Сборная бумажная модель Советские автоматические лунные станции «Луна-1» и «Луна-2»

«Луна-1» — советская автоматическая межпланетная станция (АМС) для изучения Луны и космического пространства. Первый в мире космический аппарат, достигший второй космической скорости, преодолевший притяжение Земли и ставший искусственным спутником Солнца.

2 января 1959 осуществлён пуск ракеты-носителя «Восток-Л», которая вывела на траекторию полёта к Луне АМС «Луна-1». Это была траектория сближения, без использования старта с орбиты. В массовой советской печати того времени эта АМС называлась «первая советская космическая ракета». Станция также имела названия «Луна-1Д» и «Мечта».

Ракета стартовала вертикально. Во время полета программный механизм автоматически изменял направление тяги двигателя таким образом, что в конце участка разгона направление скорости имело с горизонтом заданный угол.

Для достижения второй космической скорости ракета была снабжена третьей ступенью (блок «Е»), с двигателем РД0105, созданным в Воронеже на предприятии «Конструкторского бюро химавтоматики» (КБХА).

В целях полёта ставилась задача достижения станцией поверхности Луны. Попадания не произошло, так как в циклограмму полёта закралась ошибка: при выдаче команды на отсечку двигателя третьей ступени (блока «Е»), которая выдавалась с Земли, не было учтено (уже довольно значительное) время прохождения сигнала от командного пункта до станции. Носитель и вся бортовая аппаратура станции отработали правильно. На выполнении бортовых экспериментов указанная наземная ошибка не сказалась. Среди выдающихся научных результатов, полученных в ходе полёта «Луны-1», можно отметить следующие:

При помощи бортового магнитометра впервые был зарегистрирован внешний радиационный пояс Земли.

При помощи ионных ловушек и счётчиков частиц были осуществлены первые прямые измерения параметров солнечного ветра. Был обнаружен ионизованный газ в межпланетном пространстве. На расстояниях 20-25 тыс. км от поверхности Земли измеренная концентрация его составила ок. 700 частиц в см³, а на расстояниях 100—150 тыс. км — ок. 300—400 частиц в см³.

Астрономы Иосиф Самуилович Шкловский и Владимир Гдалевич Курт предложили использовать «оптическое» доказательство, что ракета летит к Луне, взрывом испарив на борту аппарата 1 кг натрия и создав искусственную комету. Был успешно выполнен эксперимент по созданию искусственной кометы. 3 января в 3:56:20 по московскому времени, на расстоянии в 119500 км от Земли из станции было выпущено облако паров натрия (1 кг); рассеиваясь в вакууме, облако светилось оранжевым светом в течение нескольких минут и наблюдалось с Земли как слабая звезда 6-й величины в созвездии Девы, примерно в середине треугольника, образованного звездами Арктуром, Спикой и Весов. Искусственная комета была сфотографирована на Горной станции Главной астрономической обсерватории АН СССР вблизи Кисловодска Мстиславом Николаевичем Гневышевым.

Было установлено отсутствие у Луны значительного магнитного поля.

Исследование магнитного поля с помощью космической ракеты показало, что замеренная напряженность поля убывает с высотой быстрее расчетной, достигая минимума 400 γ (I γ = 10-5 эрстеда) на расстоянии 20 800 км от центра Земли; затем она возрастает до 800 γ на расстоянии 22 000 км и далее медленно убывает. Наличие максимума напряженности приводит к важному выводу о том, что даже при спокойном состоянии Солнца на расстоянии 21000—22000 км находится внеионосферная токовая система.

Представитель разработчика системы радиоуправления, выставляя 1 января плоскость антенн РУП-А, ошибся по углу места на 2°, выставив 44° вместо 42. Его никто не проконтролировал — влияние праздника. Во время полета данные от пеленгатора в счетно-решающее устройство поступали исправно, но параметр по углу места все время шел с ошибкой, воспринимаясь как отклонение ракеты вниз от расчетной траектории. Поэтому счетно-решающее устройство не выключало двигатель центрального блока, ожидая, пока данные по углу места не придут в пределы допуска. Из-за ошибки по углу места в 2°, допущенной при работе наземных радиотехнических средств пеленгации и управления ракетой, двигатель блока «Е» выключился позже назначенного момента, что и послужило причиной промаха. Конечная масса блока «Е» вместе с космическим аппаратом «Луна-1» составляла 1472 кг. Полезный груз (361,3 кг) включал научную и измерительную аппаратуру, четыре радиопередатчика и источники электропитания, размещенные в отделяемом аппарате и на блоке «Е». «Луна-1» несла вымпелы: сферический из стальных пятиугольных элементов с зарядом взрывчатого вещества внутри шара для их разброса и в виде капсулы, заполненной жидкостью, в которой размещались алюминиевые полоски. Оба имели обозначение, указывающее государственную принадлежность аппарата, месяц и год его запуска. После выключения двигателя произошло отделение контейнера с научной аппаратурой. На высоте 1500 км скорость ракеты относительно центра Земли несколько превышала 10 км/сек, на высоте 100 000 км она равнялась примерно 3,5 км/сек.

4 января в 5:57 по московскому времени «Луна-1» прошла на расстоянии 6000 километров от поверхности Луны и вышла на гелиоцентрическую орбиту. В период наибольшего сближения ракета находилась на небесной сфере выше Луны и несколько правее ее, если смотреть с Северного полушария Земли. В этот момент ракета находилась на небесной сфере между звездами Спика и Весов. После прохождения около Луны космическая ракета продолжала удаляться от Земли, скорость ее относительно центра Земли продолжала убывать, приближаясь к 2,1 км/сек. Гравитационное поле Луны изменило траекторию АМС, но не смогло её притянуть к себе.

7—8 января 1959 года и позже, когда ракета находилась на расстояниях порядка 1 млн. км и более, влияние Земли на ракету стало настолько слабым, что движение ракеты стало в основном определяться силой тяготения Солнца. Несмотря на то, что станция в Луну не попала, АМС «Луна-1» стала первым в мире космическим аппаратом, достигшим второй космической скорости, преодолевшим притяжение Земли и ставшим искусственным спутником Солнца. Таким образом, в целом полёт можно охарактеризовать как частично успешный, рекордный для своего времени и весьма плодотворный с научной точки зрения. Наклон орбиты искусственной двойной планеты (блок «Е» и отделившаяся от неё «Луна-1») к плоскости эклиптики составляет около 1°, эксцентриситет 0,148, минимальное и максимальное расстояние от Солнца соответственно 146,4 млн. км и 197,2 млн. км. Период обращения искусственной планеты — примерно 450 суток. Относительные скорости отделения были невелики и поэтому блок «Е» и отделившаяся от неё «Луна-1» находятся на близких орбитах.

Поначалу американцы усомнились в существовании АМС, поскольку даже крупнейшая радиообсерватория в Джодрелл-Бэнк (Чешир, Англия) не «слышала» его. Однако антенна диаметром 26 м лаборатории реактивного движения (JPL) (Пасадина, Калифорния, США) нашла «Луну-1», приняв слабый сигнал через восемь часов после того, как аппарат пролетел мимо Луны.

В начале сентября 1959 года, когда станция была в афелии, она приблизилась к орбите Марса на расстояние порядка 15 млн. км, т. е. примерно в 4 раза ближе, чем Земля в периоды великих противостояний.

Ари Абрамович Штернфельд оценил, что станция должна вернуться к Земле в 2109 году, если за это время притяжение планет не изменит период её обращения.

---

«Луна-2» — советская автоматическая межпланетная станция (АМС), впервые в мире достигшая поверхности Луны. Второй из признанных успешными запусков в рамках советской космической программы «Луна».

После того, как АМС «Луна-1» достигла окрестностей Луны, но не попала в неё, ОКБ-1 продолжило попытки достижения Луны с помощью ракеты-носителя «Восток-Л» и АМС того же типа, что и «Луна-1», с незначительными изменениями.

Запуск 18 июня 1959 года окончился аварией: на 153 секунде полёта произошёл отказ гирогоризонта в системе управления ракеты-носителя, в результате чего ракету пришлось подорвать.

Следующую АМС серии пытались запустить трижды, но каждый раз возникали неполадки:

6 сентября запуск был отменён на этапе подготовки из-за сброса автоматики;

8 сентября возникли проблемы с наддувом бака окислителя центрального блока ракеты-носителя, в результате чего было пропущено «стартовое окно»;

9 сентября при попытке запуска снова произошёл сбой автоматики: после зажигания не прошла команда «главная».

После третьей неудачи ракета вместе с АМС была снята со старта.

12 сентября 1959 года в 09:39:42 по московскому времени (UTC+3) был успешно осуществлён запуск следующей АМС серии, получившей название «Луна-2». В советской массовой печати того времени эта АМС называлась «вторая советская космическая ракета». Это была траектория сближения без использования старта с орбиты.

14 сентября 1959 года в 00:02:24 станция «Луна-2» впервые в мире достигла поверхности Луны в районе Моря Дождей вблизи кратеров Аристилл, Архимед и Автолик.

Аппарат не имел собственной двигательной установки. Из научного оборудования на нём были установлены сцинтилляционные счётчики, счётчики Гейгера, магнитометры, детекторы микрометеоритов. Одним из основных научных достижений миссии было прямое измерение солнечного ветра. Впервые была превышена вторая космическая скорость.

Станция врезалась в Луну со скоростью 3,3 км/сек, предположительно образовав кратер диаметром от 15 до 130 метров. Попадание в Луну было подтверждено прекращением радиосвязи со станцией и наблюдением с советских и иностранных обсерваторий, сфотографировавших пылевое облако над местом падения.

«Луна-2» несла два вымпела, выполненных в виде шаров из нержавеющей стали, каждый из которых был составлен из 72 пятиугольных сегментов: 12 правильной формы, на поверхности которых были отчеканены герб СССР и надпись «СССР», и 60 неправильной формы с пятиконечной звездой, надписью «СССР» и датой запуска. Пятиугольники были отчеканены на Ленинградском монетном дворе. В связи с неудачами первых попыток попадания в Луну, их пришлось изготовить в пяти вариантах под разные даты запуска. Вымпел диаметром 150 мм был установлен на третьей ступени ракеты; второй, диаметром 90 мм, на самой станции. Шары были полыми и содержали внутри заряд взрывчатки с ударным взрывателем, срабатывающим при столкновении с поверхностью Луны. Энергия взрыва должна была погасить скорость падения у части фрагментов вымпела, в результате чего они, предположительно, попали на поверхность Луны без значительных повреждений.

Часть Моря Дождей к северу от района падения станции получила название Залив Лунника.

В 1958 году третьей Советской антарктической экспедицией был открыт и обследован выступ ледяного Берега Отса в Восточной Антарктиде, который впоследствии был назван мыс Лунник в честь советской автоматической межпланетной станции «Луна-2».

Советский Союз демонстрировал модель «Луны-2» и ступени ракеты на технических выставках в Европе. ЦРУ удалось получить неограниченный доступ к моделям для изучения вероятных характеристик ракеты-носителя.

15 сентября 1959 года председатель Совета министров СССР Никита Хрущёв подарил президенту США Дуайту Эйзенхауэру копию сферического вымпела, доставленного на Луну; эта копия хранится в музее Эйзенхауэра в Абилине (штат Канзас).Ещё одна копия вымпела хранится также в музее Канзасского центра космосферы и космоса.

По-видимому, именно копия лунного вымпела упоминается в написанной вскоре после запуска «Луны-2» песне Александра Галича «Леночка», один из героев которой, дружественный Советскому Союзу эфиопский принц (вымышленный), на приёме в ЦК КПСС «сидит с моделью вымпела».