Сервейер-1

Запуск ракеты-носителя «Атлас-Центавр» с «Сервейером-1» на борту

«Сервейер-1», снятый орбитальным аппаратом LRO в 2009 году

Тень от «Сервейера-1» на лунной поверхности

Лунный грунт под опорой «Сервейера-1»

Схема аппарата «Сервейер» в посадочной конфигурации. 1 — тарели посадочных опор; 2 — краш-блоки из алюминиевых сот; 3 — антенны радиовысотомера и доплеровского измерителя скорости; 4 — маневровый ЖРД; 5 — спектрометр обратного рассеяния альфа-частиц (отсутствовал в первых четырёх аппаратах серии «Сервейер»); 6 — всенаправленные конические антенны; 7 — телекамера; 8 — планарная антенная решётка; 9 — узел позиционирования антенны и солнечной батареи; 10 — сенсор солнечной батареи; 11 — солнечная батарея; 12 — узел разблокировки посадочных опор

Среди целей миссии «Сервейер-1» значились:

• изучение лунного рельефа;
• исследование гравитационного поля Луны;
• изучение различных физических условий на лунной поверхности;
• телесъёмка поверхности Луны.

Серия космических аппаратов «Сервейер» была разработана с целью совершения мягкой посадки на Луну. Рама аппарата сделана из тонкостенных алюминиевых труб. Она представляет собой треножник из трёх посадочных опор длиной 4,3 м с амортизаторами и тарелями. Подошвы опорных тарелей и амортизирующие блоки, укреплённые на каждой опоре, выполнены из алюминиевых сот, за счет деформации которых поглощается энергия посадочного удара. В двух отсеках с контролируемой температурой размещена электронная аппаратура, на вертикальной мачте высотой 1 м, укреплённой на вершине треножника, находятся солнечная батарея и планарная узконаправленная антенная решётка[1].

Аппарат имел основной тормозной твердотопливный двигатель и три служащих для управления посадкой жидкостных двигателя, а также двигатели ориентации, питаемые сжатым азотом.

На «Сервейере-1» были установлены две телевизионные камеры на видиконах (одна из них была направлена вниз) и около 100 датчиков для измерения температур, напряжений, положения подвижных элементов аппарата, а также акселерометры. Специальной научной аппаратуры на «Сервейере-1» не было. Телевизионная система массой 7,31 кг могла работать в двух режимах: с разложением изображения на 200 или на 600 строк. Её угловое разрешение составляло 0,5 миллирадиана по уровню 15 % отклика, что вдвое лучше среднего углового разрешения человеческого глаза; это обеспечивало линейное разрешение 0,5 мм на расстоянии 1,6 м от камеры (соответствующее расстоянию от камеры до конца посадочной опоры). Фокусное расстояние объектива менялось в пределах от 25 до 100 мм и обеспечивало поле зрения от 25,3 до 6,43 квадратного градуса (от ~3° до 0,36° по горизонтальной стороне кадра). Ирисовая диафрагма изменяла относительное отверстие камеры от f/4 до f/22. Камера могла быть направлена в любом направлении по азимуту, а по углу места от +40° до −65° к плоскости горизонта; она могла фокусироваться на расстояниях от 1,23 м до бесконечности и была оборудована турелью с цветовыми светофильтрами. Для калибровки телекамеры на посадочной опоре № 2 была установлена фотометрическая мишень[2]. На всех аппаратах серии «Сервейер», кроме «Сервейера-1», устанавливались зеркала, позволявшие вести съемку в местах, недоступных для прямой видимости телекамеры.

В составе аппарата находились солнечный датчик и датчик опорной звезды Канопус, а также несколько радиолокаторов, служащих для определения скорости спуска и расстояния до лунной поверхности. Радиовысотомер давал сигнал на выключение тормозного двигателя. Другой высотомер с помощью бортового компьютера управлял двигателями малой тяги[1].

Посадочное устройство аппарата при старте находилось в сложенном состоянии и развертывалось только лишь после того, как аппарат выводился на траекторию полета к Луне. Максимальный диаметр «Сервейера-1» составлял 4,27 м, а высота (при сложенном шасси) около 3 м[1].

Доставка аппаратов «Сервейер» к Луне осуществлялась ракетной системой «Атлас-Центавр», а посадка в заданную точку — с помощью основного тормозного твердотопливного двигателя, который заканчивал свою работу и отбрасывался на высоте около 10 км, после чего замедление спуска осуществлялось жидкостными двигателями[1].

Радиосвязь аппарата обеспечивалась планарной подвижной узконаправленной антенной решёткой, использовавшейся для передачи телесигнала, двумя всенаправленными коническими антеннами, расположенными на концах складных стрел и предназначавшимися для передачи телеметрии и приёма команд, а также двумя приёмниками и двумя передатчиками. Источниками электропитания служили солнечная батарея (792 отдельных элемента общей площадью 0,855 м², мощность до 85 ватт) и два серебряно-цинковых химических источника тока (один из них заряжаемый).

Один из отсеков с контролируемой температурой (от +5 до +50 °C) содержал всю электронику связи и блок питания. Второй, где температура поддерживалась в диапазоне от −20 до +50 °C, предназначался для электроники, которая дешифровала команды и обрабатывала сигналы.

Ориентация в полёте контролировалась с помощью солнечного и звёздного (по Канопусу) датчиков, а также гироскопического трёхосного измерителя. Управление ориентацией осуществлялось двигателями ориентации на сжатом азоте. Три жидкостных реактивных двигателя с регулируемой тягой (от 130 до 460 Н в вакууме) использовали гидрат монометилгидразина (H₂N-NHCH₃·H₂O) в качестве топлива и смесь оксидов азота MON-10 (90 % N₂O₄, 10 % NO) в качестве окислителя. Топливо и окислитель хранились в сферических баках, закреплённых на раме-треножнике.

«Сервейер-1» был запущен 30 мая 1966 года в 14:41:00 UT с помощью ракеты-носителя «Атлас-Центавр», сразу направившись с сторону Луны, без выхода на низкую околоземную орбиту. В ходе полёта в 06:45 UT 31 мая была выполнена коррекция траектории. На расстоянии 75,3 км от поверхности Луны по сигналу от радара был запущен тормозной твердотопливный двигатель, горевший в течение 40 секунд и затормозивший аппарат со скорости 2612 м/с до 110 м/с (относительно поверхности); после этого на высоте около 11 км двигатель был отстрелен, и дальнейшее торможение осуществлялось жидкостными двигателями под управлением бортового компьютера, получавшего данные от радиовысотомера и доплеровского измерителя скорости. «Сервейер-1» осуществил успешное прилунение в 6:17:36 UT 2 июня 1966 года в юго-восточной части Океана Бурь в точке с координатами 2°28′28″ ю. ш. 43°20′23″ з. д.2,4745° ю. ш. 43,3398° з. д. / -2.4745; -43.3398[3] (в 50 км к северо-северо-востоку от кратера Флемстид). Двигатели были выключены на высоте 3,4 метра от поверхности Луны. Удар о поверхность, произошедший с вертикальной скоростью около 3,6 м/с и горизонтальной составляющей 0,3 м/с, погасили амортизированные опоры. Аппарат после первого контакта подскочил примерно на 6 см и через 1,0 секунды вновь встал на поверхность. Записи показаний датчиков натяжения во время удара позволили определить механические свойства поверхности; в частности, динамическое давление, выдержанное грунтом во время удара, составляло 300...700 Па[2].

Продолжительность полета «Сервейера-1» составила примерно 63 часа и 30 минут. Стартовый вес аппарата составлял 995,2 кг, а при прилунении (израсходовалось топливо для маневрирования, а также отделился основной тормозной двигатель и радиолокационный высотомер) около 294,3 кг[1].

«Сервейер-1» начал телевизионную съемку поверхности Луны через час после прилунения. На момент посадки Солнце находилось на высоте 28° над восточным горизонтом, двигаясь к верхней кульминации. В течение первого лунного дня, до захода Солнца 14 июня, аппарат передал 10 338 фотографий. Поскольку Луна всегда обращена к Земле одной стороной, поддержка радиосвязи с «Сервейером-1» требовала только смен наземных станций, из-за постоянного вращения Земли. Электроэнергия не вырабатывалась во время двухнедельных лунных ночей (так как аппарат работал от солнечных батарей), поэтому ночью «Сервейер-1» находился в бездействии, потребляя электроэнергию только от аккумулятора для обогрева электроники (за исключением короткого времени сразу после захода Солнца 14 июня, когда были выполнены 84 фотографии солнечной короны над горизонтом[4]). Во время второго лунного дня новая передача фотографий началась в лунный полдень, 7 июля. За второй лунный день были переданы 899 фотографий. Сразу после начала второй лунной ночи, 13 июля в 7:30 UT, миссия была прекращена ввиду значительного падения напряжения бортовой аккумуляторной батареи. Однако попытки возобновить связь продолжались до 7 января 1967 года. В общей сложности «Сервейер-1» передал на Землю 11 240 фотографий[1].

• Лунная программа «Сервейер»
• «Луна-9» — первое успешное прилунение в истории космонавтики.

• Jaffe L. D. et al., Surveyor 1 mission report, JPL, Calif. Inst. Technol., TR 32-1023, Pts. 1, 2, and 3, Pasadena, CA, Aug. 1966.
• Jaffe L. D. Lunar surface exploration by Surveyor spacecraft (англ.) // J. Geophys. Res.. — 1967. — Vol. 72, iss. 2. — P. 773—778. — doi:10.1029/JZ072i002p00773.
• Surveyor 1: a preliminary report, NASA, SP-126, Wash., D.C., 1966.
• Surveyor Program Results. NASA, SP-184, Wash., D.C., 1969.