии , выставка в Метрополитен-музее , Нью-Йорк , 3 июля - 22 сентября 2019 г .; Дуглас Бринкли , « Американский лунный выстрел: Джон Ф. Кеннеди и большая космическая гонка»; Брэндон Р. Браун , Хроники Аполлона: Разработка первых миссий Америки на Луну ; Роджер Д. Лауниус , Достижение Луны: Краткая история космической гонки; «Аполлон-11» , документальный фильм режиссера Тодда Дугласа Миллера ; и Майкл Коллинз , Несение огня: путешествия астронавта (издание к 50-летию) ], The New York Review of Books , vol. LXVI, нет. 13 (15 августа 2019 г.), стр. 54–58. «Если мы можем отправить человека на Луну, почему мы можем ...?» стало клише еще до того, как Аполлон преуспел ... Теперь ... недостающее предикат является неотложным: почему мы не можем перестать разрушать климат нашей собственной планеты? ... Я говорю, оставьте это [луну] в покое на какое-то время." (стр. 57–58.)

внешние ссылки