Первые [русские] люди на Луне

Продолжу космическую тему, начатую после новостного сюжет об "отправке" специалистами Института Медико-Биологических Проблем РАН женского экипажа на Луну в октябре http://www.rg.ru/2015/10/28/ko... 

На заставке использовано фото "лунной" местности в районе вулкана Толбачик на Камчатке, где проводились испытания шасси "Луноходов".  

Кроме пилотируемых полетов, до которых дело так и не дошло, советская программа исследований Луны предусматривала использование орбитальных аппаратов, посадку автоматических зондов на поверхность луны и, как последний этап перед высадкой человека, - использование "Луноходов" - дистанционно управляемых колесных аппаратов, использующих определенные элементы автоматики при движении по поверхности Луны. Впрочем, предусматривался и вариант "Лунохода", способный перевозить человека, если бы до такого дошло. 

"Луноход" в целом разрабатывался в КБ НПО имени Лавочкина в подмосковных Химках. При разработке компоновки и конструкции первого "Лунохода" одной из существенных деталей был выбор типа шасси и конкретная его реализация. В ходе проработок различных вариантов, их испытаний в условиях, близких к лунным (насколько это можно было себе представить), разработчики из НИИ транспортного машиностроения остановились на восьмиколесном шасси с независимой эластичной подвеской и приводом каждого колеса. Этот принцип компоновки и конструкция в целом оказались очень удачными и были использованы позже специалистами разных стран при разработке и создании различных самоходных аппаратов.  В частности, похожее шасси используется на американских марсоходах Spirit, Opportunity и Curiosity, причем два последних трудятся на поверхности Марса по нынешний день.  

В этой работе от ЦПК принимал участие мой отец, и я использую здесь выдержки из его воспоминаний. Определенная информация о программе "Луноход" представлена в "Википедии", в первую очередь русской. Здесь эта программа показана изнутри, глазами непосредственного участника. 

"Программа «Луноход»

Коль скоро, реально существовала программа освоения Луны, требовалось и средство повышения мобильности лунного экипажа при обследовании естественного спутника Земли (тем более, был пример американцев с их лунным Rover'ом). Аналогичный агрегат разрабатывался и у нас. И ЦПК как организация, готовящая космонавтов, и мы ее представители, отслеживали разработку и испытания лунохода. Правда, до поездок наших экипажей по поверхности Луны дело не дошло, но два образца настоящих Луноходов прекрасно отработали на ночном светиле в Море Дождей в автоматическом режиме.

Во время выполнения программы «Луноход» (1970 г. и далее) в один из визитов специалистов ЦПК в Крым (Симферополь) группу возглавлял В.В. Горбатко, в то время уже дважды Герой Советского Союза. Он отличался поразительным непониманием того, что происходит на точке управления Луноходом. Да он, собственно, этим и не интересовался: ему поручили возглавить командированную команду - он и возглавлял, занимаясь своим делом.

Общее, довольно описательное, но достоверное, представление о конструкции Лунохода и его систем дано в книге "Передвижная лаборатория на Луне «Луноход -1»" , составленной представителями организаций-разработчиков Лунохода и систем, находящейся в библиотеке автора и подаренной ему одним из разработчиков шасси Лунохода Главным конструктором НИИТРАНСМАШ А.Л.Кемурджианом в 1971 году во время командировки в Питер, где довелось «покататься» на натуральном шасси этого неземного транспортного средства. Читатель в этой книге найдет нормальные человеческие фамилии лишь двух исполнителей: О.Г. Иванов (почти близко - на самом деле он Ивановский Олег Генрихович) и Б.В.Непоклонов (Борис, отчество забыл) - представитель Института топографии – изучал по фотоснимкам следов трассы лунохода топографию Луны. Все остальные фамилии - псевдонимы по вполне понятным в те времена причинам, хотя инициалы у всех подлинные. Под псевдонимом П.С.Соловьев скрыт хороший человек из Питера Павел Степанович Сологуб - инженер, разработчик шасси Лунохода.

Фото. В НИИ транспортного машиностроения. Ленинград, 1971 год.

Сообщения ТАСС, а также литературные восторги и изыски по случаю действительно значительного для космонавтики и человечества в целом события изложены в книге "Первое путешествие Лунохода. Известия, М., 1970, 223с", находящейся в той же библиотеке. Первая книга хорошо иллюстрирована, но, разумеется - не очень широко и подробно описано оснащение и системы Лунохода. Да, неспециалистам это и не надо. У меня еще сохранились некоторые фотографии поверхности Луны и следов колес Лунохода.

Фото. Посадочная ступень "Луны-17", на которой "Луноход-1" был доставлен на поверхность Луны. Снимок сделан "Луноходом" после спуска на поверхность

Небольшая подробность: Одним из дублирующих приборов на борту «Лунохода», представлявшим в то время последние достижения космической мысли, был уровень, измерявший углы тангажа и крена аппарата в процессе его движения. Прибор представлял собой металлический корпус со сферической поверхностью, закрытый сверху прозрачной крышкой. На внутренней поверхности прибора были нанесены концентрические окружности, разделенные на сектора. По вогнутой поверхности сферы катался металлический шарик, на который сквозь прозрачную крышку прибора смотрел глаз телекамеры. И вот по положению шарика на поверхности и определялись величина и направление наклона всего аппарата. Таким был дублер, а точные значения углов тангажа и крена Лунохода измерялись, конечно же, с помощью гироскопов и выдавались посредством телеметрических систем.

С учетом того, что радиоволна проходит расстояние от Земли до Луны за секунду с четвертью, да столько же обратно, можно представить себе, как двигался Луноход по не слишком ровной поверхности Луны. Ибо современной компьютерной техники в то время не было и все управление осуществлялось по следующей схеме:

Руководитель: - Горизонт?

Оператор: - Горизонт чист.

Р.: - Принято. Первая скорость, три метра вперед.

О.: - Есть первая, три метра вперед (дает команду, которая через секунду с четвертью достигает поверхности Луны и стоящего на ней аппарата).

Аппарат начинает движение на первой скорости (1 км./час). Через 10.8 секунды (расчетное время передвижения на 3 метра) оператор выдает команду на остановку, после чего включается камера системы малокадрового телевидения и через 9 или 20 секунд, в зависимости от режима работы камеры, на пульте управления у оператора появляется картинка того, где же на самом деле остановился «Луноход» и каков перед ним ландшафт.. После этого следует доклад:

О.: - Три метра пройдены. Тангаж и крен в норме.

Р.: - Горизонт?

О.: -Горизонт чист... (или - наблюдаются камни, лунки, воронки и проч.)

...

И т. д.

Одна из таких картинок показала, что аппарат «клюнул» носом в кратер, который не был виден на предыдущем снимке, причем углы как тангажа, так и крена были близки к критическим, иначе говоря, еще чуть-чуть - и опрокидывание.

Что делать? Ответ на такой, казалось бы, традиционно русский вопрос пришлось искать около суток (земных), пока не удалось каким-то чудом вытащить «Луноход» на ровную поверхность. И это при условии, что до ближайшего буксира было почти полмиллиона километров.

В состав наземной команды дистанционного управления Луноходом входили:

• командир зкипажа;

• водитель;

• штурман;

• бортинженер;

• оператор остронаправленной антенны.

Командир экипажа отвечал за выполнение программы работы Лунохода, общее состояние борта, качество подготовки членов экипажа и их слаженную работу в сеансе движения Лунохода (сеансом считался двухнедельный период видимости Луны на Земле. Сеанс, таким образом, включал в себя 13-14 земных ночей). Командир экипажа принимал решение на дальнейшее движение (или остановку) Лунохода на основании собственных наблюдений на телеэкране «картинки» впередилежащей местности, докладов членов экипажа и результатов анализа положения Лунохода на лунной поверхности и состояния бортовых систем.

Командир экипажа подчинялся Председателю Государственной комиссии и ответственному в смене члену Технического Совета Главных конструкторов. Все члены экипажа подчинялись только командиру экипажа.

Водитель выполнял динамические маневры Лунохода - перемещения «вперед-назад» на первой и второй скоростях движения в зависимости от состояния впередилежащей лунной поверхности и принятого командиром экипажа решения и повороты «вправо-влево» на прогнозируемые и допустимые углы разворота. Развороты, как на месте, так и в движении осуществлялись известным способом поворота гусеничных машин - путем торможения одного борта и включения движения другого. Для выполнения маневра движения водитель перемещал на своем рабочем месте ручку управления движением на отметку, соответствующую заданной командиром скорости, а нажатием специальной кнопки на этой ручке посылалась исполнительная команда на Луноход в систему управления, которая и отрабатывала соответствующую команду. Луноход продолжал двигаться до отпускания кнопки на ручке водителя.

Штурман экипажа отвечал за правильность (достоверность) прокладки пройденного маршрута. Разумеется, на Земле заранее невозможно было проложить маршрут из точки А в точку Б на поверхности Луны и требовать от штурмана его строгой выдержки! Поэтому задачей штурмана было счисление и графическая фиксация пройденного пути на основании знания скорости движения, времени движения с этой скоростью и углов разворота Лунохода. Маршрут движения, конечно же, привязывался к лунным «сторонам света», т.е. относительно направлений север-юг и т.д.

Бортовой инженер отвечал за правильность эксплуатации и состояние служебных систем Лунохода. Информация о состоянии всех систем поступала по телеметрическим каналам на перфоленту. Амплитуда колебаний пера самописца характеризовала величину измеряемого параметра. Обрабатывалась такая информация вручную путем прикладывания к графику самописца миллиметровой бумажки, каждая клетка которой соответствовала определенному масштабному значению параметра. Выполняли эту работу специально подготовленные телеметристки. Нетрудно представить себе оперативность обработки и поступления информации. Горький примитив, но так было! И, тем не менее, Луноход-1 (Луна-17) прошел в общей сложности за полгода своего активного существования (точно уже не помню) порядка 7 км, а Луноход-2 (Луна-21) - более 11км.

Фото. Схема маршрута «Лунохода-1».

Оператор остронаправленной антенны отвечал за сохранение постоянной ориентации приемопередающей антенны Лунохода на Землю с целью обеспечения максимума передаваемых и принимаемых радиосигналов. Не следует забывать, что все радиосигналы преодолевали расстояние в среднем 384 тысячи километров и поступали на принимающие устройства с задержкой в 1,2 секунды.

Экипаж был сформирован из офицеров войсковой части 32103 и проводил тренировки на полигоне, организованном на территории НИП-14 «Медвежьи озера». Полигон представлял собой участок местности размером приблизительно 70х100 м, на котором был воссоздан рельеф, близкий к рельефу лунной поверхности в районе посадки Луноходов.1 Для воссоздания участков лунного грунта использовались чистый песок или смесь песка с опилками. Рельеф представлял собой произвольным образом разбросанные камни различных размеров в сочетании с искусственно созданными воронками и кратерами диаметром до 6 м и глубиной до 70-80 см. Тренировки проводились на полноразмерном весовом аналоге Лунохода, оснащенном всеми необходимыми для полной имитации настоящей работы системами. И лишь сигналы управления и электропитание макета подавались от стационарных наземных источников по кабелю, тянувшемуся за Луноходом. Весь полигон хорошо просматривался через окна помещения, однако тренировался экипаж при закрытых шторах и не мог видеть объект управления, как и должно быть в реальной работе.

Испытания Лунохода

Луноход в целом и его составные элементы, как и положено любому техническому устройству, проходил всесторонние испытания: статические, динамические, тепловые, вакуумные, электрические и т.д. Все виды испытаний проходило и шасси Лунохода и еще плюс к перечисленным - ходовые. Эти испытания проводились как на полигоне предприятия- разработчика, так и на реальной местности с грунтом и рельефом, близкими к лунным. Такое место было найдено не без помощи геологов на Камчатке в районе вулкана Толбачик.

Фото. «Луна» на Камчатке.

Испытаниям подвергалось реальное шасси на всех возможных режимах и с записью всех параметров. Ввиду невозможности обеспечения штатного и промышленного электроснабжения, мотор-колеса Лунохода и приборы системы управления движением запитывались от генератора, установленного вместе с приводом - бензиновым двигателем от пилы «Дружба», на борту Лунохода на месте размещения основного гермоблока.

Выезды в Ленинград

Одним из видов испытаний, но уже не относящимся к оценке качеств Лунохода, были испытания по выбору и оценке места расположения космонавта на борту Лунохода. В этом цикле испытаний Луноход использовался как транспортное средство. Испытания проходили на полигоне предприятия-разработчика шасси - Ленинградского НИИТРАНСМАШ, где была оборудована кольцевая трасса длиной порядка 180-200м с насыпным грунтом и искусственно созданными лунками и кратерами. Мне посчастливилось принять участие в этих испытаниях непосредственно в качестве водителя-эксперта. Задачей испытаний был выбор оптимального места расположения кресла космонавта на Луноходе, при этом рассматривались три варианта размещения рабочего места: спереди Лунохода, посередине и сзади. Целями испытаний были обеспечение безопасности космонавта при передвижениях Лунохода по лунной поверхности, оценка удобства пользования рабочими органами управления Луноходом, оценка условий обзорности и поведения собственно транспортного средства с размещенным на его борту человеком. Поскольку испытания носили предварительный характер, да и штатное кресло как таковое не существовало в природе, испытатель в положении «стоя» размещался на специальной площадке, расположенной в передней части Лунохода. Здесь же были смонтированы две (левая и правая) ручки управления. Испытатель, стоя на площадке и имея справа и слева органы управления, точно был похож на водителя юркого цехового электрокара. На ручках были смонтированы органы управления, обеспечивающие движение Лунохода «вперед-назад», изменение (переключение) скоростей движения, торможение, развороты. Ввиду размещения блоков систем управления Луноходом в центральной части его конструкции, испытания с размещением водителя в центре тяжести - не проводились.

Следует оговориться, что в обоих положениях испытаний «спереди» и «сзади» человек размещался на одной и той же площадке и лишь включался реверс движения Лунохода «вперед-назад» как на паровозе и человек, соответственно, разворачивался лицом к конструкции или спиной. При таких разворотах некоторое неудобство вызывали органы управления на ручках, поскольку их перекоммутация не производилась и, в результате, нарушался выработанный стереотип управления: правые кнопки оказывались под пальцами левой руки и наоборот, что вносило на первых порах путаницу в выборе кнопки исполнительной команды и затрудняло в целом управление.

Итак, впечатления от испытаний. Замечаний к работе систем Лунохода не было, да это и не входило в программу. Первой серией испытаний была оценка размещения «космонавт сзади Лунохода», т.е. из привычного для человека положения: видеть перед собой «капот» транспортного средства, а уж впереди него - полотно набегающей дороги. Расположение испытателя на площадке было свободным, никакая фиксация тела не предусматривалась.

В таком положении человека на Луноходе движение на разных скоростях (первая – 1 км/час, вторая – 2 км/час) по прямой, торможение, повороты с разными радиусами закругления, развороты на месте по-танковому, преодоление лунок и кратеров различных размеров с кренами «влево-вправо» и тангажом «вверх-вниз» до 20 градусов никаких затруднений в управлении и неприятных ощущений не вызывали. Спокойное восприятие происходящего вызывалось, видимо, пониманием обстановки, ожиданием вполне определенной реакции аппарата, адекватной набегающей поверхности местности. Такая езда вызывала интерес и доставляла удовольствие, хотелось кататься еще и еще. Но вот водитель развернулся на 180 градусов, и корпус транспортного средства остался позади него, а впереди, прямо под ногами - поверхность «дороги», наблюдаемая с высоты собственного роста плюс высота площадки Лунохода над уровнем земли. Все возможные и уже перечисленные маневры выполняются столь же легко, как и ранее, за исключением момента въезда в глубокую воронку. Вот здесь ощущение в первый момент, без привычки, прямо скажем - неожиданное, если не неприятное: проваливаешься! А Луноход вот-вот опрокинется и накроет тебя всем своим естеством. Теоретически знаешь, что такое не случится, а на практике - первое ощущение не из приятных, хочется спрыгнуть с этой машины на ходу! Выезд из такой воронки подобных эмоций не вызывал: поднимаешься и все. По опросам участников испытаний подобные ощущения были у каждого водителя.

По результатам испытаний вариант расположения кресла космонавта в передней части Лунохода был признан неприемлемым так же, как и в задней части, поскольку обратный эффект - опрокидывание назад будет испытывать космонавт при выезде из лунки. Остается классический вариант - расположение кресла экипажа посередине. Но и этому варианту не было суждено реализоваться по причине закрытия советской лунной программы в освоении ближнего космоса. Однако размещение кресел астронавтов именно в средней части Лунохода было все-таки реализовано, но в американской программе «Apollo», в соответствии с задачами которой 12 землян катались по лунной поверхности. Луноход американских астронавтов доставлялся на Луну вместе с посадочной ступенью корабля «Apollo» в сложенном виде прикрепленным к самой ступени и приводился в рабочее состояние в считанные минуты прямо на глазах наблюдавших за работой экспедиций телезрителей.

Танковый полигон

Помимо «катания» на аналоге Лунохода в этой же командировке посчастливилось прокатиться и на настоящем боевом танке Т-55. Поскольку фирма занималась ходовой частью бронетехники страны, в ее распоряжении был полигон со всеми мыслимыми и немыслимыми рельефами местности и все виды бронетехники. В качестве «культурной» программы командировки нам с Е.В.Хруновым и предложили прокатиться на танке на боевом месте командира экипажа. После вывозки Хрунова я занял рабочее место, подсоединил (точно как авиационный) разъем шлемофона к бортовой радиосети и доложил механику-водителю о готовности. Он сказал «Понял», работающий мотор взревел, и мы дернулись (именно дернулись, а не тронулись плавно, как на автомобиле) в путь. С места командира обзор, я вам доложу, ни в дугу: впереди смотровая щель размером примерно 12х3 см с бронестеклом и углом обзора по горизонту градусов 20 и справа примерно такая же и все. Но зато невероятный грохот! В башне слева на уровне головы - прицел, сиденье слегка мягкое, подрессоренное. Многого рассмотреть я, конечно, не успел. Провез он меня из жалости и сочувствия не по всей возможной трассе, но «синусоида», «эскарпы» и «контрэскарпы» - были. Впечатление и мнение - однозначное: в танке самое лучшее, что могло придумать человечество, - это ТАНКОВЫЙ ШЛЕМОФОН! Если бы не он - домой из командировки привезли бы туловище с размозженной бывшей головой".