Вчера компания Northrop Grumman, главный подрядчик NASA по строительству лунного транспорта для программы Artemis, презентовала Lunar Terrain Vehicle — автомобиль, на котором высадившиеся на спутник астронавты смогут передвигаться по поверхности. В связи с этим мы решили посмотреть, какие аппараты передвигались (и передвигаются) по поверхности Луны и какими технологическими особенностями должна обладать техника, чтобы сохранить работоспособность в не самых благоприятных условиях.
Луноходы
Первым аппаратом, который покатался по поверхности Луны, стал «Луноход-1». Он же стал вообще первым планетоходом в истории человечества, то есть устройством, которое свободно перемещалось по поверхности другого небесного тела.
Конец 1960-х был временем напряженной лунной гонки. Для СССР, который выиграл на старте, первым запусти искусственный спутник и космонавта, очень важно было и на Луне оказаться впереди. Для США оставалась последняя осуществимая возможность заявить о себе в космическом соревновании.
Для подготовки самих луноходов и инженеров, которым предстояло ими управлять, под Симферополем построили испытательный полигон. На нем отрабатывали операции, которые аппаратам предстояло совершать на спутнике. Старт аппарата «Луноход-1» состоялся 19 февраля 1969 года, однако закончился катастрофой. На 51,4 секунды полета разрушился головной обтекатель ракеты-носителя «Протон». Эта авария позволила США выиграть лунную гонку, в июле того же года отправив на спутник астронавтов. «Луноход-1» был доставлен на спутник межпланетной станцией «Луна-17» спустя год. Он совершил посадку в Море Дождей 17 ноября 1970 года и проработал чуть больше 10 месяцев.
«Луноход-1» был оборудован восемью колесами с независимыми подвеской и приводами, которые обеспечивали ему нулевой радиус разворота на месте и 2,7 м на ходу. Машина могла преодолевать уклоны в 27 градусов, трещины шириной до 1 метра и выступы высотой 35 сантиметров. Передвигаться луноход мог вперед и назад со скоростями 2,0 и 0,8 км/ч. Управление им было нетривиальной задачей для операторов. Изображение с камеры (их было две — основная и резервная) передавалось с задержкой 5 секунд, поэтому оператором нужно было «действовать на опережение». Кроме того, само по себе изображение передавалось не движущейся картинкой, а, скорее, набором фотоснимков, которые держались на экране по 20 секунд. Да и сама по себе картинка была набором светлых и темных пятен, в которых приходилось угадывать очертания лунного рельефа. А когда солнце находилось высоко и тени исчезали, то изображение сливалось в сплошное белое пятно — и работу лунохода приходилось останавливать на 2–3 дня.
Энергией аппарат обеспечивали два источника питания. Во время «лунной ночи» (длится 14 земных суток, температура в это время подает до –170 градусов) аппарат «подогревался» радиоизотопным источником энергии на полонии-210. Когда над спутником всходило солнце, в дело вступали солнечные батареи — порядка 2–3 земных дней уходило на то, чтобы зарядить от них луноход.
За время работы «Луноход-1» передал на Землю более 20 тысяч снимков, провел сотни тестов лунного грунта и 25 рентгенологических анализов. Было точно измерено расстояние от Земли до Луны.
В сентябре 1971 года температура внутри корпуса лунохода резко упала — радиоизотопный источник тепла выработал свой ресурс. Аппарат перестал выходить на связь, и 4 октября было объявлено о завершении его миссии.
Спустя полтора года — в январе 1973 — на Луну сел спускаемый аппарат станции «Луна-21», который доставил на спутники «Луноход-2». Конструктивно он практически не отличался от первого. Вместо кремниевой солнечной батареи была установлена арсенид-галлиевая, обеспечивавшая бо́льшую мощность. Была добавлена выносная камера, располагавшаяся на уровне глаз человека, что облегчило операторам управлением аппаратом. Однако при посадке было повреждено навигационное оборудование, поэтому ориентироваться приходилось по Солнцу и звездам. Ну и по неофициально полученным картам с «Аполлона-17», ведь «Луноход-2» работал в 172 км от места его посадки.
«Луноход-2» проработал на поверхности четыре месяца, пройдя за это время порядка 40 километров. Дальнейшую работу остановил перегрев аппаратуры. Попав в кратер с рыхлым грунтом, машина зачерпнула солнечной панелью немного грунта. Впоследствии, когда батареи закрывали на ночь, этот грунт попал внутрь и стал теплоизолятором. 4 июня 1973 года миссия аппарата закончилась. За время работы он передал на Землю тысячи фотографий Луны, определен состав лунного грунта, проведена первая маршрутная съемка магнитного поля у поверхности спутника.
В 1977 году планировался запуск «Лунохода-3», но он не состоялся. Следующий раз что-то проедет по поверхности Луны только через почти сорок лет.
Юйту
В 2013 году Китай стал третьей после СССР и США страной, которая прилунила свой аппарат. Миссия «Чанъэ-3» доставила на спутник «Нефритового зайца» — луноход «Юйту».
Энергию «Юйту» получал, как и советские «Луноходы», от солнечной батареи, а холод лунной ночи переживал за счет изотопного источника тепла на плутонии-238. Аппарат был оборудован двумя навигационными и двумя панорамными камерами, установленными на полутораметровой мачте. Для предупреждения столкновений спереди поставили две камеры Hazcam. Научные приборы включали георадар и два спектрометра.
В январе 2014 года стало известно о поломке лунохода. Аппарат больше не мог передвигаться, однако продолжал работать в статическом положении. «Юйту» посылал сигналы до 2016 года, когда было официально объявлено об окончании миссии.
3 января 2019 года на Луну прибыл «Юйту-2» — он стал первый луноходом на обратной стороне спутника. Первоначально предполагалось, что активный режим работы аппарата составит три месяца, но он продолжает бороздить лунные просторы уже больше двух лет.
«Юйту-2» проводит изучает лунный грунт, ландшафт местности, ищет полезные ископаемые и измеряет уровень нейтронной радиации на поверхности спутника.
А мы ждем, когда на Луну снова ступит нога человека.