Шесть машин, припаркованных на Луне: история луноходов. Советские луноходы

17 ноября 1970 года автоматическая станция «Луна-17» доставила на поверхность Луны первый в мире планетоход – «Луноход-1».
Учёные СССР успешно реализовали эту программу и сделали ещё один шаг не только в гонке с США, но и в изучении Вселенной.

«Луноход-0»

Как ни странно, но «Луноход-1» это не первый луноход, стартовавший с поверхности Земли. Путь к Луне был долгим и трудным. Методом проб и ошибок советские учёные прокладывали дорогу в космос. Вот уж действительно – первопроходцам всегда тяжело! Ещё Циолковский мечтал о «лунной карете», которая будет сама передвигаться по Луне и совершать открытия. Великий учёный как в воду глядел! – 19 февраля 1969 года ракета-носитель «Протон», которая и сейчас используется для получения первой космической скорости, необходимой для выхода на орбиту, стартовала, дабы отправить межпланетную станцию в космическое пространство. Но при разгоне головной обтекатель, закрывавший луноход, под воздействием силы трения и высоких температур начал разрушаться – обломки попали в топливный бак, что привело к взрыву и полному уничтожению уникального планетохода. Этот проект получил название «Луноход-0».

«Королёвский» луноход

Но даже «Луноход-0» оказался не первым. Проектирование аппарата, который должен был, как машинка на радиоуправлении, передвигаться по Луне, началось ещё в начале 1960-х годов. Космическая гонка с США, стартовавшая в 1957 году, подстёгивала советских учёных на смелую работу по сложным проектам. Программой планетохода занялось самое авторитетное конструкторское бюро – КБ Сергея Павловича Королёва. Тогда ещё не знали, что собой представляет поверхность Луны – твёрдая она или покрыта многовековым слоем пыли? То есть для начала необходимо было спроектировать сам способ передвижения, а уж потом переходить непосредственно к аппарату. После долгих исканий решили ориентироваться на твёрдую поверхность и ходовую часть лунной машины сделать гусеничной. Этим занялся ВНИИ-100 (позднее ВНИИ ТрансМаш), специализировавшийся на изготовлении ходовых частей танков – проектом руководил Александр Леонович Кемурджиан. «Королёвский» (как его впоследствии называли) луноход напоминал своим внешним видом блестящую металлическую черепаху на гусеницах – с «панцирем» в виде полусферы и прямыми металлическими полями внизу наподобие колец Сатурна. Глядя на этот луноход, становится немного жаль, что ему не было суждено выполнить своё предназначение.

Всемирно известный луноход Бабакина

В 1965 году из-за чрезвычайной загруженности по пилотируемой лунной программе Сергей Павлович передал автоматическую лунную программу Георгию Николаевичу Бабакину в конструкторское бюро химкинского Машиностроительного завода имени С.А. Лавочкина. Это решение Королёв принял с тяжёлым сердцем. Он привык в своём деле быть первым, но с колоссальным объёмом работы в одиночку не мог справиться даже его гений, поэтому мудро было работу разделить. Следует отметить, что с поставленной задачей Бабакин справился с блеском! Отчасти ему на руку сыграло то, что в 1966 году автоматическая межпланетная станция «Луна-9» совершила мягкую посадку на Селену, и советские учёные наконец-то получили точные представления о поверхности естественного спутника Земли. После этого внесли коррективы в проект лунохода, изменили ходовую часть, да и весь внешний вид претерпел существенные изменения. Луноход Бабакина встретил восторженные отзывы всего мира – как среди учёных, так и среди простых людей. Едва ли какое-нибудь средство массовой информации в мире обошло вниманием это гениальное изобретение. Кажется, что и сейчас – фотографией из советского журнала – перед глазами стоит луноход, как смышлёный робот в виде большой кастрюли на колёсиках со множеством замысловатых антенн.

А всё-таки, какой он?

По размерам луноход сопоставим с современным легковым автомобилем, но на этом сходства заканчиваются и начинаются различия. Колёс у лунохода восемь, причём у каждого из них свой собственный привод, что обеспечивало аппарату вездеходные качества. Луноход мог двигаться вперёд и назад с двумя скоростями и делать повороты на месте и в движении. В приборном отсеке (в «кастрюле») размещалась аппаратура бортовых систем. Солнечная батарея откидывалась, как крышка рояля, днём и закрывалась ночью. Она обеспечивала подзарядку всех систем. Радиоизотопный источник тепла (использующий радиоактивный распад) обогревал оборудование в тёмное время суток, когда температура с +120 градусов падала до -170. Кстати, 1 лунные сутки равняются 24 земным. Луноход предназначался для изучения химического состава и свойств лунного грунта, а также радиоактивного и рентгеновского космического излучения. Аппарат был снабжён двумя телекамерами (одна резервная), четырьмя телефотометрами, рентгеновскими и радиационными измерительными приборами, остронаправленной антенной (о ней речь впереди) и прочей хитрой техникой.

«Луноход-1», или недетская игрушка на радиоуправлении

Не будем вдаваться в подробности – это тема для отдельной статьи – но так или иначе «Луноход-1» оказался на Селене. Доставила его туда автоматическая станция, то есть людей там не было, и управлять лунной машиной предстояло с Земли. В состав каждого экипажа входило пять человек: командир, водитель, бортинженер, штурман и оператор остронаправленной антенны. Последнему необходимо было следить за тем, чтобы антенна всегда «смотрела» на Землю, обеспечивая радиосвязь с луноходом. Между Землёй и Луной приблизительно 400 000 км и радиосигнал, с помощью которого можно было подкорректировать движение аппарата, проходил это расстояния за 1,5 секунды, а картинка с Луны формировалась – в зависимости от ландшафта – от 3-х до 20-и секунд. Вот и получалось, что пока формируется картинка, луноход продолжает движение, а после того, как изображение появлялось, экипаж мог обнаружить свой аппарат уже в кратере. Ввиду большого напряжения, экипажи сменяли друг друга каждые два часа. Таким образом, «Луноход-1», рассчитанный на 3 земных месяца работы, проработал на Луне 301 сутки. За это время он проехал 10 540 метров, обследовал 80 000 квадратных метров, передал множество снимков и панорам и так далее. В итоге радиоизотопный источник тепла исчерпал свой ресурс и луноход «замёрз».


«Луноход-2» Успехи «Лунохода-1» вдохновили на реализацию новой космической программы «Луноход-2». Новый проект внешне почти не отличался от своего предшественника, но был усовершенствован, и 15 января 1973 года АМС «Луна-21» доставила его на Селену. К сожалению, луноход просуществовал всего 4 земных месяца, но за это время он успел пройти 42 км и провести сотни измерений и экспериментов. Дадим слово водителю экипажа Вячеславу Георгиевичу Довганю: «Со вторым история получилась глупая. Четыре месяца он уже находился на спутнике Земли. 9 мая я сел за штурвал. Мы угодили в кратер, навигационная система вышла из строя. Как выбираться? Не раз мы уже попадали в подобные ситуации. Тогда просто закрывали солнечные батареи и выбирались. А тут приказали не закрывать и так выбираться. Мол, закроем, и не будет откачки тепла из лунохода, приборы перегреются. Мы попробовали выехать и зацепили лунный грунт. А лунная пыль такая липкая… Луноход перестал получать подзарядку солнечной энергией в необходимом объёме и постепенно обесточился. 11 мая сигнала от лунохода уже не было».

«Луноход-3»

К сожалению, после триумфа «Лунохода-2» и ещё одной экспедиции «Луна-24» о Луне надолго забыли. Проблема заключалась в том, что в ее исследованиях, к сожалению, главенствовали не научные, а политические устремления. А ведь уже завершалась подготовка к старту нового уникального самоходного аппарата «Луноход-3», и экипажи, получившие бесценный опыт в предыдущих экспедициях готовились вести его среди лунных кратеров. Эта машина, вобравшая в себя все самые лучшие качества предшественников, имела на борту самое совершенное в те годы техническое оборудование и новейшие научные приборы. Чего только стоила поворотная стереокамера, подобные которой модно сейчас называть 3D. Теперь «Луноход-3» всего лишь экспонат музея НПО имени С.А. Лавочкина. Несправедливая судьба!

Советский Союз так и не сумел высадить человека на Луне. Он проводил исследование спутника Земли с помощью дистанционно управляемых луноходов. Если верить просочившимся в СМИ фактам, водители этих луноходов наблюдали на поверхности Луны очень странные картины….

«Луноход-2» был доставлен на поверхность Луны автоматической станцией «Луна-21» 16 января 1973г. Проработав дольше расчетного ресурса, аппарат, проделав путь в 38км., передал на Землю 86 панорамных снимков лунной поверхности и 80 тысяч обычных. Официально основной целью лунохода было изучение магнитного поля Луны. О том, что видели водители лунохода на Земле, стало известно гораздо позже. Да и то, человек, поделившийся этими сведениями, скрылся под псевдонимом Андрей Петрович П., не желая разглашать свою настоящую фамилию. А в официальных интервью водители лунных аппаратов продолжали хранить тайну. Довгань Александр Георгиевич не сказал правды даже космонавту Георгию Гречко. На его вопрос о «зеленых человечках», Довгань ответил, что он их не видел, так как за руль лунохода садился трезвый. Если верить публикациям в СМИ, водители луноходов видели много интересного. Ведя аппарат по поверхности Луны, «Андрей Петрович» и его напарник заметили странное образование. Руководившие проектом ученые дали команду подобраться к нему ближе. Сигнал с Землю до лунохода идет с трехсекундной задержкой. Из-за сложностей в управлении, пятьдесят метров пути до странного объекта преодолели более чем за тридцать минут, периодически останавливая аппарат, чтобы лучше разглядеть объект. Это было явно рукотворное сооружение в виде полусферы около двух метров в поперечнике. Когда луноход подошел к объекту на расстояние около 10м, между учеными возник спор, что делать дальше. Не придя к единому мнению, они запросили указаний руководителей проекта, и получили приказ до их приезда ничего не предпринимать. Видимо, начальники были осведомлены лучше других, с чем можно столкнуться на Луне. Недаром же луноходы оснащались спаренными пулеметами, хотя каждый килограмм полезной нагрузки был на счету. Через несколько минут ожидания в куполе съехала в сторону дверь. Изнутри показалось странное, похожее то ли на насекомое, толи на рака существо. По всей видимости, робот. Он приблизился к луноходу, и связь с аппаратом мгновенно оборвалась. После приезда руководства, записанное на пленку изображение прокрутили неоднократно. И «Андрею Петровичу» удалось рассмотреть, что метрового размера существо действительно походит на рака. Всем присутствующим в зале управления напомнили про подписку о неразглашении. Сведениями запрещалось делиться не только с родными и близкими, а и с водителями-сменщиками. В течение трех суток пытались оживить вышедший из строя луноход. На четвертые сутки был получен сигнал, но не изображение лунной поверхности и объекта, а зашифрованный текст. С большим трудом его расшифровали шифровальщики спецслужб. Латинским шрифтом земляне были объявлены «персонами нон грата», а Луна – суверенной территорией «Народа Неба». Было заявлено, что любая несанкционированная высадка на поверхность Луны будет рассматриваться, как акт агрессии. Поначалу послание расценили как шутку одного из участников проекта, но тщательная проверка эту версию не подтвердила. «Луноход-2» прилунился в 172км к югу от места посадки автономного модуля с «Apollo-17» - последнего корабля лунной программы американцев. И во время посадки у него вышло из строя навигационное оборудование. Но помогли американцы. На советско-американской встрече по обсуждению результатов исследования космического пространства, которая проходила с 29 января по 2 февраля в Москве, один из американских ученых подошел к главному конструктору по лунной тематике НПО им. Лавочкина Олегу Ивановскому и положил в карман его пиджака конверт. Внутри конверта была детальная фотография района посадки «Луны-21», которую американцы сделали перед вылетом «Apollo-17”. В 1975г. к отправке на Луну был готов «Луноход-3». Более проходимый, усовершенствованный и оснащенный мощным оружием. Только к Луне он не полетел. Программу резко переключили на доставку лунного грунта. А позже и вовсе закрыли без объяснения причин. В течение 37 лет никому не удавалось обнаружить на поверхности Луны вышедший из строя «Луноход-2». Лишь в 2007г. канадский ученый Фил Сток из Университета Западного Онтарио, изучая сделанные NASA снимки лунной поверхности, обнаружил и «Луноход-2» и оставленный им след, длинной в 37км. К вышеизложенному можно отнестись с большой долей недоверия, но в 1996г. один из участников проекта «Аполлон» доктор Эдвин Райс выпустил книгу «Потерянный космос», в которой утверждал, что во время миссии «Apollo-17», американские астронавты встретили на поверхности Луны метрового размера куполообразное сооружение, из которого выползло больше десятка ракообразных существ. Ими не было предпринято попыток атаковать лунный аппарат «Ровер», на котором передвигались американцы, но «Ровер» перестал действовать.
Астронавты услышали четкую речь, которая была переведена в центре управления полетом, и смысл ее сводился к тому, что американцы вторглись на чужую территорию и им следует немедленно ее покинуть. Сразу же после этого «Ровер» стал нормально работать, и американцы поспешили на нем к лунному модулю. Не вняв ультиматуму существ, проживающих на Луне, американцы тайно весной 1973г. запустили на Луну аппарат «Лунар Скаут», который прилунился недалеко от места посадки «Apollo-17». Связь с ним оборвалась внезапно, а позже Хьюстон получил сообщение с орбитального модуля, что высадка на Луну запрещена, а доказательства силы будут продемонстрированы в одном из национальных парков. В определенное жителями Луны время, на площади в четыре гектара от растущих деревьев остались голые стволы. Позже выдвинули гипотезу, что было применено гравитационное оружие. После этого лунные программы свернули и американцы, и Советский Союз. А Вернер фон Браун на вопрос журналистов о причине свертывания лунной программы ответил: «На Луне есть внеземные силы, которые гораздо мощнее, чем мы можем предположить, но я не имею права говорить о подробностях».

«Луноход-1» (кодовое название 8ЕЛ № 203) являлся уникальным в своем роде, ведь с его помощью впервые в истории человечества были проведены исследования поверхности небесного объекта, а именно спутника Земли - Луны. Построенный в рамках специального проекта Е-8 (серии дистанционно-управляемых аппаратов «Луноход» для исследования лунной поверхности), аппарат проработал на Луне практически целый лунный год (10 с половиной земных месяцев).

Краткое описание

Аппарат был построен с целью изучения характера поверхности Луны, рентгеновского и радиоактивного космического излучения на лунной поверхности, а также свойств и химического состава лунной почвы.

"Луноход-1"

Вес планетохода составил 756 кг, его длина была почти 4,5 м, а ширина - чуть более 2-х м. Высота лунохода была почти 2 метра (1,92 м). Ширина колеи составляла 1 600 мм, сами колеса были не слишком большими - 200 мм в ширину и с диаметром 510 мм.

На Луну аппарат был доставлен 17 ноября 1970 года носителем - межпланетной станцией «Луна-17».

«Луноход-1» в действии

Старт состоялся осенью, 10 ноября 1970 года. Через неделю «Луна-17» произвела посадку в Море Дождей, и исследовательский аппарат был спущен на лунный грунт.

Первые три месяца на Луне аппарат не только исследовал поверхность спутника Земли, но и осуществлял прикладную программу, отрабатывая поиск района и места возможного приземления лунной кабины. Программа была выполнена, после чего «Луноход-1» успешно продолжил свою работу. Он смог проработать в три раза больше, чем теоретически позволял ему первоначальный ресурс (3 месяца).

За все время исследовательской миссии «Луноходом-1» было пройдено 10 540 м, обследовано 80 000 м2 и передано на Землю 25 000 фотографий и 211 лунных панорам. Максимальная скорость, которую мог развивать луноход, - 2 км/час. В общей сумме длительность активной деятельности аппарата составила около 301 суток. Было проведено 157 сеансов с Землей и передано 24 820 радиокоманд. Аппаратура, оценивавшая проходимость, в 25 точках произвела химический анализ верхнего слоя местного грунта и отработала 537 циклов, определяя его физические и механические свойства.

15 сентября 1971 года стало очевидно, что ресурс аппарата начинается исчерпываться, о чем свидетельствовало снижение температуры внутри полностью герметичного контейнера «Лунохода-1». 30 сентября исследовательский аппарат впервые не вышел на связь, а 4 октября все попытки наладить с ним контакт были окончательно прекращены.

Луноход-1 стал первым успешным планетоходом, предназначенным для исследования других миров. Он был доставлен на поверхность Луны 17 ноября 1970 года на борту посадочного модуля Луна-17. Управление им производилось операторами удаленного контроля в Советском Союзе, он преодолел более 10 километров (6 миль) за почти 10 месяцев своей работы. Для сравнения - аппарату Mars Opportunity потребовалось около шести лет для того, чтобы достичь таких же показателей.

Участники космической гонки

В 1960-х годах соединенные Штаты и Советский Союз были вовлечены в «космическую гонку», и каждая из сторон стремилась первой направить человека на Луну, что было способом демонстрации миру своих технологических возможностей. В результате каждой из сторон что-то удалось сделать первой - был запущен в космос первый человек (Советский Союз), были произведены первые запуски двух и трех человек в космос (Соединенные Штаты), осуществлена первая стыковка на орбите (Соединенные Штаты) и, наконец, высадка первого экипажа на Луну (Соединенные Штаты).

Советский Союз связывал свои надежды на отправку человека на Луну с ракетами «Зонд». Однако после серии неудачных испытательных запусков, включая взрыв на стартовой площадке в 1968 году с человеческими жертвами, Советский Союз вместо этого стал фокусировать свое внимание на других лунных программах. Среди них была и программа посадки в автоматическом режиме космического аппарата на поверхность Луны и удаленное управление планетоходом.

Вот перечень успехов лунной программы Советов: Луна-3 (с ее помощью впервые было получено изображение обратной стороны Луны), Луна-9 (этот аппарат в 1966 году впервые совершил мягкую посадку, то есть за три года до полета Апполона-11 и высадки астронавтов на Луну), а также Луна-16 (этот аппарат вернулся на Землю с образцами лунного грунта в 1970 году). А Луна-17 доставила на Луну дистанционно управлявшийся планетоход.

Посадка и спуск аппарата на поверхность Луны

Аппарат Луна-17 успешно стартовал 10 ноября 1970 года, и через пять дней оказался на орбите Луны. После мягкой посадки в районе Моря дождей, находившийся на борту Лунаход-1 по аппарели спустился на лунную поверхность.

«Лунаход-1 является лунным планетоходом, по форме он напоминает бочонок с выпуклой крышкой, а передвигается он с помощью восьми независимых друг от друга колес, - было отмечено в кратком сообщении агентства NASA об этом полете. - Луноход оснащен конической антенной, точно направленной цилиндрической антенной, четырьмя телевизионными камерами, а также специальным устройством для воздействия на лунную поверхность в целях изучения плотности лунного грунта и проведения механических тестов».

Этот планетоход работал от солнечной батареи, а в ночное холодное время его функционирование обеспечивал обогреватель, работавший на радиоактивном изотопе полоний-210. В этот момент температура опускалась до минус 150 градусов по Цельсию (238 градусов по Фаренгейту). Луна всегда обращена одной своей стороной к Земле, и поэтому световой день в большинстве точек на ее поверхности продолжается около двух недель. Ночное время также продолжается две недели. Согласно плану, этот планетоход должен был проработать три лунных дня. Он превзошел первоначальные операционные планы и проработал 11 лунных дней - его работа закончилась 4 октября 1971 года, то есть спустя 14 лет после того, как первый спутник Советского Союза был выведен на околоземную орбиту.

По данным NASA, к моменту окончания своей миссии Луноход-1 преодолел примерно 10,54 километра (6,5 мили), он передал на Землю 20 тысяч телевизионных изображений и 200 телевизионных панорам. Кроме того, с его помощью было проведено более 500 исследований лунного грунта.

Наследие Лунохода-1

Успех Лунохода-1 был повторен Луноходом-2 в 1973 году, и второй аппарат уже проехал по лунной поверхности приблизительно 37 километров (22,9 мили). Планетоходу Opportunity потребовалось 10 лет для того, чтобы показать такой же результат на Марсе. Изображение места посадки Лунохода-1 было получено с помощью лунного космического зонда Lunar Reconnaissance Orbiter с камерой высокого разрешения на борту. Так, например, на сделанных в 2012 году снимках отчетливо виден спускаемый аппарат, сам Луноход и его след на поверхности Луны.

Ретроотражатель этого планетохода произвел весьма удивительный «скачок» в 2010 году, когда ученые направили на него лазерный сигнал, что свидетельствует о том, что он не был поврежден под воздействием лунной пыли или других элементов.

Лазеры используются для измерения точного расстояния от Земли до Луны, и для этого же использовались лазеры в рамках программы «Аполлон».

После Лунохода-2 больше ни один аппарат не совершал мягкую посадку до тех пор, пока китайцы в рамках своей космической программы не запустили аппарат «Чанъэ-3» с луноходом «Юйту». Хотя «Юйту» перестал передвигаться уже после второй лунной ночи, он продолжал оставаться в рабочем состоянии и прекратил функционировать лишь спустя 31 месяц после начала своей миссии, и тем самым он намного превзошел предыдущий рекорд.

И проработал на её поверхности до 4 октября 1971 года. Предназначался для изучения особенностей лунной поверхности, радиоактивного и рентгеновского космического излучения на Луне, химического состава и свойств грунта. Найден 22 апреля 2010 года на поверхности Луны Томом Мерфи с группой ученых, отправивший лазерные импульсы с телескопа обсерватории Апаче-Пойнт в Нью-Мексико.

История

Луноход-1 был создан в конструкторском бюро химкинского Машиностроительного завода имени С. А. Лавочкина под руководством Григория Николаевича Бабакина. Самоходное шасси для Лунохода было создано во ВНИИТрансМаш под руководством Александра Леоновича Кемурджиана.
Эскизный проект лунохода был утвержден осенью 1966 года. К концу 1967 года была готова вся конструкторская документация.

Автоматическая межпланетная станция Луна-17 с Луноходом-1 стартовала в 10 ноября 1970 года и 15 ноября Луна-17 вышла на орбиту искусственного спутника Луны.

17 ноября 1970 года станция благополучно прилунилась в Море Дождей и Луноход-1 съехал на лунный грунт.
Управление исследовательским аппаратом осуществлялось при помощи комплекса аппаратуры контроля и обработки телеметрической информации на базе «Минск-22» - СТИ-90. Центр управления луноходом в Симферопольском Центре космической связи включал в себя пункт управления луноходом, который состоял из пультов управления командира экипажа, водителя лунохода и оператора остронаправленной антенны, рабочее место штурмана экипажа, а также зал оперативной обработки телеметрической информации. Основную сложность при управлении луноходом составляла задержка времени, радиосигнал двигался до Луны и обратно около 2 секунд, и применение малокадрового телевидения с частотой смены картинки от 1 кадра в 4 секунды до 1 в 20 секунд. В результате общая задержка в управлении доходила до 24 секунд.

В течение первых трёх месяцев запланированной работы, помимо изучения поверхности аппарат выполнял еще и прикладную программу, в ходе которой отрабатывал поиск района посадки лунной кабины. После выполнения программы луноход проработал на Луне в три раза больше своего первоначально рассчитанного ресурса. За время нахождения на поверхности Луны «Луноход-1» проехал 10 540 м, передал на Землю 211 лунных панорам и 25 тысяч фотографий. Более чем в 500 точках по трассе движения изучались физико-механические свойства поверхностного слоя грунта, а в 25 точках проведён анализ его химического состава.

15 сентября 1971 года температура внутри герметичного контейнера лунохода стала падать, так как исчерпался ресурс изотопного источника тепла. 30 сентября аппарат на связь не вышел и 4 октября все попытки войти с ним в контакт были прекращены.

11 декабря 1993 года Луноход-1 вместе с посадочной ступенью станции Луна-17 были выставлен фирмой Lavochkin Association на аукционе Сотбис. При заявленной начальной цене 5 000$ торги закончились на сумме 68 500$. По информации российской прессы, покупателем оказался сын одного из американских астронавтов. В каталоге было указано, что лот «покоится на поверхности Луны».

Конструкция

Основным разработчиком шасси для планетоходов (колеса, двигатели, привод, подвеска, система управления ими) в СССР был (и остается до настоящего времени в России) ленинградский ВНИИтрансмаш (ВНИИТМ). В этом учреждении разрабатывались главным образом шасси для танков, так что был накоплен обширный опыт в области создания транспорта повышенной проходимости, ведь общее свойство у планетохода и танка - движение по неподготовленной местности.

Здесь было создано и испытано множество самых различных устройств - Луноход 1 и 2 (1970), шагающий планетоход отправленный в 1971 году на Марс, прыгающий для Фобоса (1988), робот для очистки крыши разрушенного энергоблока Чернобыльской АЭС (1986), планетоход для неудавшейся экспедиции Марс-96, несколько планетоходов в рамках сотрудничества с зарубежными организациями (в последние годы) и т.д.

Наверное многие обратили внимание, что все луноходы, которые перемещались по другим планетам - колёсные. И это при том, что давно известно множество других подходов - гусеничный, шагающий и т.д. Видимо, есть серьезные причины выбирать именно колеса.

Почти все небесные тела которые доступны нам для исследования имеют твердую поверхность с множеством относительно ровных участков. Там нет болот, зыбучих песков, леса и растительности, которые могли бы потребовать гусениц или шагающих движителей. На Луне и Марсе, также как на Меркурии и Венере - везде колеса вполне можно использовать.

Колёса - очень экономичный вид движителя. Чтобы прокручивать, скажем, гусеницы, нужна куда большая мощность. А ведь это дополнительные батареи, которые нужно доставлять за сотни тысяч километров.
Важна и надежность - проблематично заменить на Марсе порванную гусеницу или сломанный рычаг ноги, в то время как поломка даже нескольких колес совсем необязательно ставит под угрозу выполнение задачи.
Теория движения колесных машин также разработана лучше всего. Достаточно вспомнить, что до сих пор почти не нашли применения шагающие машины, даже в хорошо изученных земных условиях.
Сравнительно прост и привод колес от электромоторов, легко обеспечивать разворот.
Итак, выбор колёсного движителя явно оправдан. Колеса Лунохода уже можно считать классикой. Большинство последующих макетов и реальных планетоходов хоть что-то, да позаимствовали от них. Колеса состоят из трех титановых ободов, с закрепленной на них стальной сетки с грунтозацепами из того же титана. На твердой поверхности опора происходит на средний обод, на мягком же грунте обод проникает глубоко и тогда работает сетка.

Если же рассматривать колесный движитель в целом, возникает вопрос - почему у планетоходов, в частности Лунохода, столько колёс?
Во-первых, до последнего момента не исключалось использование гусениц. В случае с 8 колесами Лунохода это не потребовало бы полного пересмотра конструкции. Во-вторых, снижение нагрузки на грунт. И наконец, надежность - работоспособность при выходе из строя нескольких колес.
На случай заедания в приводе колес в Луноходе были предусмотрены специальные механизмы разблокировки. Пиротехнический заряд по команде с Земли мог перебить вал и в результате неисправное заблокированное колесо стало бы ведомым. У четырех колесного такое было бы невозможно. К счастью, эта возможность не была ни разу использована

Подвеска

Подвеску делают независимой для каждого мотор-колеса. Это позволяет преодолевать небольшие выступы и впадины избегая сильных кренов всей машины и перегрузки отдельных двигателей. В идеале, каждое колесо в любой момент времени должно касаться грунта, причем с примерно одинаковыми нагрузками от взаимодействия с ним. Это обеспечивается не только механикой, но и электронной частью, оценивающей нагрузки на двигатели, и подвеску. Механическая часть подвески обычно выполняется в виде рычагов, причем в качестве упругих элементов используются торсионы - стальные или титановые стержни, которые представляют собой "пружину" работающую на кручение. Использование гидравлики проблематично, из-за сильных колебаний температуры на поверхности планет.

Поучительна история гибели Лунохода-2 - на нем был установлен новый датчик крена-дифферента (весь блок автоматики Лунохода-2 разрабатывался с тройным дублированием - как для обитаемой машины).
Датчик в Луноходе-1 был разработан самим ВНИИТМ, но посчитали, что машиностроительное предприятие должно заниматься своим делом и разработку нового датчика поручили другой организации.
В новом датчике использовалась незамерзающая жидкость. Однако, не была учтена малая сила тяжести на Луне. В результате, сразу после прилунения, датчик оказался нерабочим. А ведь этот датчик должен предохранять Луноход от опрокидывания - автоматически останавливать его, если наклон слишком велик (попутно - позволяет получить представление о геометрии лунной поверхности). Здесь же он показал что Луноход стоит под углом 40 градусов еще до съезда с посадочного модуля.
Пришлось ездить без датчика, ориентируясь лишь на то, что видно через телекамеры - линию горизонта и простой уровень - катающийся металлический шарик. Все шло хорошо, но на третий месяц Луноход заехал в довольно большой кратер. Он стоял там с открытой солнечной батареей и подзаряжался. Когда пришло время выезжать из кратера, недооценили угол наклона. В результате, машина зацепилась солнечной батареей, на нее попал грунт, что привело к падению мощности. Попытки стряхнуть грунт только усугубили положение - грунт попал во внутренний отсек. Так закончил свою жизнь Луноход-2.

Кстати говоря, Луноходу-1 повезло еще меньше - при старте взорвался ракетоноситель. Так что тот Луноход-1 что был на Луне - не совсем первый Луноход.

В любом случае Луноход-2 прошел по Луне намного большее расстояние - 40 км за 3 месяца, чем Луноход-1 - 10 км. за 10 месяцев. Сказался опыт, который приобрели исследователи и водители.

Скорость движения

Возможно для некоторых это станет неожиданностью, но максимальные скорости всех автоматических планетоходов очень небольшие - не более 1-2 км/ч. Собственно, для аппаратов без экипажа это не так важно, поскольку управление ими осложнено задержкой сигнала, которая доходит до десятков секунд. Также, низкая скорость снижает вероятность повреждений при наезде на камень, отсутствуют заносы и т.д.

Манёвренность

Большой радиус поворота станет проблемой, если поблизости находится скала или расщелина, куда аппарат может сплозти при развороте.
Самые распространенное решение позаимствовано у гусеничных машин: делая различными скорости колес по левому и правому борту машины (в простейшем случае, с использованием тормозов), можно развернуть ее практически на месте.
Такой подход еще и упрощает конструкцию, повышает ее надежность, поскольку не нужно делать поворотных колес. Общеизвестный пример - "Луноход" (1970)

Опасность проваливания

Следующая проблема - необходимость преодолевать расщелины, не проваливаться на рыхлом грунте. Это может быть решено несколькими путями: колесами большой ширины и диаметра, большим количеством колес по каждому из бортов.

Так например, у Лунохода было 8 широких колес. Их полусферический профиль препятствует боковому сползанию (при движении вдоль склона).

Другой вариант решения (1989) предполагал использование больших (сопоставимых по размеру с самим планетоходом) надувных колес низкого давления с металлическим каркасом и грунтозацепами. Однако, такие колеса плохо выдерживают перепады температур, требуют обслуживания. Зато, они нашли применение на Земле - в тех местах, где необходимо движение по глубокому снегу.

Планетоходы испытывались в Средней Азии, на Камчатке (в зонах свежих извержений) - чтобы было большое разнообразие форм рельефа.. Ведь заранее не было известно, какой грунт, к примеру, на Луне. Были предположения, что грунт находится во взвешенном состоянии и Луноход может просто утонуть. Поэтому испытания проводили также и на снежниках - где снег засыпан вулканическим песком.

Преодоление камней, застревание

На планетах, куда сейчас возможна доставка планетоходов, встречается множество камней, скальных выступов, кратеров. То, что для шагающего аппарата будущего, наверное, не будет проблемой (согласитесь, человек легко преодолевает большинство препятствий, которые непреодолимы для колес) для сегодняшних планетоходов проблема весьма актуальная.
Представим ситуацию, когда обычная машина наезжает одним бортом на крупный камень. Возникает крен всей машины и аппарат рискует перевернуться. Для планетохода такое поведение недопустимо, потому подвеска устроена гораздо сложнее - когда одно из колес переезжает камень, остальные могут везти аппарат вполне горизонтально.

• Луноход-1 >> СССР - Добро пожаловать на патриотический сайт, посвящённый стране, в которой мы родились - Союзу Советских Социалистических Республик (СССР)