Хронология установки приборов на борту космического телескопа 5 страница

Вывод на траекторию полёта к Луне осуществлялся с промежуточной орбиты высотой 160-180 км. Все КА «Рейнджер» запускались РН «Атлас-Аджена».

В дальнейшем программа «Рейнджер» высококачественных съемок помогла американским специалистам сузить область поиска возможных мест посадки космического корабля «Аполлон».

Тщательный анализ изображений, полученных с аппаратов «Рейнджер», показал, что «морские» равнины не имеют никаких особенностей, кроме кратеров с ровными краями. Отсутствие валунов, крупных камней и расщелин позволило перейти к следующему этапу изучения Луны – мягкой посадке.

Американские станции серии «Сервейер». «Сервейер» (также встречается написание «Сервейор», «Сюрвейер»; Surveyor – топограф, инспектор) – первая лунная программа США, в рамках которой была осуществлена мягкая посадка американских станций на Луну. Основными задачами «Сервейора» являлось: исследования, связанные с решением ряда научных и технических вопросов создания КК «Аполлон»изучение несущей способности лунного грунта, процесса взаимодействия струи ЖРД с грунтом при посадке, отработка системы мягкой посадки. Предусматривались также проведение съёмки поверхности Луны, исследование химического состава и характеристик грунта, тепловых усло­вий на Луне.

«Сервейер-1» (рис. 7.24) был запущен к Луне 30 мая 1966 г. спустя 4 месяца после «Луны-9» по траектории прямого выведения. Он был оснащен четырьмя двигателями: тремя управляющими ЖРД с регулируемой тягой и одним (основным) твердотопливным двигателем торможения. После промежуточной коррекции с помощью управляющих двигателей была проведена подготовка к посадке. Основной тормозной двигатель был включен на расстоянии 75 км от поверхности Луны и, работая совместно с управляющими ЖРД, затормозил аппарат до скорости 70 м/с.

После выгорания топлива тяжелый тормозной двигатель был отделен, и на заключительном этапе спуска работали только управляющие двигатели, обеспечив почти полное торможение (зависание) аппарата на высоте 4 м. С этой высоты аппарат опускался в свободном падении при выключенных двигателях, чтобы свести к минимуму загрязнение и разрушение поверхности под действием истекающих газов. Амортизирующие стойки и сминаемые опоры на силовом каркасе смягчили ударную нагрузку. «Сервейер-1», первый аппарат этой серии, успешно совершил мягкую посадку на Луну (посадка 2 июня 1966 г. в Океане бурь (Oceanus Procellarum), кратер Флемстид). В течение последующих шести недель на Землю были переданы 11 237 изображений (две недели длилась лунная ночь и съемки не проводились), из которых почти все имели высокое разрешение и были выполнены в цвете с использованием светофильтров.

«Сервейер-2» запущенный 20 сентября 1966 г. был потерян 22 сентября 1966 г. в результате незапуска одного из трех управляющих двигателей, крушение произошло к юго-востоку от кратера Коперник.

Рис. 7.24. Автоматическая лунная станция «Сервейер-1»:

1 – солнечная батарея; 2 – малона­правленные антенны; 3 – контейнеры с электронным обору­дованием;

4 – антен­на посадочного ра­диолокатора; 5 – бак с топливом;

6 – дви­гатель мягкой посадки;

7 – посадочная опора с демпфером; 8 – сопло системы ориентации;

9 – ба­тарея; 10 – баллон с гелием;

11 – телевизионная камера. (Основной двига­тель для торможения при посадке на рис. отсутствует.)

Посадка «Сервейера-3» (запуск 17 апреля 1967 г.) 20 апреля 1967 г. в Океане бурь заставила персонал управления полетом поволноваться, поскольку лунная поверхность с высоким коэффициентом отражения, очевидно, внесла помехи в работу посадочного радиолокатора, что привело к двум подскокам аппарата перед отсечкой двигателей, первый раз до 10 м и второй раз до 3 м. В течение последующих двух недель лунного дня аппарат передал на Землю 6300 изображений района посадки. Среди них было много фотографий механического ковша-захвата, который погружался в грунт на глубину до 18 см. Полученная информация показала, что по структуре грунт на лунной поверхности аналогичен мокрому береговому песку на Земле и отвечает требованиям посадки пилотируемого аппарата. Позже астронавты космического корабля «Аполлон-12» совершили посадку на расстоянии около 400 м от станции «Сервейер-3», демонтировали и возвратили на Землю некоторые ее элементы для изучения влияния на конструкцию длительного пребывания в условиях Луны.

«Сервейер-4» (запуск 14 июля 1967 г.) был потерян 17 июля 1967 г. во время работы тормозного двигателя, когда внезапно прекратились все передачи с борта за 2,5 мин до столкновения с Луной. Крушение станции произошло в Центральном заливе (Sinus Medii).

Начиная с «Сервейера-5» (запуск 8 сентября 1967 г.), все аппараты этой серии оснащались альфа-анализаторами, содержащими радиоактивный источник (кюрий-252), для определения химического состава лунного грунта. Станция «Сервейер-5» совершила посадку 11 сентября 1967 в море Спокойствия (Mare Tranquillitatis).

«Сервейер-6» (запуск 7 ноября 1967 г.), совершивший посадку 10 ноября 1967 г. в Центральном заливе (Sinus Medii), после тщательного обзора места посадки был поднят с поверхности Луны с помощью управляющих двигателей, совершил боковой маневр на расстояние 2,5 м и повторную посадку для продолжения исследований.

В отличие от предыдущих полетов, проводившихся с целью изучения возможных мест посадки «Аполлона» в районе экватора, «Сервейер-7» (запуск 7 января 1968 г.), совершивший посадку 10 января 1968 г., был направлен в точку, расположенную в непосредственной близости к кромке кратера Тихо (Tycho) в южном материковом районе. После неудачной попытки развернуть альфа-анализатор он был принудительно опущен к поверхности с помощью ковша-захвата. С «Сервейера-7» было получено свыше 21 000 изображений, на некоторых из них видны два лазерных луча, генерированных станциями на теневой стороне Земли.

«Сервейеры» были рассчитанных на мяг­кую посадку с так называемой попадающей траек­тории. Масса КА на Земле 995-1037 кг, после посадки на Луну 279-286 кг. Высота ~ 3 м, размах опор шасси 4,27 м. В качестве силовой основы используется трубчатый каркас треугольного сечения, на котором монтируются панели СБ, антенны, ДУ, опоры шасси, научные приборы и пр. Панель СБ плошадью 0,85 м² (3960 элементов) обеспечивает на Луне мощность не ниже 57 Вт. Предусмотрены также подзаряжаемая серебряно-цинковая батарея ёмкостью 3800 Вт·ч и 2 неподзаряжаемые батареи (800-1000 Вт·ч). Радиотехническая система использует многоэлементную остронаправленную антенну и 2 ненаправленные антенны, дублированные приёмник и передатчик (выходная мощность 0,1 или 10 Вт). Пропускная способность телеметрической системы до 4,4 кбит/с, развёртка ТВ изображения при передаче через остронаправленную антенну – 600 строк.

Система управления и ориентации включает солнечные датчики, датчик Канопуса, инерциальный измерит, блок, программно-временное устройство, ра­диолокатор, доплеровский радиолокатор и радиолокационный высотомер. Испол­нительными органами служат микродвигатели, работающие на сжатом азоте. В качестве ТДУ используется РДТТ тягой 40 кН. Топливо смесевое: сополимер полибутадиена и акрилонитрила с присадкой алю­миния и перхлорат аммония. Для кор­рекции траектории КА на трассе «Зем­ля – Луна», его ориентации во время работы ТДУ и торможения на конечном участке спуска служат 3 верньерных ЖРД регулируемой тяги, один из которых установлен в карданном подвесе.

Все «Сервейеры» оснащены панорамными ТВ камерами. Имеется также «подлётная» ТВ камера (на «Сервейер-1, -2»), ковш-захват (на «Сервейер-3» – «Сервейер-7»), альфа-анализатор грунта (на «Сервейер-5» – «Сервейер-7»), магниты для определения наличия в грунте желе­за (на «Сервейер-4» – «Сервейер-7»).

Для запуска КА использовались РН «Атлас-Центавр», которые выводили его на геоцентрическую орбиту с высотой перигея 170км и высотой апогея ~400тыс. км с таким расчётом, чтобы КА пересек орбиту Луны в точке, где в тот момент находится Луна. Предусматривалась одна коррекция тра­ектории на трассе «Земля – Луна» примерно через 15 ч после старта. На рас­стоянии ~100 км от Луны по команде радиолокатора начиналась отработка цикла мягкой посадки (рис. 7.25).

Рис. 7.25. Схема спуска АМС «Сервейер»:

1 – ориентация; 2 – маневр за 30 мин до касания поверхности перед включением тормозного двигателя; 3 – по данным радиовысотомера (который выбрасывается из сопла тормозного двигателя) включается тормозной двигатель. С высоты 83,7 км и при скорости 9500 км/ч аппарат стабилизируется управляющими двигателями; 4 – тормозной двигатель прекращает работу и отделяется; с высоты 11700 м управление спуском обеспечивается управляющими тормозными двигателями; 5 – управляющие двигатели выключаются на рас стоянии 4,27 м от поверхности Луны при скорости 5,6 км/ч; 6 – космический аппарат совершает посадку со скоростью 12,8 км/ч на амортизирующие опоры

На расстоянии ~80 км включалась ТДУ, которая работала ~40 секунд и снижала скорость КА относитель­но Луны с 2,68 до 0,16-0,08 км/с. На расстоянии ~8 км ТДУ сбрасывалась. На расстоянии ~ 4 км верньерные ЖРД начинали работать по командам доплеровского радиолокатора и радиолокационного высотомера. На расстоянии 4,2 м ЖРД выключались (скорость КА относительно Луны в этот момент была не более 1,5 м/с). С этой высоты КА совершал свободное падение. Вертикальная составляющая скорости в момент контакта с грунтом не превышала 4 м/с. КА был рассчитан на работу на поверхности Луны до наступления ночи в районе посадки (как правило, через 14 сут после посадки); некоторые КА «Сервейер» возобновляли работу и в последую­щие дневные периоды.

По программе «Сервейер» была исследована лунная поверхность в предполагаемых районах посадки корабля «Аполлон» и было установлено, что она имеет достаточную прочность для посадки лунной кабины корабля. Обзорные телевизионные камеры дали важнейшую информацию, свидетельствующую о малом количестве обломков пород, которые могли бы помешать посадке пилотируемого аппарата.

При помощи панорамной телевизионной камеры, которыми были укомплектованы все Сервейеры, были получены около 86500 снимков поверхности Луны, солнца и планет после посадки на Луну.

Американские станции серии «Лунар Орбитер».Программа «Лунар Орбитер» (Lunar Orbiter) — серия из 5 автоматических миссий по исследованию Луны при помощи орбитальных аппаратов, осуществленных США в 1966-1967 гг. с целью картографирования лунной поверхности для поиска потенциальных участков посадки лунной кабины КК «Аполлон».

В задачи «Лунар орбитер» также входили: изучение метеорной и радиационной обстановки на трассе полёта и у Луны; исследование гравитационного поля Луныпо эволю­ции орбиты; отработка таких операций, как коррекция траектории на трассе Земля – Луна, перевод КА на селено-центрическую орбиту и её коррекция; трени­ровка персонала и юстировка оборудова­ния наземных станций управления КК.

Последним этапом подготовки к полетам космического корабля «Аполлон» была детальная съемка с орбиты местности в районе лунного экватора. Для этой цели были подготовлены пять искусственных спутников Луны «Лунар Орбитер», каждый из которых был оснащен фотографической системой. Аппараты запускались в период полетов «Сервейеров» и использовались также для выбора мест их посадки.

Масса «Лунар Орбитера» (рис. 7.26)386 кг, габариты (после раскрытия антенн и панелей СБ) 5,6×4 м. Система электропитания (на базе СБ) обеспечивала мощность 375 Вт; имелась аккумуляторная никель-кадмие­вая батарея (ёмкость 12 А·ч). В трёхос­ной системе ориентации использовались инерциальный измерительный блок, 12 солнеч­ных датчиков, датчик Канопуса, в ка­честве исполнит, органов – 8 микродви­гателей, работавших на сжатом азоте. КТДУ тягой 450 Н работала на четырёхокиси азота и аэрозине-50 (запас топлива в 122 кг обеспечивал работу КТДУ в течение 720 с, приращение скорости ~1000 м/с). Подача топлива вытеснительная. «Лунар Орбитер» был оснащён двумя передатчиками мощностью 10 и 0,5 Вт, командным приёмником, ненаправлен­ной антенной, вынесенной на штанге длиной 2,08 м, и остронаправленной антенной с параболическим отражателем, вынесенной на штанге длиной 1,32 м.

«Лунар Орбитер» выводились с помощью РН «Атлас-Аджена» на промежуточную геоцентрическую орбиту высотой 185 км, а через 21-35 мин ЖРД последней ступени РН включался повторно и переводил КА на трассу полёта к Луне. На этой трассе предусматривалась возможность двух коррекций траектории: через 15 и через 70 ч после старта. КТДУ включалась на торможение через 89,5 ч после старта и работала 9 мин 30 с, обеспечивая перевода «Лунар Орбитер» на начальную селеноцентрическую орбиту, при обращении по которой произ­водилась проверка фотоустановки. Начальные эллиптические орбиты обычно имели высоты периселения и апоселения соответственно 200 и 1850 км. После нескольких суток подготовки к фотосъемке КА переводился на орбиту с более низким периселением (высота периселения до 50 км) и на­чиналось фотографирование выбранных участков. Съёмка продолжалась при­мерно 14 сут. На каждом аппарате имелся запас пленки длиной 80 м на 210 кадров. Часть снимков обрабаты­валась на борту, негатив считывался и изображения передавались на Землю каждые 40 мин для экспресс-анализа с целью внесения (если это оказывалось необ­ходимым) коррекций в режим работы фотоустановки. Основная обработка сним­ков и передача их на Землю произво­дились по завершении фотографирова­ния и продолжались несколько недель. После передачи снимков «Лунар Орбитер» ещё в течение нескольких месяцев использовался для изуче­ния метеорной и радиационной обстанов­ки у Луны, исследования гравитационного поля Луны, а также для юстировки станций слежения и испытаний бортового обору­дования. После того как запас сжато­го азота в бортовой системе ориентации уменьшался до критического уровня, с Зем­ли подавалась команда на включение КТДУ для торможения КА с таким рас­чётом, чтобы он упал на Луну. Де­лалось это для очищения окололунного пространства, а также для освобожде­ния частотного диапазона, в котором велась связь с КА.

Рис. 7.26. Автоматическая станция «Лунар Орбитер»: 1 – теплозащит­ный экран; 2 – солнечный датчик гру­бой ориентации; 3 – бачок окислителя; 4 – каркас; 5 – детектор метеорных ча­стиц; 6 – программно-временное уст­ройство; 7 – ненаправленная антенна; 8 – датчик Канопуса; 9 – инерциальный измерительный блок; 10 – фотоуста­новка; 11 – платформа для монтажа оборудования; 12 – панель солнечных ба­тарей; 13 – объективы фотокамеры; 14 – теплоизолирующая крышка объективов; 15 – остронаправленная антенна; 16 – бачок горючего; 17 – микродвигатель си­стемы ориентации; 18 – корректирующая тормозная двигательная установка

ИСЛ «Лунар Орбитер-1» была запущена 10 августа 1966 г. Фотосъемка Луны с этой станции для разведки возможных мест посадки КК «Аполлон» производилась 18 - 29 августа 1966 г. С помощью камеры с высоким разрешением были получены непригодные (размытые) фотографии. Камера умеренного разрешения функционировала нормально, и, таким образом, 75% полетного задания было выполнено: сфотографированы возможные районы посадки корабля «Аполлон» общей площадью 41 500 км², 360 000 км² прилегающих и 5 200 000 км² отдаленных районов.

При полете ИСЛ «Лунар Орбитер-2» (запуск 6 ноября 1966 г.) 18 - 25 ноября 1966 г. были получены 184 снимка тринадцати возможных мест посадки корабля «Аполлон», остальные кадры охватывали прилегающие и отдаленные районы.

С помощью ИСЛ «Лунар Орбитер-3» (запуск 5 февраля 1967 г.) 15 - 23 февраля 1967 г. было получено 182 снимка, после чего отказал двигатель лентопротяжного механизма. В число фотографий входили изображения десяти возможных районов посадки корабля «Аполлон». На основании этих снимков производился уже не поиск, а выбор места посадки. Кроме того, были сфотографированы «Сервейер-1», 1 550 000 км² прилегающей и 650 000 км² отдаленной территории Луны. Этими исследованиями было завершено выполнение основной задачи обследования мест посадки аппаратов «Сервейер» и «Аполлон».

Исходя из этого, ИСЛ «Лунар Орбитер-4 и -5» (запуск 4 мая и 1 августа 1967 г. соответственно) были запущены на приполярные орбиты с целью проведения фотосъемки остальных областей Луны, а также обзора неэкваториальных районов посадки для аппаратов по предполагаемой, но впоследствии отмененной программе «Пост-Аполлон». При полетах «Лунар Орбитера-4» 11-26 мая 1967 г. было получено лишь 163 снимка, а с «Лунар Орбитера-5» 6-18 августа 1967 г. – всего 213 снимков.

Таким образом, всего было запущено пять «Лунар Орбитер». «Лунар Орбитер-2» и «Лунар Орбитер-3» позволили выбрать участки, при­годные для посадки лунной кабины. «Лунар Орбитер-4» предназначался для фотогра­фирования всей видимой стороны Лу­ны и некоторых районов невидимой стороны с целью составления карты Луны. «Лунар Орбитер-5» использовался в основном для фотографи­рования 36 участков на видимой сто­роне Луны, представляющих особый научный интерес, а также для фотографирования невидимой стороны Луны, главным образом обла­сти между 104° и 143° з. д., которые не были отсняты предыдущими «Лунар Орбитер».

Все 5 миссий были успешными, и 99 % поверхности Луны было сфотографировано с разрешением 60 м или лучше.

Первые 3 миссии были запущены на орбиты низкого наклонения, тогда как 4 и 5 миссия – на высокие полярные орбиты. «Лунар Орбитер-4» сфотографировал полностью видимую сторону Луны и 95 % её обратной стороны, а «Лунар Орбитер-5» завершил съемку обратной стороны и выполнил снимки со средним (20 м) и высоким (2 м) разрешением для 36 выбранных областей Луны.

С помощью ИСЛ «Лунар Орбитер» была также получена информация о микрометеоритной и радиационной обстановке, а слежение за их орбитами позволило составить подробную карту гравитационного поля Луны.

Кроме разобранных нами американских ИСЛ к Луне запускались еще две автоматические станции. Одна из них «Лунар Эксплорер-35», запущенной 19 июня 1967 г. РН «Торад-Дельта», изучала лунную ионосферу путем наблюдений прохождения радиосигналов при заходе спутника за Луну. Станция «Лунар Эксплорер-35» массой 104,3 кг находилась на селеноцентрической орбите с параметрами: высота в апогее 7750 км, высота в перигее 745 км, наклонение орбиты 146,3º, период обращения 692,3 мин.

С помощью ИСЛ «Лунар Эксплорер-35» проводилось ис­следование электромагнитных отражающих свойств различных участков лунной поверхности. С этой целью осуществлялся прием на Земле радиосигналов спутника, отраженных от поверхности Луны. Это позволяло делать косвенные заключения о составе и структуре поверхностных пород.

Второй спутник – «Эксплорер-49», запущенный 10 июня 1973 г. на почти круговую окололунную орбиту высотой 1000 км, был предназначен для проведения радиоастрономических наблюдений неба в те моменты, когда Луна защищает его от радио­шумов Земли.

В 1994 г. к Луне был отправлен КА «Клементина-1» (Clementine-1). Станция была запущена 25 января 1994 г. с полигона Ванденберг в Калифорнии с помощью РН «Титан-23G», переоборудованной в космический носитель из стратегической МБР.

Программа полета станции «Клементина-1» включала исследования Луны и астероида Географ.

АМС «Клементина-1» была совершенно необычный космический аппарат. Являясь с точки зрения баллистической схемы полета автоматической межпланетной станцией, она была создана не как межпланетная станция и не предназначалась для исследования небесных тел. АМС разработана специалистами Военно-морской исследовательской лаборатории по заданию Технического директората Организации по осуществлению СОИ (ныне — по защите от баллистических ракет) Министерства обороны США в рамках совместной с НАСА программы «Эксперимент с датчиками в дальнем космосе» (Deep Space Program Sensor Experiment, DSPSE). Станция была призвана испытать в длительном полете компоненты, которые могут быть использованы в военно-космических программах, а также продемонстрировать «конверсионное» использование военных технологий.

В полете «Клементины-1» испытывались (без нарушения Договора по ПРО) разработанные для обнаружения баллистических ракет сверхлегкие миниатюрные датчики и легкие компоненты КА, исследовано влияние космической радиации на микроэлектронные схемы.

Станция имела близкую к цилиндрической форму. Длина ее составляла 1,9 м, а диаметр – 1,14 м. С нижней стороны к аппарату был пристыкован твердотопливный разгонный двигатель Star-37 FM. На верхней стороне находился двигатель маневрирования тягой 50 кгс на монометилгидразине и азотном тетраксиде. Благодаря использованию легких металлов в пластических материалов сухая масса аппарата составляет всего 224 кг, а вместе с топливом двигательной установки – 423 кг. Семь датчиков «Клементины» разработаны Ливерморской национальной лабораторией им. Лоуренса и ее подрядчиками. В их число входят два звездных датчика с широким полем зрения (29"×43") и инерциальный измерительный блок с кольцевым лазерным гироскопом («Хонивелл Корп.»). Масса звездного датчика составляет 370 гр, а инерциального измерительного блока (гироскоп, акселерометры и компьютер) – 600 гр. Второй гироскоп – интерферометрический волоконно-оптический прибор фирмы «Литтон" – весил 650 гр.

AMС несла три оптические системы. Две из них предназначались для дистанционного зондирования в различных диапазонах инфракрасного излучения: камера близкого ИК-диапазона (Near Infrared Camera, "Эмбер инжиниринг") и камера высокого разрешения (High Resoution Camera), снабженная устройством компенсации сдвига изображения. Третья камера (Ultraviolet/ Visible Medium Resolution Camera) среднего разрешения предназначена для съемки в ультрафиолетовом и видимом диапазонах для минералогических исследований. Камера весила всего 440 гр. На борту «Кле-ментины» был установлен также инфракрасный лазерный локатор (лидар), предназначенный для измерения высоты полета над Луной. (По принципу своей работы лидар (Laser Image Detection And Ranging) сходен с радаром, однако вместо радиоволн использует лазерное излучение.) Длинноволновая ИК-камера (Long Wave Infrared Camera, «Эмбер инжиниринг») должна была использоваться для измерения теплового потока от Луны и Географа. Для обнаружения присутствия и исследования поведения в земном магнитном поле электронов и ионов предназначался телескоп массой всего 200 гр.

Помимо совершенных датчиков, «Клементина» была оснащена рядом других передовых систем, в число которых входили гиродины фирмы «Болл Аэроспейс», никель-водородные аккумуляторные батареи «Джонсон контролз» емкостью 15 А·ч с вдвое большим, чем у использовавшихся ранее аккумуляторов, запасом энергии на единицу массы, солнечные элементы («Эпплайд Солар Энержи Корпорейшн», арсенид галлия на германии, 300 Вт/м²) толщиной всего 0,14 мм, 32-битный процессор обработки видеоизображения с RISC-архитектурой («Теленетикс»), набор интегральных микросхем сжатия изображения («Матра-Маркони Спейс»), твердотельное устройство хранения данных емкостью в 1,9 Гбит («Сеакр инжиниринг») и фиксированная сотовая композитная остронаправленная параболическая антенна фирмы «Пасифик Рэйдомз».

19-20 февраля АМС «Клементина-1» сначала перешла на начальную эллиптическую орбиту, а затем на рабочую орбиту спутника Луны.

«Клементина» в течение 70 дней картографировала лунную поверхность с орбиты ИСЛ. Она полностью выполнила свою основную научную задачу – провела многоспектральную съемку поверхности естественного спутника нашей планеты. За два с половиной месяца станция передала на Землю свыше 1,6 млн снимков, что позволило составить полную карту поверхности Луны, включая некоторые полярные районы, которые еще не удавалось заснять в деталях. Самые первые снимки, полученные с «Клементины», были сделаны четырьмя камерами с высоты 1572 км: на них запечатлен район кратера Нансена, находящегося на северном полюсе Луны.

В ходе полета «Клементины» были получены десятки тысяч изображений высокого разрешения и температурных изображений среднего инфракрасного диапазона. При помощи лазерного высотомера построены топографические карты Луны. Анализ данных слежения за спутником позволил уточнить данные о гравитационном поле вблизи лунной поверхности. Телескоп заряженных частиц дал информацию о частицах солнечного и магнитосферного происхождения.

Данные с лазерного высотомера позволили построить почти глобальную топографическую карту лунной поверхности.

Другое важное открытие «Клементины» состоит в подтверждении существования крупнейшей ударной структуры на Луне – 2500-километрового южнополярного бассейна Айткена (Aitken Basin). Глубина этой гигантской впадины составляет 12 км, и она является наиболее крупным и глубоким из известных кратеров Солнечной системы.

Гравитационная съемка показала, что обнаруженные гигантские провалы лунной коры компенсируются подъемом плотных мантийных пород под каждым из ударных бассейнов.

Из-за ошибки бортового компьютера 7 мая станция «Клементина-1» не смогла выполнить вторую часть научной программы – пролет мимо астероида Географ, планировавшийся на ночь с 31 августа на 1 сентября, поэтому были продолжены серии военных экспериментов и испытаний 23 передовых технологий.

20 июля 1994 г. станция выполнила непредусмотренный программой пролет Луны и ушла на орбиту искусственной планеты. Возможность такого развития событий была известна, но неблагоприятный угол освещения КА Солнцем и недостаток электропитания воспрепятствовали маневрированию и не позволили изменить орбиту в достаточной степени для того, чтобы избежать этого.

Американская автоматическая станция Lunar Prospector – американская автоматическая межпланетная станция для исследования Луны, созданная в рамках программы НАСА «Discovery». Запущена 7 января 1998 г. ракетой-носителем «Афина-2» со стартовой площадки базы ВВС США на мысе Канаверал. Станция завершила работу 31 июля 1999 г.

АМС Lunar Prospector (рис. 7.27) была предназначена для глобальной съёмки элементного состава поверхности Луны, исследования её гравитационного поля и внутреннего строения, магнитного поля и выделения летучих веществ.

Рис. 7.27. Автоматическая межпланетная станция Lunar Prospector

Первые комплексные исследования поверхности Луны были проведены ещё в ходе экспедиций на кораблях «Аполлон». В 1994 г. американская АМС «Клементина» впервые составила глобальную карту элементного состава Луны и в частности обнаружила большие запасы льда на её южном полюсе, что очень важно для дальнейшего освоения спутника Земли. АМС Lunar Prospector должна была дополнить и уточнить изыскания «Клементины», а главное проверить наличие льда.

Основой конструкции КА является трёхгранная призма (половинка КА Iridium), к которой крепится внешняя цилиндрическая оболочка диаметром 1,40 и длиной 1,25 м. От цилиндра в направлениях, перпендикулярных оси, отходят три штанги научной аппаратуры длиной по 2,4 м. Масса заправленного КА – 295 кг. Станция стабилизировалась вращением вокруг продольной оси. Система энергопитания включала смонтированные на цилиндрической оболочке солнечные элементы с выходной мощностью 206 Вт и никель-водородные аккумуляторные батареи. В системе управления и обработки данных отсутствовал бортовой компьютер. Станция работала по командам, выдаваемым из центра управления, который был оборудован в Исследовательском центре имени Эймса. Связь со станцией осуществлялась через передатчик и приёмник диапазона S, работающие через всенаправленную антенну или антенну среднего усиления MGA, которые находятся на верхнем днище аппарата.

Научная аппаратура АМС состояла из пяти приборов:

– электронный рефлектометр ER, а также магнитометр MAG служили для обнаружения остаточного магнитного поля и возможного железного ядра Луны;

– нейтронный спектрометр NS фиксировал нейтроны, выбиваемые из поверхности Луны ядрами космических лучей, и определял их энергии. По спектру нейтронов можно установить наличие в грунте водорода, а значит и воды. Аналогичная методика впоследствии нашла большое применение на Марсе (прибор HEND на АМС Mars Odyssey и др);

– гамма-спектрометр GRS предназначен для обнаружения 56 основных элементов лунной коры, в том числе калия и фосфора, титана, кремния, алюминия и железа, по их флюоресценции под жёстким излучением Солнца;

– альфа-спектрометр APS предназначен для поиска газов, выделяющихся из лунной поверхности в результате тектонических или вулканических явлений – азота, окиси углерода, углекислого газа и радона, и взаимодействия этих явлений с едва заметной лунной атмосферой.

Камеры видимого диапазона на станции нет. Это объясняется с одной стороны тем, что Луна давно и детально отснята, а с другой – тем, что разместить камеру на таком лёгком аппарате с жёсткими ограничениями по энергетике и радиокомплексу было невозможно.

Траектория полёта Lunar Prospector. После запуска 7 января 1998 г. станция 11 января вышла на высокоэллиптическую полярную окололунную орбиту, а спустя ещё несколько дней сформировала рабочую круговую орбиту высотой около 100 км, выбранную таким образом, чтобы АМС как можно меньше заходила в тень Луны.