Восьмёрки на Луне

Часто, когда речь заходит о советских «Луноходах», вспоминают строку Владимира Высоцкого про «любимый лунный трактор». Впрочем, эти аппараты было бы точнее назвать не «тракторами», а «танкетками», ведь они создавались армейскими специалистами на основе технологий, имевших военное назначение. Именно поэтому многие подробности конструкции, испытаний и эксплуатации уникальных машин десятилетиями оставались засекреченными.

Проект Е-8

Первый технически обоснованный проект планетохода, дистанционно управляемого с Земли, предложил кандидат технических наук Юрий Хлебцевич. В начале своей инженерной деятельности он занимался системами радиоуправления (в частности, для «антиракеты» И-32, которая должна была уничтожать вражеские баллистические ракеты). В 1953 году Хлебцевич перешёл в Московский авиационный институт, где получил возможность более или менее открыто излагать свои идеи. В статьях, которые публиковали молодёжные журналы, он рекламировал концепцию радиоуправляемой «танкетки-лаборатории» и доказывал, что её можно отправить в космос для изучения свойств лунной поверхности и поиска подходящего места для посадки будущего пилотируемого корабля.

Хлебцевич снял небольшой любительский фильм, иллюстрирующий оригинальную концепцию, однако органы госбезопасности с подозрением отнеслись к инициативе и запретили инженеру выступать с публичными лекциями. В начале 1959 года все статьи по теме, готовившиеся к публикации, были изъяты.

В то же время в Особом конструкторском бюро №1 (ОКБ-1) Государственного комитета по оборонной технике (ГКОТ), возглавляемом Сергеем Королёвым, начались работы над проектом Е. Столь лаконичное название проект получил по индексу блока Е – третьей ступени межконтинентальной баллистической ракеты Р-7, ставшей носителем для первых советских спутников. В рамках проекта рассматривалось несколько типов телеуправляемых лунных аппаратов: Е-1 для попадания в Луну с доставкой на поверхность вымпела СССР; Е-2 для облёта Луны и фотографирования её обратной стороны с передачей изображения на Землю; Е-3 для детальной фотосъёмки лунной поверхности; Е-4 для попадания в Луну с применением термоядерного заряда.

Не всё удалось сделать, как было задумано. Первый аппарат серии Е-1, получивший официальное название «Луна-1», успешно стартовал 2 января 1959 года, но пролетел мимо цели и вышел на гелиоцентрическую орбиту, став «искусственной планетой». Задачу попадания в ближайшее небесное тело решил аппарат Е-1А («Луна-2»), запущенный 12 сентября 1959 года. Обратную сторону Луны заснял Е-2А («Луна-3»), отправившийся в космос 4 октября 1959 года. Е-3 и Е-4 в исходном виде так и не были реализованы.

В дальнейшем ОКБ-1 в сотрудничестве с Академией наук СССР предложило ещё несколько аппаратов в развитие программы: искусственный спутник Луны Е-5, посадочный модуль Е-6, дистанционный картограф Е-7 и планетоход Е-8. Последний поначалу рассматривался как средство для перемещения будущих космонавтов. Е-5 и Е-6 должны были отправиться к Луне ещё до конца 1961 года, но специалисты столкнулись с серьёзнейшими проблемами. Для реализации выхода на селеноцентрическую орбиту и мягкой посадки на лунную поверхность требовалось создать четырёхступенчатый вариант модифицированной ракеты-носителя Р-7А («Молния») с блоком И, заменившим Е, и блоком Л, запускаемым на околоземной орбите. Введение новой техники сопровождалось сбоями, из-за которых гибли готовые аппараты. Поэтому мягкую посадку на лунную поверхность удалось осуществить только 3 февраля 1966 года («Луна-9») – после одиннадцати неудачных попыток!

Параллельно развивался проект планетохода Е-8. В конце 1959 года Сергей Королёв обратился к конструктору Жозефу Котину, прославившемуся созданием тяжёлых танков КВ и ИС, с предложением разработать «внеземное транспортное средство». В 1961 году были подготовлены три варианта шасси на основе гусеничного, колёсного и змееподобного движителей. Однако Котин, оценив масштаб предстоящих работ, отказался от реализации проекта, и все материалы перекочевали в НИИ автотракторного и сельскохозяйственного машиностроения (НАТИ). В то же время к работам над Е-8 подключились учёные из Астрономического совета АН СССР, Научно-исследовательского радиофизического института, Геологического института, Пулковской, Крымской и Бюраканской обсерваторий. Коллектив НАТИ тоже не справился с задачей, и тогда проект взял на себя ленинградский «танковый» институт – ВНИИ-100 (будущий ВНИИТрансмаш), где шасси для планетохода, получившего индекс Л-2, начала конструировать специальная группа во главе с Александром Кемурджианом. 10 февраля 1965 года институт получил официальное решение Военно-промышленной комиссии (ВПК) с поручением приступить к проектированию будущих «луноходов».

В марте 1965 года из-за высокой загруженности ОКБ-1 реализацией пилотируемой космической программы Сергей Королёв передал работы по беспилотным лунным аппаратам в ОКБ-301 Машиностроительного завода имени С.А. Лавочкина. Их возглавил опытный конструктор Георгий Бабакин. Подчинённый ему коллектив полностью пересмотрел существовавший план в пользу более тяжёлых аппаратов, которые могла вывести в космос только ракета УР-500К («Протон-К»), созданная в ОКБ-52 под руководством Владимира Челомея. В июне 1966 года Бабакин направил Кемурджиану техническое задание, и через полтора года первый образец шасси был доставлен на его завод.

Е-8 в варианте 1968 года представлял собой герметичный корпус с приборами, установленный на самоходное шасси. Корпус имел форму перевёрнутого усечённого конуса с выпуклыми верхним и нижним днищем. Верхняя поверхность корпуса использовалась как радиатор-охладитель системы терморегуляции, закрываемый на ночь крышкой с солнечной батареей. Для обогрева аппаратуры был применён радиоизотопный источник тепла, содержащий ампулы с полонием-210. Система электропитания, включавшая солнечную батарею и буферный серебряно-кадмиевый аккумулятор, обеспечивала бортовые системы постоянным током с предельным энергопотреблением до 1 кВт.

Ходовая часть состояла из восьми мотор-колёс, причём каждое было ведущим. При необходимости любое колесо могло быть отключено от привода. Девятое мерное колесо расположили в кормовой части корпуса – с его помощью измерялся пройденный путь и коэффициент буксования. В носовую часть встроили иллюминаторы для объективов системы малокадрового телевидения (МКТВ), которая состояла из двух камер, дублировавших друг друга. Четыре панорамные телефотокамеры были попарно (вертикального и бокового обзора) установлены по бокам герметичного отсека, но работали только во время остановок. Для связи с наземными пунктами управления использовались три антенны: спиральная остронаправленная, конусная малонаправленная и штыревая.

На поверхность Луны планетоход доставлялся ракетным корректирующе-тормозным модулем КТДУ-417 с собственной системой управления и четырьмя амортизированными опорами. После мягкой посадки производился подрыв пироболтов, которые удерживали Е-8 на модуле, и опускались две пары складывающихся трапов; при этом планетоход мог сойти на поверхность передом или задом (в зависимости от обстановки).

Лунодром под Симферополем

Движением планетоходов Е-8 нужно было управлять с Земли. В качестве основного места для этой цели загодя был определён Научно-измерительный пункт №10 (НИП-10), развёрнутый около села Кубанское Симферопольского района Крымской области, поблизости от трассы, ведущей в Евпаторию.

В числе других НИПов он был возведён в соответствии с постановлением Совета министров СССР №1241-632сс от 3 сентября 1956 года, предусматривавшим создание Командно-измерительного комплекса (КИК) для управления «объектами Д» (тяжёлыми исследовательскими аппаратами типа «Спутника-3») и «объектами ОД-2» (беспилотными и пилотируемыми космическими кораблями типа «Восток»). На «горке», как называли московские гости в/ч 14109, обслуживавшую НИП-10, ударными темпами были построены технические площадки и жилой городок Школьное. Времени на «раскачку» не было: уникальное радиооборудование поставлялось с неотработанной («сырой») документацией и сразу вводилось в строй, поэтому представителям предприятий тут же приходилось обучать будущих операторов. Тем не менее пункт не только отслеживал первые спутники, включая американские, и принимал информацию с лунных аппаратов, но и довольно быстро включился в управление межпланетными станциями и прототипами космических кораблей.

В 1967 году главному конструктору НИИ-885 Михаилу Рязанскому поручили разработку аппаратуры для перехвата данных кораблей «Apollo», которые в то время готовились к полётам на Луну. Доктор технических наук Евгений Молотов вспоминал:

«Предполагалось принимать с американских космических кораблей не только телефонную (голосовую) и телеметрическую, но и телевизионную информацию.

Было решено включить в контрольный комплекс антенну ТНА-400 с диаметром зеркала 32 м, которая размещалась в Крыму, вблизи г. Симферополя. Она же позднее использовалась в качестве приёмной антенны радиотехнического комплекса «Сатурн-МС», обеспечивавшего управление советскими автоматическими космическими аппаратами для исследования Луны. <…>

Контрольный комплекс, созданный в короткие сроки <…> в кооперации с несколькими промышленными предприятиями, был готов к приёму сигналов с космических кораблей программы «Аполлон» в ноябре 1968 г. <…>

Слежение велось за космическими кораблями экспедиций «Аполлон-8», «Аполлон-10», «Аполлон-11» и «Аполлон-12» с декабря 1968 г. по ноябрь 1969 г.

Со всех этих кораблей принимались с хорошим качеством телефонные переговоры астронавтов с Землей и телеметрическая информация о состоянии бортовых систем. Принимаемый телевизионный сигнал имел низкое качество из-за недостаточного уровня энергетического потенциала радиолинии на базе 32-метровой антенны».

Отбор в группу управления Е-8 начался в мае 1968 года из числа молодых офицеров, занимавшихся системами космической связи. Среди сорока кандидатов были и военнослужащие НИП-10. Примечательно, что медкомиссию они проходили, как настоящие космонавты. Бортинженер Альберт Кожевников позднее рассказывал:

«На наш НИП поступила телефонограмма с указанием отобрать людей, добровольцев, так сказать, в спецгруппу для работы с космической техникой. Для чего конкретно, где работать – из телефонограммы узнать нельзя было. Но магическая притягательность слов «космическая техника» сделала своё дело. <…> Институту медико-биологических проблем, куда нас сначала направили, пришлось с нами крепко повозиться. У них самих, как мне показалось, не было опыта в части специфики нашей будущей работы, а отбор делать нужно. Квалифицированные медицинские специалисты в течение месяца придирчиво оценивали наше общее физическое состояние, выносливость, возбудимость, долговременную и оперативную память, умение ориентироваться в пространстве, способность переключать внимание и быстро адаптироваться в неизвестных условиях и многое другое. И вот на наших глазах рождались тесты. Для начала прошлись по «тропе космонавтов». А тут и подоспела специфика – адаптивность зрения, цветоощущение, способность охватить одновременно много данных… Да, а для чего нас готовят, впервые услышал во время проверок. В самом общем виде… Но что такое луноход, узнал только во время встречи с Бабакиным».

Всего отобрали четырнадцать офицеров, из которых сформировали три учебные группы: водители, штурманы и бортинженеры. Сначала они прослушали теоретический курс, затем приступили к практическим тренировкам. На территории НИП-10 были созданы пункт управления Е-8, спроектированный сотрудниками НИИ-885, и «лунодром» площадью 120 на 70 м. Здесь селенологи попытались воспроизвести участок лунной поверхности: срезали растительный слой, заменили его песчаным грунтом, вырыли воронки под «кратеры», насыпали возвышенности; затем весь участок покрыли евпаторийским ракушечником и покрасили в серо-чёрный цвет.

В сентябре 1968 года туда прибыл технологический образец планетохода 108А с настоящим шасси и телекамерами. Разбившись на смены, офицеры начали тренировки. Водитель Вячеслав Довгань вспоминал:

«Командиры и водители учились быстро оценивать обстановку, принимать решения на основании телеизображений, показаний приборов на пультах, данных телеметрии и коротких, односложных докладов штурмана и бортинженера.

Эти навыки также необходимо было выработать заранее. Отрабатывались периодичность, ритм докладов командира (позывной «103»), водителя («101»), оператора («102»), бортинженера («105»).

Пример доклада водителя командиру.

Водитель: «103-й! Я – 101-й! Оценка обстановки: слева 15 – камень 20 на 40, на расстоянии двух метров; прямо – кратер полтора метра, на расстоянии трёх метров; справа – 45 кратер более двух метров, на расстоянии пяти метров. Решение – вперёд два метра».

Командир: «Я – 103-й! Принято. Первая, вперёд!»

Водитель: «Вас понял. Первая, вперёд 2 метра».

В январе 1969 года по результатам тренировок сформировали два состава экипажа, а в НИП-10 юридически оформили создание «лаборатории для дистанционного управления автоматическими самоходными аппаратами типа луноход». Вероятно, несмотря на режим повышенной секретности, сведения о столь тщательной подготовке утекли наружу, и в народ пошла легенда о том, что где-то готовят отряд смертников, которым предстоит стать пилотами лунных аппаратов без возможности возвращения на Землю.

Рекорды «Лунохода-1»

Самый первый планетоход Е-8 №201 не добрался до Луны. Он был запущен с космодрома Байконур 19 февраля 1969 года и имел все шансы значительно опередить американскую экспедицию «Apollo 11», но подвела ракета «Протон-К»: на 52-й секунде полёта разрушился головной обтекатель, его обломки врезались в топливные баки, в результате чего произошёл взрыв.

По итогам приоритет был отдан аппаратам Е8-5, создававшимся для сбора лунного грунта и автоматического возвращения образцов на Землю. Те из военнослужащих НИП-10, кто захотел остаться в экипажах, вошли в состав группы управления и анализа. Долгое время не было ясности, как сложится судьба планетоходов. И всё-таки правительство решило поддержать проект, чтобы хоть отчасти девальвировать в глазах мировой общественности успех американских астронавтов, разгуливающих по Луне.

10 ноября 1970 года ракета-носитель «Протон-К» вывела в космос станцию «Луна-17», в составе которой находился планетоход Е-8 №203. О назначении станции не рассказывалось до тех пор, пока 15 ноября она не совершила мягкую посадку в Море Дождей. Через два с половиной часа Е-8, получивший официальное название «Луноход-1», съехал с направляющих и приступил к выполнению программы. Начался сеанс работы №101 (1 – первый лунный день, 01 – первый сеанс связи).

Управление аппаратом на Луне оказалось очень сложным делом. Две телекамеры стояли слишком низко; при этом работала лишь одна из них, вторая оставалась в запасе. Картинка была очень контрастной, без полутеней. Тем не менее процесс шёл. Вячеслав Довгань рассказывал:

«Я был так поглощён своей работой, что иногда чувствовал себя, как будто нахожусь на Луне. И единственное, что меня возвращало к реальности, это обязанность постоянного и непрерывного доклада. Было ощущение, будто я всё время разговаривал с собой или я разговаривал с луноходом.

Надо отметить, что экипаж практически всю информацию, необходимую для управления луноходом, воспринимает опосредованно. Лишь плоскостное изображение лунного рельефа на телевизионном экране вносит элемент непосредственности. При этом водитель и командир могут оценить характер и величину препятствий на пути лунохода и расстояния до них. <…> Выполняя те или иные манёвры, мы анализировали не только взаиморасположение видимых на телеэкране образований лунной поверхности, но и тех препятствий (кратеров, камней), которые в данный момент уже были вне зоны нашей видимости, но ранее полученная информация прочно хранилась в памяти».

Три первых месяца, помимо изучения лунной поверхности, «Луноход-1» выполнял ещё и прикладную программу: отрабатывал поиск района посадки для будущего советского космического корабля. Сначала аппарат продвигался на юго-восток. В конце третьего лунного дня направление его маршрута изменили на северо-западное. 20 февраля, по окончании четвёртого лунного дня, агентство ТАСС сообщило о полном выполнении первоначальной программы работ. Однако «лунный странник» не собирался «помирать», и учёным пришлось разрабатывать программу исследований ещё на один лунный день, потом ещё на один, потом ещё…

7 марта 1971 года, в начале пятого лунного дня, операторы «Лунохода-1» провели уникальный эксперимент – включили телекамеру и зафиксировали момент появления первых солнечных лучей. Во время дальнейшей работы кто-то вспомнил, что наступает Международный женский день. Свидетельствует Вячеслав Довгань:

«…Вместе с нами работало немало женщин, которые осуществляли инженерное и техническое обеспечение. И на ночной сеанс придут на свои рабочие места ведущие специалисты Вера, Галя и врач Ида Викторовна. И тогда появилось неожиданное предложение: нарисовать на поверхности Луны цифру «8», снять панораму и снимки вручить женщинам. О своей затее, по понятным причинам, решили начальству не докладывать. Сказано – сделано. Во время сеанса движения по предварительному расчёту сделали две соприкасающиеся окружности (развернув шасси на 360°), отошли назад и увидели на экране задуманный узор. Это произошло 9 марта в 00 ч 13 мин.

Убедившись, что всё получилось, сняли панораму, а фрагмент с теперь вечной «восьмёркой» вручили как необычный подарок женщинам. Космический автограф экипажа был принят с восторгом».

Впрочем, ресурс «Лунохода-1» не был бесконечным. В сообщениях ТАСС описание состояния его систем сменилось с «нормального» на «удовлетворительное», а в начале двенадцатого лунного дня (30 сентября 1971 года) пришлось признать, что связь прервалась. Общее время активного функционирования аппарата составило триста земных суток – втрое больше запланированного времени эксплуатации! Сеансы связи проводились 157 раз; «Луноход-1» прошёл 10 540 м.

Проблемы «Лунохода-2»

«Луноход-2» (Е-8 №204) был модифицирован с учётом полученного опыта. Прежде всего конструкторы прислушались к пожеланиям водителей и установили третью телекамеру на уровне роста человека, что расширило обзор впереди лежащей местности. Кроме того, была повышена частота передачи телевизионных изображений и существенно улучшена их чёткость. Кроме того, по предложению экипажа разработчики шасси ввели режим поворота на ходу, чего не было на первой машине.

8 января 1973 года «Луноход-2» отправился в космос в составе станции «Луна-21». Мягкую посадку станция совершила 16 января 1973 года в Море Ясности – в 172 км севернее места прилунения астронавтов корабля «Apollo 17». К сожалению, почти сразу выяснилось, что у нового аппарата отказала навигационная система. Экипажи потеряли возможность получать телеметрические показания по курсу, углам крена и дифферента, поэтому им приходилось работать «на глазок», ориентируясь исключительно по местному горизонту. Журналисты, присутствовавшие на сеансах связи, назвали происходившее «лунной акробатикой».

Неожиданную помощь экипажам «Лунохода-2» оказали американцы. В конце января в Институте космических исследований (ИКИ) проходило обсуждение результатов и перспектив изучения планет Солнечной системы. В ней принимала участие и делегация из США. В перерыве заседания один из американских учёных подошёл к конструктору ракетно-космической техники Олегу Ивановскому и незаметно положил в карман его пиджака фотографию с крупномасштабным изображением лунного района, сделанным при подготовке полёта «Apollo 17». Хотя экипажам не рассказали о карте, они получали достаточно информации, чтобы уверенно вести машину вперёд. Им даже удалось побить рекорд по пройденному расстоянию, установленному предыдущим аппаратом: в течение пяти лунных дней «Луноход-2» прошёл около 42 км.

Во время сеанса управления №411, который начался в ночь на 20 апреля, экипаж не заметил небольшой кратер – «Луноход-2» едва не свалился в него, и машину пришлось с особыми осторожностями выводить на ровную площадку. При этом открытая панель солнечной батареи задела внутренний склон кратера, и на её элементы насыпался грунт. Начал падать уровень зарядного тока, а сам аппарат перегревался. Связь с «Луноходом-2» окончательно прервалась 11 мая 1971 года.

В 1975 году был изготовлен 8ЕЛ №205, который в литературе называют «Луноходом-3». Помимо прочих модификаций, он имел стереоскопическую телевизионную систему, установленную в поворотном гермоблоке, который размещался на выносной штанге. «Луноход-3» прошёл полный цикл наземных испытаний, однако все силы причастных конструкторских бюро в то время направлялись на проект доставки марсианского грунта. В результате аппарат отправился в музей НПО имени С.А. Лавочкина, где находится по сей день.

Активная фаза советской программы изучения Луны была завершена в августе 1976 года запуском грунтозаборной станции «Луна-24». С тех пор ни один отечественный аппарат на ближайшее небесное тело не высаживался. В XXI веке эстафета перешла к китайцам – сейчас на обратной стороне Луны работает планетоход «Юйту-2», доставленный туда 3 января 2019 года станцией «Чанъэ-4».

---

Источники и литература:

1. Веселов А., Сологуб П., Федосеев С. ВНИИТрансмаш: создание лунного самоходного шасси // Космические адреса Санкт-Петербурга. Северная столица в истории космонавтики и ракетной техники / Под общ. ред. М. Охочинского. — СПб.: БГТУ «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф.Устинова, 2018
2. Довгань В. Лунная одиссея отечественной космонавтики. От «Мечты» к луноходам. – Ростов-на-Дону: Издательство Южного федерального университета, 2015
3. Железняков А., Шлядинский А. «Царь-ракета» Н-1. «Лунная гонка» СССР. – Москва: Эксмо, Яуза, 2016
4. Куприянов В. Главный конструктор самоходных шасси планетоходов. Жизнь и судьба Александра Леоновича Кемурджиана // Космические адреса Санкт-Петербурга. Северная столица в истории космонавтики и ракетной техники / Под общ. ред. М. Охочинского. – СПб.: БГТУ «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф.Устинова, 2018
5. Молотов Е. Мы «видели», как американцы садились на Луну… // Новости космонавтики. – 2005. – №8
6. Первов М. История отечественного ракетного оружия. Системы ракетно-космической обороны России создавались так. – М.: Авиарус-XXI, 2004
7. Передвижная лаборатория на Луне «Луноход-1» / Отв. ред. А. Виноградов. – М.: Наука, 1971
8. Планетоходы / Под ред. А. Кемурджиана. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1993
9. Постановление Совета министров СССР «Об обеспечении измерительными средствами работ по наблюдению за полетом объектов «Д» (№ 1241-632сс от 3 сентября 1956 г.) // Первый пилотируемый полет. Российская космонавтика в архивных документах. В 2-х книгах. Под редакцией В. Давыдова. Книга 1. Федеральное космическое агентство. – М.: Родина МЕДИА, 2011
10. Славин С. Тайны военной космонавтики. – М.: Вече, 2013
11. Советский космос. Специальное издание к 50-летию полета Юрия Гагарина / Шеф-редактор С. Кудряшов. – М.: ФГУ «Редакция журнала “Родина”», 2011
12. Хлебцевич Ю. Дальние космические прогнозы // Комсомольская правда. – 1957. – 26 июня
13. Хлебцевич Ю. Как будет покорена Луна // Юность. – 1957. – №8
14. Хлебцевич Ю. Седьмой континент // Знание – сила. – 1958. – №12
15. Шубин П. Объект Е-6. Луна-9, Луна-12. Сборник материалов. – Кемерово: Издатель П.Шубин, 2018