Полеты на Луну
В космическом пространстве все тела находятся в непрестанном движении. Планеты движутся вокруг Солнца, а вокруг планет движутся их спутники - луны. Изучением этого движения занимается особая наука - небесная механика.
Движение любого космического аппарата, как и любого небесного тела, совершается по законам небесной механики. Оно строго подчинено закону инерции и закону всемирного тяготения. В то же время сила тяготения (в частности, сила притяжения Земли) является главным препятствием на пути человека в космос. Чтобы совершить космический полет, надо преодолеть эту силу. Но как? Скоростью!
Увеличивая скорость тела, можно достичь такой ее величины, при которой запущенное тело не упадет обратно на Землю, а станет ее спутником. Различают три космические скорости.
Первая космическая скорость - это такая минимальная начальная скорость, при достижении которой запущенное тело становится искусственным спутником Земли. Вблизи земной поверхности (при отсутствии атмосферы) она составляет 7,9 км/с.
А что произойдет, если в момент отделения космического аппарата от ракеты-носителя его скорость превысит первую космическую?
Тогда он будет обращаться вокруг Земли не по круговой, а по вытянутой - эллиптической орбите. Дальнейшее увеличение скорости может привести к тому, что эллиптическая орбита разомкнется - станет параболой - и наш космический посланец удалится в межпланетное пространство, превратится в спутник Солнца. Для этого ракета должна развить вторую космическую скорость - 11,2 км/с. Ее еще называют скоростью освобождения, или критической скоростью.
Нетрудно догадаться, к чему может привести дальнейшее наращивание скорости. При достижении скорости 16,7 км/с вблизи Земли (в направлении ее орбитального движения) ракета разорвет цепи солнечного тяготения и навсегда улетит за пределы Солнечной системы в межзвездное галактическое пространство. Эта скорость называется третьей космической скоростью.
Как известно, в земных условиях изменение скорости может не вызвать изменения направления движения. Например, автомобилист может ехать по одной и той же дороге с разными скоростями.
А в космосе?
Там дело обстоит совсем иначе. Чтобы изменить направление полета или совершить маневр, необходимо изменить скорость космического корабля. Достаточно сообщить кораблю кратковременное ускорение, и он сразу же изменит направление движения, то есть перейдет на другую орбиту.
Таким образом, форма орбиты, или, попросту говоря, направление движения, космического аппарата всецело зависит от скорости, которую ему сообщила ракета-носитель к моменту окончания работы двигателей. И поэтому орбиты бывают четырех видов: круговые, эллиптические, параболические или гиперболические. По параболическим орбитам движутся космические аппараты, достигшие второй космической скорости, по гиперболическим - третьей. Заметим, что по таким же орбитам совершается движение всех небесных тел.
В 1958 году в Советском Союзе была создана космическая ракета, способная полностью преодолеть силу земного притяжения. Запуском этой ракеты было положено начало полетам к Луне.
2 января 1959 года в сторону Луны стартовала первая советская космическая ракета. В конце участка разгона ее последняя ступень достигла второй космической скорости (а затем превысила ее) - 11,2 км/с. Как известно, такая скорость необходима для полного преодоления силы земного притяжения и полета в межпланетное пространство.
После выхода ракеты на траекторию, близкую к расчетной, от нее отделилась автоматическая межпланетная станция (АМС) "Луна-1". Это была небольшая научная космическая лаборатория (она весила 361 кг), оснащенная измерительной аппаратурой, радиопередатчиками и источниками электропитания.
4 января 1959 года в 5 часов 59 минут по московскому времени (все последующие события тоже даются по московскому времени) автоматическая станция пролетела над северным полушарием Луны и, навсегда покинув сферу земного тяготения, вышла на околосолнечную орбиту - стала первой искусственной планетой. Люди назвали ее "Мечтой" в знак свершения дерзкой мечты человечества.
12 сентября 1959 года в Советском Союзе была запущена вторая космическая ракета. Ученые точно рассчитали время ее старта, направление запуска, начальную скорость, и ракета двигалась прямо на цель. Этой целью была Луна.
14 сентября 1959 года в 0 часов 2 минуты 24 секунды автоматическая станция "Луна-2" и последняя ступень ракеты достигли поверхности Луны.
Радиоастрономические наблюдения подтвердили тот факт, что местом падения "лунника" действительно является восточная окраина Моря Дождей, окаймленная Апеннинами. Именно где-то здесь, около кратера Автолик, можно будет разыскать вымпелы, изготовленные в Ленинграде на Монетном дворе и доставленные на Луну нашим космическим посланцем.
В ознаменование этого научно-технического достижения то место на Луне, куда "Луна-2" доставила наши вымпелы, было названо Заливом Лунника.
Магнитные измерения, произведенные "Луной-2", показал, что наш спутник практически не имеет собственного магнитного поля и радиационного пояса. Окололунное пространство почти не отличается от межпланетного пространства.
Миллионы лет назад приливное воздействие Земли на Луну привело к тому, что период ее вращения вокруг оси сравнялся с продолжительностью обращения по орбите, и Луна как бы "замерла в неподвижности". С той поры наш спутник так и остался повернутым к Земле одной стороной, а его противоположное полушарие оказалось недоступным для наземных наблюдений.
4 октября 1959 года на лунную трассу устремилась третья советская космическая ракета. После того как последняя ступень ракеты вышла на расчетную траекторию, от нее отделилась автоматическая станция "Луна-3". Ей предстояло совершить сложный полет по облетной траектории вокруг Луны, во время которого она должна была сфотографировать обратную сторону нашего спутника.
Когда 7 октября станция, огибая Луну, вышла на линию Луна-Солнце, с Земли была подана команда, по которой станция повернулась так, чтобы объективы фотоаппаратов оказались направленными на Луну. По второй команде "Луна-3" приступила к съемке.
Всего на снимках было выявлено 499 различных образований лунного рельефа. И хотя первая фотография обратной стороны Луны была далека от совершенства, но ее по праву назвали фотографией века! После полета "Луны-3" более 1/3 невидимой стороны Луны осталась еще необследованной. Досъемку этой таинственной области совершила 20 июля 1965 года советская автоматическая станция "Зонд-3".
Главный сюрприз, который преподнесла ученым обратная сторона Луны,- это почти полное отсутствие "морей". Если на видимом полушарии они занимают около 40% лунной поверхности, то на противоположном - менее 10%. В западном секторе невидимого полушария находится совсем небольшое кратерное Море Москвы с Заливом Астронавтов, в восточном - Море Восточное, в центральной части - Море Мечты. Море Восточное вполне сравнимо с Морем Дождей на видимой стороне Луны. И, как считают ученые, Море Восточное, как и Море Дождей, тоже ударного происхождения - образовалось в результате падения малого небесного тела (астероида или кометного ядра). Только оно появилось на Луне, видимо, в более позднюю эпоху.
Наиболее интересное открытие, сделанное по снимкам станции "Зонд-3",- это обнаружение на обратной стороне Луны неглубоких мореподобных образований. Они представляют собой достаточно обширные впадины, не затопленные лавой и достигающие в поперечнике нескольких сотен километров. Дно у них светлое, материкового типа, усеянное мелкими кратерами. Подобные депрессии (впадины) получили название талассоидов, то есть мореподобных. В центральной зоне обратной стороны Луны расположен один из самых больших лунных талассоидов - Королев, поперечник которого около 400 км.
Таким образом, изучение снимков обратной стороны Луны позволило ученым-селенологам сделать очень важный и бесспорный вывод об асимметрии лунных полушарий. Северный и южный материковые щиты, разделенные на видимом полушарии Луны "морским" ландшафтом, на ее обратной стороне образуют сплошной массив. Важнейшая особенность поверхности обратной стороны Луны - это наличие глобального материкового покрова. А расположенные на ней "моря" представляют собой не более как замкнутые внутриматериковые образования.
В программе подготовки полета человека на Луну особое внимание уделялось разведке лунной поверхности с близкого расстояния. Некоторые зарубежные ученые утверждали, что лунные "моря" покрыты толстым слоем пыли... Поэтому возникали опасения за судьбу лунного экипажа. Ведь если такой слой действительно существует, то тяжелый космический корабль завязнет в нем, и космонавты не смогут вернуться на Землю.
Правда, радиоастрономические исследования лунной поверхности, которые проводили советские ученые, опровергали "пылевую гипотезу". Но радиоастрономия в ту пору была наука еще совсем молодая, и, как всегда бывает в таких случаях, поначалу ей не слишком доверяли. А структуру верхнего покрова Луны надо было знать точно, наверняка. Ведь от этого будет зависеть конструкция посадочного устройства ракеты и, в конечном счете, благополучие и жизнь людей, впервые дерзнувших совершить полет на Луну.
3 февраля 1966 года в 21 час 45 минут 30 секунд по московскому времени советская станция "Луна-9" впервые совершила мягкую посадку на Луну. Прилунение состоялось! Местом прибытия станции была западная окраина Океана Бурь.
Через 7 часов после посадки "Луна-9" приступила к "обзору" лунного ландшафта и передаче его изображений на Землю.
Здесь очень важно отметить, что на Луне возле станции не было обнаружено даже следов пыли. Той самой пыли, о которой столько писали фантасты и которая действительно могла стать причиной гибели экипажа, дерзнувшего опуститься на сыпучую гладь лунного "моря".
Самым же важным результатом полета станции "Луна-9" следует признать то, что впервые была практически доказана возможность посадки на лунный грунт.
Полет "Луны-9" явился важным этапом в развитии космической техники и подготовке полета человека на Луну. Большая доля труда в успешное осуществление этой задачи была вложена академиком Сергеем Павловичем Королевым (1907-1966), который немного не дожил до того памятного февральского дня... По предложению наших ученых район посадки "Луны-9" в Океане Бурь, западнее кратеров Рейнер и Марий, получил название Равнина Прилунения.
Коротцев О.Н.
