Лунный самоходный аппарат

Лунный самоходный аппарат (далее Л), луноход, транспортное устройство, управляемое автоматически или космонавтами, способное передвигаться по Луне, предназначенное для проведения исследования Луны. Перед советскими учеными и конструкторами при разработке и создании лунохода встала необходимость решения комплекса сложных проблем. Надо было создать совершенно новый тип машины, способной длительное время функционировать в необычных условиях открытого космоса на поверхности другого небесного тела. Основные задачи: создание оптимального движителя с высокой проходимостью при малых массе и энергопотреблении, обеспечивающего надежную работу и безопасность движения; систем дистанционного управления движением лунохода; обеспечение необходимого теплового режима с помощью системы терморегулирования, поддерживающей температуру газа в приборных отсеках, элементов конструкции и оборудования, расположенных внутри герметичных отсеков и вне их (в открытом космосе в периоды лунных дней и ночей) в заданных пределах; выбор источников питания, материалов для элементов конструкции; разработка смазочных материалов и систем смазок для условий вакуума и другое.

Научная аппаратура Л должна была обеспечить изучение топографических и особенностей местности; определение состава и физико-механических свойств грунта; исследование радиационной обстановки на трассе перелета к Луне, в окололунном пространстве и на поверхности Луны; рентгеновского космического излучения; эксперименты по лазерной локации Луны. Первый Л - советский "Луноход-1" (рис. 1), предназначенный для проведения большого комплекса научных исследований на поверхности Луны, был доставлен на Луну автоматической межпланетной станцией "Луна-17" (смотри "Луна"), проработал на ее поверхности с 17 ноября 1970 по 4 октября 1971 и прошел 10540 м. "Луноход-1" состоит из 2 частей: приборного отсека и колесного шасси. Масса "Лунохода-1" 756 кг. Герметичный приборный отсек имеет форму усеченного конуса. Корпус его изготовлен из сплавов, обеспечивающих достаточные прочность и легкость. Верхняя часть корпуса отсека используется как радиатор-охладитель в системе терморегулирования и закрывается крышкой. В период лунной ночи крышка закрывает радиатор и препятствует излучению тепла из отсека. В течение лунного дня крышка открыта, и элементы солнечной батареи, расположенные на ее внутренней стороне, обеспечивают подзарядку аккумуляторов, питающих бортовую аппаратуру электроэнергией.

В приборном отсеке размещены системы терморегулирования, электропитания, приемные и передающие устройства радиокомплекса, приборы системы дистанционного управления и электронно-преобразовательные устройства научной аппаратуры. В передней части расположены: иллюминаторы телевизионных камер, электрический привод подвижной остронаправленной антенны, служащей для передачи на Землю телевизионных изображений лунной поверхности; малонаправленная антенна, обеспечивающая прием радиокоманд и передачу телеметрической информации, научные приборы и оптический уголковый отражатель, изготовленный во По левому и правому бортам установлены: 2 панорамные телефотокамеры (причем в каждой паре одна из камер конструктивно объединена с определителем местной вертикали), 4 штыревые антенны для приема радиокоманд с Земли в другом диапазоне частот. Для подогрева газа, циркулирующего внутри аппарата, служит изотопный источник тепловой энергии. Рядом с ним расположен прибор для определения физико-механических свойств лунного грунта.

Резкие температурные перепады при смене дня и ночи на поверхности Луны, а также большая разница температур между деталями аппарата, находящимися на Солнце и в тени, обусловили необходимость разработки специальной системы терморегулирования. При низких температурах в период лунной ночи для обогрева приборного отсека автоматически прекращается циркуляция газа-теплоносителя по контуру охлаждения и газ направляется в контур подогрева.

Система электропитания лунохода состоит из солнечной и буферных батарей, а также приборов автоматического управления. Управление приводом солнечной батареи осуществляется с Земли; при этом крышка может быть установлена на любой угол в пределах от нуля до 180°, необходимый для максимального использования солнечной энергии.

Бортовой радиокомплекс обеспечивает прием команд из Центра управления и передачу информации с борта аппарата на Землю. Ряд систем радиокомплекса используется не только при работе на поверхности Луны, но и на участке перелета с Земли. Две телевизионные системы Л служат для решения самостоятельных задач. Система малокадрового телевидения предназначена для передачи на Землю телевизионных изображений местности, необходимых экипажу, управляющему с Земли движением лунохода. Возможность и целесообразность применения такой системы, для которой характерна более низкая по сравнению с вещательным телевизионным стандартом скорость передачи изображения, была продиктована специфическими лунными условиями. Основное из них - медленное изменение ландшафта при движении лунохода. Вторая телевизионная система служит для получения панорамного изображения окружающей местности и съемки участков звездного неба, Солнца и Земли с целью астроориентации. Система состоит из 4 панорамных телефотокамер.

Самоходное шасси обеспечивает решение принципиально новой задачи космонавтики - передвижение автоматической лаборатории по поверхности Луны. Оно выполнено таким образом, чтобы луноход имел высокую проходимость и надежно работал в течение длительного времени при минимальной собственной массе и потребляемой электроэнергии. Шасси обеспечивает передвижение лунохода вперед (с 2 скоростями) и назад, повороты на месте и в движении. Оно состоит из ходовой части, блока автоматики, системы безопасности движения, прибора и комплекса датчиков для определения механических свойств грунта и оценки проходимости шасси. Поворот достигается за счет различных скоростей вращения колес правого и левого бортов и изменением направления их вращения. Торможение осуществляется переключением тяговых электродвигателей шасси в режим электродинамического торможения. Для удержания лунохода на уклонах и его полной остановки включаются дисковые тормоза с электромагнитным управлением. Блок автоматики управляет движением лунохода по радиокомандам с Земли, измеряет и контролирует основные параметры самоходного шасси и автоматическую работу приборов для исследования механических свойств лунного грунта. Система безопасности движения обеспечивает автоматическую остановку при предельных углах крена и дифферента и перегрузках электродвигателей колес.

Прибор для определения механических свойств лунного грунта позволяет оперативно получать информацию о грунтовых условиях движения. Пройденный путь определяется по числу оборотов ведущих колес. Для учета их пробуксовки вносится поправка, определяемая с помощью свободно катящегося девятого колеса, которое специальным приводом опускается на грунт и поднимается в исходное положение. Управление аппаратом осуществляется из Центра дальней космической связи экипажем в составе командира, водителя, штурмана, оператора, бортинженера.

Режим движения выбирается в результате оценки телевизионной информации и оперативно поступающих телеметрических данных о величине крена, дифферента пройденного пути, состояния и режимах работы приводов колес. В условиях космического вакуума, радиации, значительных перепадов температур и сложного рельефа местности по трассе движения все системы и научные приборы лунохода функционировали нормально, обеспечив выполнение как основной, так и дополнительной программ научных исследований Луны и космического пространства, а также инженерно-конструкторских испытаний.

"Луноход-1" детально обследовал лунную поверхность на площади 80 000 м². Для этого с помощью телевизионных систем было получено более 200 панорам и свыше 20 000 снимков поверхности. Более чем в 500 точках по трассе движения изучались физико-механические свойства поверхностного слоя грунта, а в 25 точках проведен анализ его состава. Прекращение активного функционирования "Лунохода-1" было вызвано выработкой ресурсов его изотопного источника тепла. В конце работы он поставлен на практически горизонтальной площадке в такое положение, при котором уголковый светоотражатель обеспечил многолетнее проведение лазерной локации его с Земли.

16 января 1973 с помощью автоматической станции "Луна-21" в район восточной окраины Моря Ясности (древний кратер Лемонье) был доставлен "Луноход-2" (рис. 2). Выбор указанного района посадки диктовался целесообразностью получения новых данных из сложной зоны сочленения моря и материка. Усовершенствование конструкции к бортовых систем, а также установка дополнительных приборов и расширение возможностей аппаратуры позволили значительно повысить маневренность и выполнить большой объем научных исследований. За 5 лунных дней в условиях сложного рельефа "Луноход-2" прошел расстояние 37 км.

При полетах космических кораблей "Аполлон-15", "Аполлон-16" и "Аполлон-17" американские космонавты использовали двухместные луноходы "Ровер" (смотри Космонавтика). Луноход четырехколесный, каждое колесо имеет диаметр 81 см и ширину 23 см. Подвеска колес торсионная. Каждое колесо ведущее и имеет индивидуальный двигатель. В кабине лунохода смонтирована штурвальная колонка самолетного типа, позволяющая космонавтам регулировать скорость, тормозить, делать повороты. Система управления лунохода, включающая малогабаритное выключательное устройство, позволяет определять направление движения, общее пройденное расстояние, расстояние от лунной кабины по прямой и направление на лунную кабину. Комплект специального радиотехнического оборудования (лунный ретрансляционный блок) обеспечивает непосредственную связь космонавтов с Землей. Луноход размещается в сложенном состоянии в посадочной ступени лунной кабины. Извлечение лунохода, установка его на грунт и приведение в рабочее положение обеспечивается одним космонавтом.

Масса лунохода - 725 кг (собственно луноход - 211, космонавты с ранцевыми системами жизнеобеспечения - 364, научные приборы - 54, съемочное и связное оборудование - 69, образцы лунных пород и пр. - остальное). Длина лунохода 3,1 м, ширина 2,1 м, высота 1,1 м, ширина колеи 1,83 м, ресурс хода 65 км, максимальная скорость 13 км/ч.

Луноход рассчитан на преодоление склонов крутизной до 20°, препятствий высотой до 30 см, трещин шириной до 70 см. Максимальный допустимый крен и дифферент 45°. Расстояние, пройденное луноходами, составило (км) при полете: "Аполлона-15" - 27,2, "Аполлона-16" - 27,1, "Аполлона-17" - 35,7. "Ровер" намного облегчил работу космонавтов на Луне.

Лит.: Передвижная лаборатория на Луне "Луноход-1", М., 1971; Освоение космического пространства в СССР, М., 1973.

А. А. Еременко.

	Copyright © 1999-2023 Oval.ru, All Rights Reserved.