1.4. Эпоха первых лунных экспедиций

…Мещанина Никифора Никитина за крамольные речи о полете на Луну сослать в киргизское поселение Байконур…

«Московские губернские новости», 1848 г.

О полетах на Луну человечество (в лице немногих его представителей) мечтало давно, но вплоть до XIX в. эти мечты не были подкреплены техническим расчетом. Успехи артиллерии и астрономии позволили Жюлю Верну создать поразительно правдоподобные романы «С Земли на Луну» и «Вокруг Луны». С этого момента полет к Луне стал лишь проблемой времени. Вопрос о том, нужно ли лететь на Луну и зачем это нужно, вообще не обсуждался – разумеется, нужно! К середине XX в. стало очевидно, что лететь нужно на ракете. Накануне космической эры полет к Луне обсуждался, но пока еще в довольно отвлеченной форме. Например, английские специалисты в книге «Исследование мирового пространства» (Бэйтс, 1959), изданной в Лондоне в 1957 г., за несколько месяцев до запуска первого спутника, в основном обсуждают трудности полета к Луне и относят возможность самого полета «на ближайшие десятилетия». Но сразу после запуска первых спутников возможность полета к Луне уже рассматривалась как реальная перспектива, хотя задачи полета были не совсем ясны. Известный американский знаток ракетного дела и космических исследований Вилли Лей в 1958 г. писал: «Для астрономов идея создания обсерватории на Луне должна быть исключительно привлекательной, так как она позволяет избежать той никогда не прекращающейся борьбы, которую астрономы ведут на Земле с плотной и капризной атмосферой». А что кроме астрономии? Лей осторожен: «Может случиться так, что Луна представит для исследователей столь незначительный интерес, что первый же полет на нее будет последним, по крайней мере до тех пор, пока не будут созданы условия для создания „лунной обсерватории“ и „лунной космической базы“» (Лей, 1961).

Но вот первый человек в космосе, и настроение сразу же меняется: «Каким способом человек высадится на Луну и кто первый добьется успеха – СССР или США, станет, вероятно, известно к концу этого десятилетия» (Гэтленд, 1964). Стремительно сжимается масштаб времени – всем специалистам уже ясно, что не десятилетия, а годы отделяют человечество от первого межпланетного полета.

Достижения Советского Союза в первые годы космической эры были ошеломляющими:

В аналогичных достижениях американцы отставали от нас, бывало, на годы, порой – на месяцы, а иногда – всего лишь на несколько дней. Но спорт есть спорт: кто считает сотые доли секунды, если чемпионом может быть только первый! До 1965 г. достижения американцев были значительно скромнее советских:

Как видим, в прикладных (связь, метеорология) и научных космических исследованиях американцы быстро нас догнали, однако рекорды в пилотируемых полетах долго оставались за СССР. Но затем ситуация изменилась: 21–27 декабря 1967 г. американский экипаж на борту «Аполлона-8» совершил первую экспедицию к Луне, и с этого момента NASA завоевало первенство в глазах мировой общественности, а Советский Союз стал вторым.

В начале 1960-х гг. советская космонавтика была фаворитом, по крайней мере в общественном мнении. В те годы президент США Джон Кеннеди неоднократно предлагал главе СССР Н. С. Хрущеву совместную программу покорения Луны. Хрущев отверг эти предложения. В результате мы проиграли лунную гонку, затратив на нее колоссальные ресурсы и не получив ни научных, ни политических дивидендов. Сегодня ситуация обратная: фавориты в космосе – американцы. По части исследования Луны и планет Россия сейчас не входит даже в лидирующую пятерку. Теперь уже мы предлагаем американцам сотрудничество в организации полетов к Луне, но они отказываются. Жизнь покажет, намного ли это дальновиднее со стороны американцев, чем тогдашний отказ Хрущева. Разразившийся в конце 2008 г. всемирный экономический кризис оказал серьезное влияние на космические программы всех стран. Совместные усилия в этой области были бы, очевидно, ко всеобщей пользе.

Тут самое время вспомнить эпизод «случайного сотрудничества» между СССР и США на первом этапе исследования Луны. Долгие годы его держали в секрете, и лишь спустя 40 лет о нем рассказал участник первых лунных программ Виктор Арсеньевич Ефимов, сотрудник НИИ телевидения, готовивший фототелевизионную камеру «Енисей» для АМС «Луна-3», которая передала на Землю в 1959 г. первые изображения обратной стороны Луны, как говорили тогда – ее второго лица (раздел 5.7). На этой АМС съемка Луны проводилась пленочным фотоаппаратом, затем пленка проявлялась (протягивалась через губки, пропитанные соответствующим химическим раствором); кадры сканировались телекамерой и по радиоканалу передавались на Землю. Скорость передачи была очень низка: вдали от Земли один кадр передавался 30 минут, именно поэтому нельзя было использовать прямую телесъемку Луны, и требовался промежуточный накопитель информации в виде фотопленки.

Так в чем же состояло «сотрудничество» между СССР и США в период их напряженной конкуренции в исследовании Луны? Вот как описывает это В. А. Ефимов.

«История примененной в камере „Енисей“ фотопленки типа АШ шириной 35 мм достаточно забавна. По свидетельству заместителя главного конструктора темы „Енисей“ П. Ф. Брацлавца и ведущего инженера по бортовой камере Ю. П. Лагутина, наша промышленность к тому времени еще не освоила производство фотопленки, удовлетворявшей всем требованиям заказа „Енисей“. Но выручил „господин случай“.

Во второй половине 1950-х гг. США – наш бывший союзник по антигитлеровской коалиции – стали использовать в разведывательных целях воздушные шары. Возможность их применения для разведки основывалась на особенностях воздушных течений над нашей страной – постоянных перемещениях воздушных масс с запада на восток. Шары, снабженные специальной фотоаппаратурой, запускались с военных баз США в странах Западной Европы и, несомые воздушными течениями, появлялись над СССР, фотографируя территорию нашей страны по пути движения. Таких шаров запускалось много. Они создавали угрозу полетам самолетов. Сбито этих злополучных „шариков“ было тоже немало.

Некоторое количество фотопленки с этих шаров-шпионов оказалось в академии им. А. Ф. Можайского, с которой сотрудничал ВНИИ телевидения. После исследования упомянутой фотопленки оказалось, что она по своим параметрам пригодна для использования в бортовой аппаратуре „Енисей“. Тогда было принято втайне от высокого начальства решение разрезать ее на требуемый размер, отперфорировать и применить для фотографирования невидимой стороны Луны. Отсюда становится понятным несколько озорное обозначение типа фотопленки „AШ – „американские шарики“» (Ефимов, 2000).

Рис. 1.9. Так все начиналось: запуск первой ракеты на мысе Канаверал (шт. Флорида). Эту ракету «Фау-2» немецкие инженеры создали под руководством Вернера фон Брауна еще в 1940-х гг. в гитлеровской Германии. Позже она стала американским трофеем, вместе с инженерами. В качестве второй ступени на ней установлена американская жидкостная ракета «ВАК-Кап-рал», которая, отделившись на высоте 32 км, достигла высоты 400 км, неся в головной части датчики температуры и космических лучей. Через два десятилетия отсюда же к Луне летали все пилотируемые экспедиции «Аполлон».

Над этим эпизодом можно посмеяться, а можно и задуматься: неожиданно быстро обратную сторону Луны удалось сфотографировать, результат был получен, и он был бы еще лучше, если бы сотрудничество было не тайным, а открытым. Но в ту эпоху об этом не могло быть речи: мы опережали американцев и желали закреплять свой приоритет. В 1958–1960 гг. предпринимались попытки попасть аппаратом в Луну; с нашими весьма увесистыми АМС «Луна» соревновались маленькие американские «Пионеры» (табл. 3 Приложений). В 1959 г. «Луна-2» достигла цели, а все американские запуски оказались неудачными.

Чтобы попасть в Луну, потребовалось решить множество технических задач. На трассе перелета необходимо было проводить коррекции траектории, а для этого нужно было знать положение аппарата и его ориентацию в пространстве. Удалившийся от Земли аппарат переставал быть заметным для оптического телескопа и радиолокатора. Определять его положение в пространстве помогла идея московского астрофизика И. С. Шкловского (ГАИШ МГУ), предложившего по пути к Луне превращать зонд в «искусственную комету». Для этого на борту последней ступени ракеты-носителя, вместе с которой двигался зонд, имелось устройство, испаряющее 1 кг натрия в течение 5–7 с. Под действием солнечного ультрафиолета расширяющееся натриевое облако ярко излучало в желтой резонансной линии, позволяя измерять положение зонда с помощью наземных телескопов. Впервые эту идею реализовали при запуске «Луны-1»: на расстоянии 113 ООО км от Земли яркость искусственной кометы составила 6^m. При полете «Луны-2» искусственная комета была образована на расстоянии около 150 000 км; с Земли ее видели как объект 4–5^m в течение 5–6 минут.

Рис. 1.10. «Луна-2» (СССР, 1959) – первый искусственный объект, достигший поверхности Луны. Масса зонда составляла 390 кг.

Решение следующей задачи чуть было не закончилось ядерными взрывами на Луне. Поскольку наши первые аппараты жестко врезались в лунную поверхность и мгновенно разрушались, требовалось доказать, что они действительно достигали поверхности Луны, а не просто переставали функционировать. В 1957 г. академик Я. Б. Зельдович предложил осуществить на поверхности Луны взрыв атомной бомбы, доставленной туда ракетой. Ожидалось, что атомный взрыв будет сопровождаться такой световой вспышкой, что ее легко зафиксируют все обсерватории, которые будут иметь возможность в этот момент наблюдать Луну. Это и станет доказательством попадания ракеты в Луну. Несмотря на настороженное отношение к этому проекту со стороны С. П. Королева и М. В. Келдыша, в ОКБ-1 был изготовлен макет лунного контейнера с макетным атомным зарядом. Конструктивно макет напоминал морскую мину, так как для того, чтобы гарантировать взрыв при любой ориентации контейнера в момент удара о поверхность, он весь был утыкан свинцовыми штырями с гальваническими элементами взрывателей.

Рис. 1.11. Так выглядели «Пионер-3» и «Пионер-4». Первый не вышел на орбиту, а второй пролетел далеко от Луны и стал спутником Солнца. Американцы шутили: «Пионер-4» – это первый американский позолоченный астероид весом 6 кг. Фиберглассовая поверхность аппарата позолочена для лучшей электропроводимости и расчерчена черными полосами для поглощения солнечного света и излучения избытка тепла.

Однако перед окончательным утверждением проекта Я. Б. Зельдович провел дополнительные расчеты длительности и яркости вспышки от ядерного взрыва на лунной поверхности. Получалось, что из-за отсутствия атмосферы она окажется настолько кратковременной, что нет никакой гарантии ее регистрации наземными телескопами. От опасной идеи отказались.

В американской лунной программе успех выпал на долю аппаратов серии «Рейнджер». Правда, поначалу их пытались сделать слишком сложными. Все эти аппараты предназначались для жесткого попадания в поверхность Луны и были снабжены телекамерами, транслирующими на Землю изображения поверхности вплоть до момента удара.

Рис. 1.12. Подготовка «Пионера-3», запущенного 6.XII.1958 в сторону Луны четырехступенчатой ракетой «Джуно II» (на основе баллистической ракеты «Юпитер») с мыса Канаверал во Флориде.

Рис. 1.13. Зонды «Рейнджер-3…5» должны были не только передавать изображения лунной поверхности, но и доставить на нее сейсмометры, заключенные для амортизации удара в шарообразный деревянный контейнер.

Но редко отмечается тот факт, что «Рейнджер-3-5» имели также отделяемую капсулу для доставки на поверхность сейсмометра. Эта капсула имела собственный тормозной двигатель, а сейсмометр для амортизации удара был заключен в толстостенный шар из бальзового дерева (!). При ударе капсулы о поверхность Луны со скоростью 150 м/с аппаратура испытывала ускорение 3000 g, но не должна была пострадать. Предполагалось, что сейсмометр будет передавать на Землю данные в течение 30 суток. Любопытная деталь: чтобы не занести на Луну земные формы жизни, капсулу перед стартом стерилизовали. К сожалению, ни один их этих аппаратов не попал на Луну и даже не передал изображений ее поверхности. Следующие «Рейнджеры» несли только телевизионную аппаратуру и работали вполне успешно.

Настоящая лунная гонка развернулась в 1966–1968 гг. Советские и американские инженеры шли, что называется, ноздря в ноздрю: мягкая посадка на поверхность Луны, искусственный спутник Луны, облет Луны с возвращением на Землю. По каждому из этих достижений американцы отставали от нас на несколько месяцев, но при этом их технические и научные результаты были намного весомее. В конце 1968 г. состоялась первая пилотируемая экспедиция к Луне: «Аполлон-8» совершил 10 оборотов вокруг Луны и вернулся на Землю. В этот момент американцы стали лидерами в глазах общественного мнения и уже не уступали эту позицию.

В конце книги вы найдете таблицы с подробными сведениями о полетах к Луне, в большинстве глав также рассказано об эпизодах некоторых экспедиций, поэтому здесь я лишь дополню информацию отдельными любопытными деталями.