Лунный год отечественной космонавтики
Сразу после рождения советская космонавтика задала себе высокую цель: достигнуть других небесных тел. И первой на очереди стала соседка Земли — Луна. Но, несмотря на близость и кажущуюся доступность, добраться до неё оказалось очень непросто. Триумф лунной программы СССР состоялся ровно 60 лет тому назад, в 1966 году: после трёх лет неудач автоматическая межпланетная станция «Луна-9» сумела совершить первую в истории мягкую посадку на Луну и прислать фотографии. Более того, в конце года «Луна-13» смогла сделать это второй раз, причём ей даже удалось «попробовать на зуб» лунный грунт. А между ними также впервые на окололунную орбиту был выведен искусственный спутник «Луна-10». И вообще в том году из шести стартов к спутнику Земли четыре миссии оказались успешными, а одна — частично. Такого у нас не было ни ранее, ни позже. К слову, в 1965 году из семи стартов успешным оказался лишь один.
Чтобы понимать, в каких условиях был достигнут этот результат, расскажем немного о предыстории. Космическая эра началась 4 октября 1957 года с вывода нашей страной на околоземную орбиту первого искусственного спутника Земли. А уже 13 сентября 1959 года, спустя всего два года, поверхности Луны достигла советская автоматическая межпланетная станция (АМС) «Луна-2». Тормозного двигателя у неё не было, и посадка была «жёсткой». Аппарат при этом разбился, но в данном случае был важен сам факт первого попадания на другое космическое тело (американцы использовали такой метод исследования Луны до 1966 года). Не прошло и месяца, как 7 октября 1959 года АМС «Луна-3» впервые в истории облетела Луну и сфотографировала её невидимую с Земли (обратную) сторону. На волне этого успеха по инициативе главного конструктора Сергея Павловича Королёва руководство СССР приняло постановление «О развитии исследований космического пространства», в котором, кроме главной задачи — полёта человека в космос, планировалась и мягкая посадка на Луну АМС с научным и телевизионным оборудованием. В частности, одной из задач подобной миссии был ответ на вопрос о возможности передвижения по поверхности спутника Земли. Примерно в то же время подобная идея появилась и в США. Высадка человека на Луне ещё не стояла на повестке дня, но всё к этому шло.
Однако некоторое время исследования Луны не были в приоритете. Здесь надо понимать, что во многом исследования космоса в то время и для СССР, и для США были вопросом престижа, демонстрации преимуществ существующего политического строя. Поэтому после неудачных стартов 1960 года и кубинского кризиса 1961—1962 годов* работы над лунной программой были заморожены, а оставшиеся силы брошены на запуски АМС к Венере и Марсу.
* В апреле 1961 года произошла высадка кубинских эмигрантов на Кубе, организованная при участии США с целью свержения поддерживаемого СССР правительства Фиделя Кастро (в англоязычных источниках её называют «Высадка в заливе Свиней», у нас чаще «Операция на Плайя-Хирон»). А в октябре 1962 года произошёл Карибский кризис — серьёзное противостояние между СССР и США, едва не приведшее к войне. Это потребовало высвобождения ресурсов для решения задач оборонного значения.
В конце 1962 года в нашей стране о Луне «вспомнили», и снова начали работы над осуществлением на неё мягкой посадки в рамках так называемой Программы «Е-6». До советского руководства дошла информация о резкой активизации работ по лунной программе в США, которые приобрели общегосударственный масштаб. Всё дело в том, что после первого полёта человека в космос 12 апреля 1961 года, а им стал советский космонавт Юрий Гагарин, у американцев, что называется, «лопнуло терпение». Уже через полтора месяца после этого триумфа нашей космонавтики президент США Джон Кеннеди выступил в конгрессе с изложением программы «Аполлон», целью которой была высадка человека на Луну не позднее 1970 года. Намечалось израсходовать на неё в течение первых пяти лет до 9 миллиардов долларов (около 100 млрд долларов в пересчёте на 2026 год). Это было чисто политическое решение с целью, как сказали бы сейчас, «сделать Америку снова великой». Космические достижения СССР сильно тогда пошатнули престиж США в этой сфере. Поэтому и выделены были гигантские средства, которые нашей космонавтике даже не снились. Так, чтобы ускорить работы, в 1962 году бюджет НАСА, и так составлявший 2 млрд долларов, был увеличен ещё на полмиллиарда… Как известно, в итоге СССР «лунную гонку» проиграл, и советские космонавты на Луну так и не высадились. У этого было много причин, но свою «копеечку» внёс и пропуск двух лет в начале 1960-х годов. Впрочем, эти вопросы выходят за рамки моего рассказа, и я вернусь к исследованию Луны с помощью АМС.
Надо сказать, что триумфальные успехи СССР в пилотируемой космонавтике и исследовании космоса с помощью автоматов сыграли дурную службу, придав всем излишний оптимизм. После встречи 24 марта 1964 года С. П. Королёва с Н. С. Хрущёвым ЦК КПСС и Совет министров СССР выпускают 3 августа 1964 года постановление «О работах по исследованию Луны и космического пространства» № 655—268, в котором смело намечают облёт Луны пилотируемым космическим кораблём (Программа «Е-7») уже на 1966—1967 годы, а высадку экспедиции на поверхность Луны с последующим возвращением — на 1967—1968 годы. Увы! Всем этим планам не суждено было сбыться. Проектирование пилотируемых кораблей «Союз» затянулось, и они совершат облёт Луны лишь в 1968—1970 годах и только в автоматическом режиме. А одиннадцать попыток совершить мягкую посадку АМС на Луну в 1963—1965 годах закончились неудачей. Лишь три аппарата «Луна-5», «Луна-7» и «Луна-8», запущенные в 1965 году, всё же достигли цели, но по разным причинам разбились при посадке.
Кстати, именно после катастрофы «Луны-8» 6 декабря 1965 года резко ухудшилось состояние Королёва, который умер после операции 14 января 1966 года, не дожив до удачной посадки «Луны-9» менее трёх недель. Он был, пожалуй, главным вдохновителем «лунной программы», так что, возможно, его смерть стала одной из ключевых причин проигрыша «лунной гонки». Приведу любопытный факт, иллюстрирующий «лунный оптимизм» Королёва. В 1962 году он поручил конструкторскому бюро «Спецмаш» Владимира Павловича Бармина разработать проект Долговременной лунной базы «Звезда». Созданный в 1964—1974 годах, он стал первым в мире детально продуманным проектом лунной базы, который, к сожалению, так и не был реализован.
Причины неудач мягкой посадки отечественных АМС на Луну
Мягкая посадка космического аппарата на Луну — очень сложная проблема, поскольку требовала филигранного управления его движением. Причём это — более трудная задача по сравнению с мягкой посадкой на Землю, при которой используется эффект торможения в земной атмосфере, в конце спускаемый аппарат приземлялся просто на парашюте. На Луне же атмосферы практически нет, и такая возможность отсутствует. Поэтому единственный способ произвести мягкую посадку на Луну — использование автоматического торможения реактивным двигателем, так, чтобы в момент касания поверхности скорость движения АМС по отношению к Луне была безопасной.
Для мягкой посадки надо было разработать систему управления, которая должна была перед началом торможения ориентировать долетевший до Луны космический аппарат строго по направлению вертикали к лунной поверхности двигателями вниз, определить момент начала торможения на определённой высоте и регулировать тягу двигателя так, чтобы скорость снизилась с нескольких километров в секунду почти до нуля непосредственно перед соприкосновением с поверхностью. Поэтому аппарат должен был иметь надёжные средства ориентации в пространстве и определения расстояния до Луны радиовысотомером. Тогда ориентацию производили оптическим оборудованием, используя Солнце, Землю и Луну как маяки.
На этом сложности не кончались. Сажать посадочный модуль надо было не абы куда, а в заданный район Луны, который выбирался, исходя из безопасности посадки, благоприятной радиовидимости с Земли и удобства траектории для маневрирования с наименьшим расходом топлива. Ведь запасы топлива на борту аппаратов того времени были невелики, хотя и составляли более половины их массы. Это означало необходимость более высокой точности расчёта траектории в момент отделения космического аппарата от ракеты-носителя и возможность её небольшой корректировки в полёте. А сама ракета-носитель должна была в нужный момент времени оказаться в нужном месте своей орбиты над Землёй. Траектория полёта рассчитывалась так, чтобы последний её участок был перпендикулярен поверхности Луны.