Чем обогревались советские луноходы. Историческое попадание. Всемирно известный луноход Бабакина

Луноход-1 был первым из двух автоматических аппаратов, изучавших Луну в рамках советской программы «Луноход». Космический корабль, доставивший Луноход-1 на поверхность Луны, назывался Луна-17. Луноход-1 стал первым управляемым колесным роботом, который работал за пределами Земли. Дата начала работы аппарата на Луне - 17 ноября 1970 года. Луноход-2 был запущен спустя три года.

«Луноход» - транспортное устройство, управляемое автоматически, способное передвигаться по Луне и предназначенное для проведения исследования Луны.

Перед советскими учеными и конструкторами при разработке и создании первого автоматического лунохода встала необходимость решения комплекса сложных проблем. Надо было создать совершенно новый тип машины, способной длительное время функционировать в необычных условиях открытого космоса на поверхности другого небесного тела.

Основные задачи:

• создание оптимального двигателя с высокой проходимостью при малых массе и энергопотреблении, обеспечивающего надежную работу и безопасность движения;
• создание систем дистанционного управления движением лунохода;
• обеспечение необходимого теплового режима с помощью системы терморегулирования, поддерживающей температуру газа в приборных отсеках, температуру элементов конструкции и оборудования, расположенных внутри герметичных отсеков и вне их (в открытом космосе в периоды лунных дней и ночей), в заданных пределах;
• выбор источников питания;
• материалов для элементов конструкции: разработка смазочных материалов и систем смазок для условий вакуума и многое другое.

Научная аппаратура лунохода должна была обеспечить:

• изучение топографии местности;
• определение химического состава и физико-механических свойств грунта;
• исследование радиационной обстановки на трассе перелета к Луне и на ее поверхности;
• изучение рентгеновского космического излучения;
• эксперименты по лазерной локации Луны.

Первый луноход - советский “Луноход-1″ был доставлен на Луну космическим аппаратом “Луна-17″ и проработал на ее поверхности почти год (с 17.11.1970 по 4.10.1971).

“Луноход-1″ состоит из двух частей: герметичного приборного отсека с аппаратурой и самоходного шасси. Масса “Лунохода-1″ 756 кг, длина (с открытой крышкой) 4,42 м, ширина 2,15 м, высота 1,92 м. Приборный отсек служит для размещения аппаратуры бортовых систем и зашиты ее от воздействия внешней среды в условиях космоса. Имеет форму усеченного конуса с выпуклыми верхним и нижним днищами. Корпус отсека изготовлен из магниевых сплавов, обеспечивающих достаточные прочность и легкость. Верхнее днище отсека используется как радиатор-охладитель в системе терморегулирования и закрывается крышкой. В период лунной ночи крышка закрывает радиатор и препятствует отводу теплоты из отсека благодаря тепловому излучению радиатора. В течение лунного дня крышка открыта, и элементы солнечных батарей, расположенные на ее внутренней стороне, обеспечивают подзарядку аккумуляторов, питающих бортовую аппаратуру электроэнергией.

В приборном отсеке размещены системы терморегулирования, электропитания, приемные и передающие устройства радиокомплекса, приборы системы дистанционного управления и электронно-преобразовательного устройства научной аппаратуры. В передней части расположены: иллюминаторы ТВ камер, электрический привод подвижной остронаправленной антенны, служащей для передачи на Землю ТВ изображений лунной поверхности; малонаправленная антенна, обеспечивающая прием радиокоманд и передачу телеметрической информации, научные приборы и оптический уголковый отражатель, изготовленный во Франции. По левому и правому бортам установлены: 2 панорамные телефотокамеры (в каждой паре одна из камер конструктивно объединена с определителем местной вертикали), 4 штыревые антенны для приема радиокоманд с Земли. Для подогрева газа, циркулирующего внутри аппарата, служит изотопный источник тепловой энергии. Рядом с ним расположен прибор для определения физико-механических свойств лунного грунта.

Резкие температурные перепады при смене дня и ночи на поверхности Луны, а также большая разница температур между деталями аппарата, находящимися на солнечной стороне и в тени, сделали необходимой разработку специальной системы терморегулирования. При низких температурах в период лунной ночи для обогрева приборного отсека автоматически прекращается циркуляция газа-теплоносителя по контуру охлаждения и газ направляется в контур подогрева.
Система электропитания лунохода состоит из солнечных и химических буферных батарей, а также приборов автоматического управления. Управление приводом солнечных батарей осуществляется с Земли; при этом крышка может быть установлена на любой угол в пределах от 0 до 180°, необходимый для максимального использования солнечного излучения.

Бортовой радиокомплекс обеспечивает прием команд из Центра управления и передачу информации с борта аппарата на Землю. Ряд систем радиокомплекса используется не только при работе на поверхности Луны, но и на участке перелета с Земли на Луну. Две ТВ системы лунохода служат для решения самостоятельных задач. Система малокадрового телевидения предназначена для передачи на Землю ТВ изображений местности, необходимых экипажу, управляющему с Земли движением лунохода. Возможность и целесообразность применения такой системы, для которой характерна более низкая по сравнению с вещательным телевизионным стандартом скорость передачи изображения, была продиктована специфическими лунными условиями. Основное из них - медленное изменение ландшафта при движении лунохода. Вторая ТВ система служит для получения панорамного изображения окружающей местности и съемки участков звездного неба, Солнца и Земли с целью астроориентации. Система состоит из четырех панорамных телефотокамер.

Самоходное шасси предназначено для перемещения лунохода по поверхности Луны. Характеристика шасси: число колес - 8 (все ведущие); колесная база - 170 мм; колея - 1600 мм; диаметр колеса по грунтозацепам - 510 мм; ширина колеса - 200 мм. Шасси выполнено таким образом, чтобы луноход имел высокую проходимость и надежно работал в течение длительного времени при минимальной собственной массе и потребляемой электроэнергии. Шасси обеспечивает передвижение “Лунохода” вперед (с двумя скоростями) и назад, повороты на месте и в движении. Оно состоит из ходовой части (упругая подвеска и движитель), блока автоматики, системы безопасности движения, прибора и комплекса датчиков для определения механических свойств грунта и оценки проходимости шасси. Поворот достигается за счет различной частоты вращения колес правого и левого бортов и изменением направления их вращения. Торможение осуществляется переключением тяговых электродвигателей шасси в режим электродинамического торможения. Для удержания лунохода на уклонах и его полной остановки включаются дисковые тормоза с электромагнитным управлением. Блок автоматики управляет движением лунохода по радиокомандам с Земли, измеряет и контролирует основные параметры самоходного шасси и автоматическую работу приборов для исследования механических свойств лунного грунта. Система безопасности движения обеспечивает автоматическую остановку лунохода при предельных углах крена и дифферента и перегрузках электродвигателей колес.Прибор для определения механических свойств лунного грунта позволяет оперативно получать информацию о движения. Пройденный путь определяется по числу оборотов ведущих грунтовых условиях колес. Для учета их пробуксовки вносится поправка, определяемая с помощью свободно катящегося девятого колеса, которое специальным приводом опускается на грунт и поднимается в исходное положение. Управление аппаратом осуществляется из Центра дальней космической связи экипажем в составе командира, водителя, штурмана, оператора, бортинженера.

Режим движения выбирался в результате оценки телевизионной информации и оперативно поступающих телеметрических данных о крене, дифференте, пройденном пути, состоянии и режимах работы приводов колес. В условиях космического вакуума, радиации, значительных перепадов температур и сложного рельефа местности по трассе движения все системы и научные приборы лунохода функционировали нормально, обеспечив выполнение как основной, так и дополнительных программ научных исследований Луны и космического пространства, а также инженерно-конструкторских испытаний.

“Луноход-1″ детально обследовал лунную поверхность на площади 80000 м2. С помощью ТВ систем было получено более 200 панорам и свыше 20000 снимков поверхности. Более чем в 500 точках по трассе движения изучались физико-механические свойства поверхностного слоя грунта, а в 25 точках проведен анализ его химического состава. Пройденное расстояние 10 км 540 м. Длительность активного функционирования “Лунохода-1″ составила 301 сутки 6 ч 37 мин; прекращение работы было вызвано выработкой ресурсов его изотопного источника теплоты. В конце работы он поставлен на практически горизонтальной площадке в такое положение, при котором уголковый отражатель обеспечил многолетнее проведение лазерной локации его с Земли.

16.1.1973 с помощью автоматической станции “Луна-21″ в район восточной окраины Моря Ясности (древний кратер Лемонье) был доставлен “Луноход-2″. Района посадки был выбран, чтобы получить новые данных о сложной зоне сочленения лунного «моря» и «материка». Усовершенствование конструкции и бортовых систем, а также установка дополнительных приборов и расширение возможностей аппаратуры позволили значительно повысить маневренность и выполнить большой объем научных исследований. За 5 лунных дней в условиях сложного рельефа “Луноход-2″ прошел расстояние 37 км.

Строение «Лунохода-2» («Луна-21») (Время работы аппарата с 16.01.1973 до 09.05.1973)
«Луноход-2» («Луна-21») 1 Магнитометр. 2 Малонаправленная антенна. 3 Остронаправленная антенна. 4 Механизм наведения антенны. 5 Солнечная батарея (преобразует энергию солнечного излучения в электроэнергию для подразрядки химических батарей). 6 Откидная крышка (закрыта во время передвижения и в период лунной ночи). 7 Панорамные телефотокамеры горизонтального и вертикального обзора. 8 Изотопный источник тепловой энергии с отражателем и девятое колесо для измерения пройденного пути (в задней части аппарата). 9 Грунтозаборное устройство (в сложенном положении). 10 Штыревая антенна. 11 Мотор-колесо. 12 Герметичный приборный отсек. 13 Анализатор химического состава грунта «Рифма-М» (рентгеновский спектрометр) в сложенном положении. 14 Стереоскопическая пара телевизионных камер с блендами и противопылевыми крышками. 15 Оптический уголковый отражатель (изготовлен во Франции) 16 Телевизионная камера с блендой и противопылевой крышкой.

Источник: Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия. 1969-1978.

Лунная программа России

«Ведь за двадцать лет - кто-нибудь из нас троих обязательно умрёт - или эмир, или ишак, или я. А тогда поди разбирайся, кто лучше знал богословие!» Решил подытожить информацию, полученную на многочисленных конференциях, симпозиумах и из личных разговоров.К концу года будет принята Федеральная космическая программа 2016-2025. Что в эту программу попадает, то финансирование получает. Конечно, изменения могут быть внесены и по ходу работ, однако, обычно они связаны с новыми сроками реализации, а не с увеличением финансирования.Все планы на период за 2025 годом — не более чем “веселые картинки”. Просто пожелания ученых, инженеров и чиновников.


На первом этапе (в ФКП прописан именно он) — наш естественный спутник собираются изучать только с помощью автоматических станций. В 2019 году зонд «Луна-25» (или «Луна-Глоб») должен прилуниться в кратере Богуславского, который расположен в южной полярной области Луны.»Луна-25″ — это зонд-прототип для тренировки. Нужно заново учиться строить автоматические межпланетные станции, учиться садиться на Луну.Однако, на нём всё-таки разместят около 20-25 кг научных приборов. Несмотря на тестовый характер, миссия уникальная — впервые зонд сядет в полярную область Луны. Именно там орбитальными нейтронными детекторами в реголите обнаружены следы водорода (читай — водяного льда). Причем не только в затененных кратерах (туда зонды садиться не будут — нет Солнца для солнечных батарей и связи с Землей), но и поблизости.Следующий аппарат — орбитальный — «Луна-26» (или «Луна-Ресурс-1 орбитальный»). Разведка с орбиты, ретрансляция и очень интересный эксперимент ЛОРД (Лунный Орбитальный РадиоДетектор) . Стартовать очередная станция должна в 2021 году. Если что-то пойдет не так, в ФКП запланировано повторение миссии в 2023.Большой посадочный аппарат «Луна-27» (или «Луна-Ресурс-1 посадочный») должен сесть в южной полярной области Луны в 2023 году. На его борту будет до 50кг приборов, включая европейский бур для «криогенного» (чтобы не испарились «летучие» из грунта) бурения. Снова рассматривают возможность разместить на «Луне-27» мини-ровер. Когда-то в качестве такого ровера собирались поставить « «. Если миссия 2023 года окажется неудачной, посадку собираются повторить в 2025-ом.Последний лунный зонд в ФКП 2016-2025 — «Луна-28» («Луна-Ресурс-2» или «Луна-Грунт») — тяжелый зонд (до 3т) — запускается, по-видимому на «Ангаре А5″ с кислородно-керосиновым разгонным блоком ДМ-03, и служит для доставки грунта из южной полярной области Луны.»Луна-29» — большой луноход с «криогенным» буром — есть в пожеланиях ученых, но отсутствует в ФКП — а значит, будет реализован уже за 25-ым годом.

Кроме автоматических межпланетных станций, на первом этапе лунной программы будут проводится многочисленные НИРы на тему лунной транспортной системы и лунной инфраструктуры. Деньги на них заложены в ФКП. Заложены деньги и на разработку сверхтяжелой ракеты. Только на разработку — не на создание «в металле»!

Летные испытания нового российского космического корабля ПТК НП должны начаться в 2021 году. Они также заложены в Федеральную космическую программу. В 2021 и 2022 годах новый КА два раза слетает к МКС в беспилотном варианте. Выводить его на орбиту предполагается с помощью «Ангары А5» (возможно в укороченном варианте — без УРМ II).

В 2023 году нас ждет кое-что интересное — одной «Ангарой А5» на орбиту будет выведен ПТК НП, а второй — кислородно-керосиновый разгонный блок ДМ-03, оснащенный стыковочным узлом. После стыковки связка отправится в облет Луны (без выхода на окололунную орбиту).

Также в 2023 году планируется отправить к Луне (на окололунную орбиту) прототип буксира с двигателями малой тяги и большим грузовым контейнером (груз — 10т) — будет ли это знаменитый «ядерный буксир» или что-то, оснащенное большими солнечными батареями? Более логичным кажется первый вариант, однако, на некоторых картинках можно увидеть второй — с солнечными батареями. Прототип будет иметь мощность 0,3-0,5 МВт — в 2-3 раза меньше, чем мегаваттный комплекс.

Буксир будет тащить контейнер к Луне целых два года. В качестве груза — или модуль лунной орбитальной станции или автоматический прототип пилотируемого посадочного аппарата.

В 2024 году ПТК НП должен впервые выйти в космос в пилотируемом варианте и доставить космонавтов на МКС или к так называемой ППОИ — перспективной пилотируемой орбитальной инфраструктуре, состоящей из одного научно-энергетического модуля, модуля «колобка», надувного жилого модуля, модуля-стапеля и одного-двух свободнолетающих модулей ОКА-Т-2.

И вот — вторая половина 2024 года — впервые — пилотируемый облет Луны российскими космонавтами . Снова две «Ангары А5» и ДМ-03 для разгона к Луне. В 2025 году — повторение облета.

Дальше ФКП заканчивается и начинаются уже не просто мечты, а самые настоящие фантазии. В 2027 году должна начать летать сверхтяжелая ракета с полезной нагрузкой на низкой околоземной орбите около 80 (или даже 90) тонн. В первом же пуске она отправит беспилотный ПТК НП на окололунную орбиту.

В конце 2027-го большой мегаваттный (или даже более мощный!) буксир с двигателями малой тяги должен привезти на окололунную орбиту за 7-8 месяцев груз массой в 20т. Причем сам буксир запускается сверхтяжелой ракетой, а груз «Ангарой А5». В качестве груза — модуль орбитальной станции или тяжелый зонд/посадочная научная платформа.

В 2028 на сверхтяжелой ракете должен стартовать к Луне посадочный модуль для пилотируемой экспедиции. В 2029 к нему отправится ПТК НП с экипажем. Но окололунной орбите два КА состыкуются — но экипаж садиться на Луну не будет — этот полет только репетиция экспедиции.

Интересно, что с 28-го по 30-ый планируется осуществить программу «Луна — орбита». На Луну будет отправлен многоразовый взлетно-посадочный зонд, а на окололунную орбиту — танкер с топливом. Зонд сможет доставить с поверхности на ПТК НП (который находится на окололунной орбите) образцы грунта.

В 2030 стартует второй посадочный модуль и чуть позже — ПТК НП с экипажем. Российские космонавты впервые ступят на лунную поверхность — через 60 лет после американцев!

Параллельно с пилотируемыми экспедициями, планируется начать развертывание в южной полярной области Луны так называемого «лунного полигона» — в состав которого войдут автоматические научные инструменты, телескопы, прототипы устройств для использования лунных ресурсов и т.д. Полигон будет посещаемым — раз в год на пару недель туда будут прилетать космонавты — чтобы сменить фотопластинки починить технику.

Строительство базы запланировано на период за 2040-ым, полет на Марс (на основе лунного опыта и лунных ресурсов) — в 50ые. До 50-ых планируется доставить грунт с Фобоса (уже в ФКП — до 25-го) и Марса (~ 30-35 год), создать в точке Лагранжа сборочный комплекс для многоразовых кораблей, которые будут летать по трассе Земля-Марс, построить флот «ядерных буксиров» — электрическая мощность реакторов марсианского комплекса — от 4 МВт и выше.

Вот так, по мнению проектантов РКК «Энергия», должна выглядеть лунная база.

В целом — наконец-то представлено что-то похожее на стратегию. Правда сроки совершенно безумные — очень уж 30-ый год далеко. Привязка программы к тяжелому ПТК НП и сверхтяжелой ракете — которой нет и не будет ещё 10-15 лет. Денег на её создание (не разработку, а именно создание) в ФКП 2016-2025 не заложено.

Связка люди-автоматы совершенно не продумана (где управление роверами с орбиты без запаздывания сигнала, например?). Да и сами автоматические миссии до 2025 года не очень-то интересные (даже нормальных луноходов не планируется, не говоря уже про лунолеты). Лунная орбитальная станция то появляется в планах, то исчезает. В «крайней» версии от неё, похоже, всё-таки отказались. «Ядерный буксир» — гордость России, не является ключевым элементом программы.

Опять на двух стульях — это и не «флаг на Луне любой ценой» (слишком всё долго — у государства появится желание «выпрыгнуть из лунного поезда, который ели-ели ползет») и не Луна — ресурсная база (нет толковой многоразовой лунной транспортной системы, не прописана в качестве первоочередной задачи выработка топлива/энергии из местных ресурсов).

Поскольку принцип «критикуя – предлагай» никто не отменял, представляю вашему вниманию 🙂 Первые пилотируемые пуски на Луну в рамках нашего предложения запланированы на 2022 год. И это вполне реальный срок — если руководство страны проявит политическую волю. .

Селеноход - проект изучения Луны при помощи посадочного модуля и лунохода, разрабатывавшийся российской командой в рамках конкурса Google Lunar X PRIZE с октября 2007 года. Изначально вес лунохода составлял 15 кг, но в процессе разработки снизился до 5. 1 мая 2013 года первый макет лунохода был представлен и испытан на американской базе MRDS (Mars Desert Research Station), имитирующей ландшафтные условия Марса, в некоторой степени схожей с лунными. 18 декабря 2013 года проект «Селеноход» был закрыт в связи с отсутствием спонсоров и инвесторов.

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!

Устройство первого самоходного космического аппарата «Луноход-1»

Приборный гермоотсек. По ночам научное оборудование в гермоотсеке обогревалось радиоизотопным источником тепла.
Навигационная телекамера. За время работы «Лунохода» камера малокадрового телевидения передала водителям более 25 тысяч снимков.
Основная телекамера. Ею отснято более 200 панорам по пути следования.
Остронаправленная антенна. Для экономии мощности передатчика данные отправлялись на Землю с ее помощью.
Уголковый отражатель много лет служил для лазерной локации Луны с Земли.
Шасси 8×8. Каждое колесо вращалось расположенным в ступице электромотором; сетчатый обод с грунтозацепами крепился к ступице велосипедными спицами.
Анализатор химсостава. Спектрометр «Рифма», разработанный в Ленинградском Физтехе, изучал грунт в 25 точках.

О самоходном лунном аппарате в королевском ОКБ-1 заговорили еще в 1959 году, сразу после первых запусков к Луне. Машина должна была обладать высокой проходимостью, поэтому вполне естественно, что в 1961 году, когда Сергей Королев стал прицельно искать разработчика, он обратился к танкистам. Заказ, однако, был столь необычным, что от него после тщательного анализа отказалось сначала танковое КБ Кировского завода (главный конструктор Жозеф Котин), а потом московский Научный автотракторный институт (НАТИ). Лишь в конце 1963 года директор ленинградского ВНИИ-100 (ныне ВНИИТрансмаш) Василий Старовойтов взял на себя смелость принять это предложение. Была создана группа «для изучения и определения возможных направлений работ по созданию самоходных средств передвижения по поверхности Луны». Тему поручили начальнику отдела новых принципов движения Александру Кемурджиану, ставшему потом главным конструктором шасси «Лунохода». На первом этапе рассматривались самые разные способы передвижения: шагающий, прыгающий, винтовой, кувыркающийся, перекатывающийся и даже ползущий, как змея. Но в итоге остановились на традиционных гусеничном и колесном вариантах. В конце мая 1964 года познакомиться с разработками приехали Сергей Королев и Михаил Тихонравов.

— Кемурджиан сделал доклад, в котором описал преимущества и недостатки разных вариантов, — рассказывает один из конструкторов шасси «Лунохода», Михаил Маленков, ныне первый вице-президент Петербургского отделения Российской академии космонавтики им. К.Э. Циолковского. — Завязалась острая дискуссия, участники которой спросили мнение Королева, но тот не стал «давить авторитетом» и ушел от вопроса: «Вы тут специалисты — как скажете, так и будет». Выбор был очень трудным, а споры — крайне эмоциональными. Доходило до того, что соперники просто переставали здороваться друг с другом.

Поначалу преимущество было у сторонников гусеничного шасси — как-никак разработкой занимался танковый институт. Проходимость у гусеницы, конечно, выше, чем у колеса, но для машин малой мощности у нее есть серьезные недостатки: большой вес и низкая надежность. Ажурной космической машине не под силу, как танку, перемалывать попадающие под катки камни. Если хоть один каток заклинит, машина остановится. И обрыв гусеницы, легко поправимый на Земле, на Луне станет концом путешествия. А вот со сломавшимся колесом движение можно продолжать. (Это на практике продемонстрировал американский марсоход «Спирит», который большую часть времени проработал с заклинившим правым передним колесом.) В итоге победили все-таки сторонники колесного шасси, хотя гусеничный вариант обсуждался до последнего момента. Так что конструкция «Лунохода» принципиально допускала переход на гусеницу. Именно поэтому ориентация колес у него фиксированная, а поворот он выполняет по-танковому — реверсом вращения.

Официально работа над созданием «Лунохода» стартовала 10 февраля 1965 года. И, конечно, в первую очередь перед конструкторами встал вопрос о свойствах грунта, по которому предстоит передвигаться машине...

А все-таки она твердая

В том же 1959 году, когда возникла идея лунного ровера, молодой выпускник Ленинградского горного института Генрих Штейнберг впервые посмотрел на Луну и был поражен открывшимся зрелищем. На следующий год, приступив к аэрофотосъемке камчатских вулканов, он обнаружил сходство между лунными и вулканическими ландшафтами.

Поверхность Луны тогда считалась полностью сформированной внешними воздействиями. Американский физик Ральф Болдуин по геометрии лунных кратеров (соотношениям диаметра, глубины и высоты кольцевого вала) доказал, что они образовались взрывным механизмом, вероятно, при метеоритных ударах. Общепринятой была также теория астронома Томаса Гулда о том, что Луна из-за микрометеоритной бомбардировки покрыта многометровым слоем пыли. Это ставило под вопрос не только идею «Лунохода», но и саму возможность посадки на Луну.

Другое дело, если в формировании лунной поверхности значительную роль играла вулканическая активность, тогда слой пыли не будет толстым. И Генрих Штейнберг пишет в 1964 году статью, в которой отмечает, что сам факт взрывной природы лунных кратеров еще не доказывает их ударно-метеоритного происхождения: взрывы могут быть и вулканическими. А поверхность Луны тогда будет твердой, близкой по свойствам к вулканическому шлаку. Статья предназначалась для публикации в «Докладах Академии наук», а в это издание по правилам статью должен представлять академик. Но кто из них занимается столь экзотической темой, как строение поверхности и геологическая история Луны? Ценный совет дал тогда научный обозреватель «Комсомольской правды» Ярослав Голованов, который раньше работал в КБ Королева. Имя Королева было еще строго засекречено, и, выступая в печати с научно-популярными статьями об освоении космоса, он пользовался псевдонимом «проф. К. Сергеев». Однако в справочнике Академии наук он был упомянут без указания рода деятельности.

Отправленная на его имя статья была напечатана в 1965 году и впоследствии оказалась единственной работой, которую Королев рекомендовал как академик, а также первым случаем появления его имени в открытой публикации по космической тематике. Интерес Королева к этой теме был связан с тем, что как раз в это время строились первые советские станции для мягкой посадки на Луну и не утихали споры о характере ее поверхности. От Королева требовали технических параметров. По Гулду выходило, что поверхность спутника Земли совсем рыхлая. Это, однако, прямо противоречило данным проводившихся в Горьком радиоастрономических исследований Луны. Их научный руководитель Всеволод Троицкий был единственным, кто на совещании у Королева подписался, что Луна твердая. Тогда уже сам Королев заявил: «А мне вот и вулканологи пишут, что поверхность Луны твердая». И прямо на докладной написал по диагонали: «Посадку следует рассчитывать на достаточно твердый грунт типа пемзы». Правильность этого решения подтвердилась через год, 3 февраля 1966 года: станция «Луна-9» совершила первую мягкую посадку на естественный спутник Земли.

Борьба с неизвестностью

Тем временем работа над «Луноходом» сосредоточилась вокруг двух совершенно неизученных вопросов: работоспособности зубчатых передач в космосе и неизвестных свойств лунного грунта. До «Лунохода» космическая механика никогда не работала подолгу при высоких нагрузках. Конструкторы опасались, что в вакууме при низкой температуре рабочие поверхности зубчатых передач и других пар трения будут схватываться, приводя к блокировке колес (в вакууме нет оксидной пленки на деталях, и при очень сильном сжатии они могут просто свариться друг с другом). Для проверки был создан небольшой экспериментальный редуктор, который ставился на лунных спутниках «Луна-11» и «Луна-12». Получаемые с него данные сравнивались с показателями аналогичного устройства в земной вакуумной камере, чтобы понять, при каких условиях в дальнейшем испытания можно было проводить в лаборатории.

Ни в одном эксперименте спекания шестеренок не случилось, но колеса «Лунохода» все равно оснастили взрывными устройствами, которые могли по команде с Земли разорвать силовую связь колеса с двигателем. Воспользоваться этой пиротехникой так и не довелось, хотя разработчики просили разрешения опробовать ее, когда «Луноход» уже в несколько раз перекрыл запланированное время работы. Другим постоянным источником беспокойства для конструкторов были свойства лунного грунта. Долгое время о них можно было лишь догадываться. Первые измерения его физико-механических свойств сделала лишь в самом конце 1966 года станция «Луна-13». Cтало ясно, что реголит легко прессуется, не восстанавливая потом исходную форму, и что у него низкое внутреннее трение, а значит, в нем ничего не стоит забуксовать. Стали искать похожие по свойствам земные породы. Сначала использовали кварцевый песок и молотый базальт. Но потом пришли к выводу, что лучше всего свойства лунной поверхности передает вулканический шлак, желательно свежевыпавший. Вполне естественно встал вопрос об испытаниях «Лунохода» на Камчатке.

Камчатский тест-драйв

К тому времени Генрих Штейнберг уже не первый год занимался на Камчатке изучением вулканических пород. С 1964 года совместно с астрономами из ГАИШ он выполнял аэрофотосъемку и спектроскопию вулканических ландшафтов. Затем, с 1967 года совместно с профессором Игорем Черкасовым изучал физико-механические свойства вулканических пород в естественном залегании. Для этого в изучаемой точке вертолет ставили на домкрат и измеряли, как деформируется поверхность шлаков.

В итоге именно Штейнбергу предложили в 1968 году найти на Камчатке площадки для ходовых испытаний «Лунохода». Все работы проводились по заказу ВНИИ-100 Институтом вулканологии Сибирского отделения АН СССР. Всего были подобраны четыре площадки в районе вулканов Шивелуч, Толбачик, Ключевской и Крашенинникова. Причем на Шивелуче было два участка: один на пирокластическом потоке, а другой на отложениях направленного взрыва. Обе эти площадки сформировались в ходе катастрофического извержения 1964 года, когда мощный взрыв образовал новый кратер и сильно разрушил прежнюю вулканическую постройку.

Первые испытания планировалось провести в июле — августе 1969 года на Шивелуче и Толбачике, однако обстоятельства сложились иначе. «Луноход» доставили с опозданием, только 7-8 августа все оборудование было на месте. Дней пять ушло на обустройство лагеря, и 12 августа машина поехала. «Луноход» работал на аккумуляторах, которых хватало на целый день, если не больше. Подзаряжали их движком от бензопилы «Дружба». Управление велось с портативного пульта по кабелю длиной метров 20. Никакой полезной нагрузки не было, поскольку при земной гравитации, которая в шесть раз больше лунной, шасси просто не выдержало бы вес снаряженного «Лунохода». А вот чтобы центр тяжести оставался на правильной высоте, на шасси ставилась мачта с грузом.

Однако полностью воспроизвести условия движения по Луне в земных условиях невозможно. Хотя на Луне аппарат весит меньше, динамические нагрузки, возникающие при резком торможении или повороте, зависят не от его веса, а от массы, и на Луне они такие же, как на Земле. Поэтому устойчивость к опрокидыванию в условиях слабой гравитации снижается. Именно поэтому «Луноход-1» не разгонялся свыше 2 км/ч, и на нем была предусмотрена система безопасности на основе гироскопических датчиков, которая просто отключала питание в случае достижения предельных углов наклона. Также во всех колесах были датчики тока — чтобы моторы не сгорели при высокой нагрузке во время пробуксовки. Для измерения физико-механических свойств грунта и оценки проходимости на «Луноходе» был установлен пенетрометр. Периодически он опускался и проверял поверхность. Важность этого инструмента впоследствии подтвердил американский опыт. Астронавты со своим ровером как-то раз застряли, преодолевая борозду, где глубина сыпучего грунта больше, чем на ровных участках. Тогда им пришлось на руках вытаскивать свою машину. Но «Луноходу» никто бы не помог в подобной ситуации, поэтому его движение следовало организовать надежнее.

Тайные испытания

Проследить за испытаниями прилетел главный конструктор шасси Александр Кемурджиан, а также ряд ученых, включая академика Геор гия Флерова. «Луноход» работал на пирокластическом потоке, а 17 августа руководству решили показать отложения направленного взрыва. Вертолет минут десять кружился, выбирая место для посадки среди обломков вулканического конуса, которые после взрыва катились километра три, подминая тайгу. А когда осмотр был закончен, случилась авария. Рассказывает Генрих Штейнберг: — Взлетаем, зависли, пошли в разгон, и вдруг я слышу какойто стук. Выглядываю в блистер — падаем. Позже выяснилось — «полетел» цилиндр. Машина села очень жестко. Бледный бортмеханик выскакивает наружу, осматривается и кричит мне: «Выводи людей!» Машина села с большим креном, и можно просто попасть под несущий винт, если пойти не в ту сторону. Потом мы с бортмехаником и вторым пилотом минут сорок таскали камни под работающим винтом, приваливая вертолет, чтобы он не завалился набок после остановки двигателя. Наконец закрылись внутри, выключили двигатель и ждали: сейчас лопасти провиснут и пойдут по земле. Но пронесло: в запасе осталось всего четыре сантиметра. В полной тишине пилот доложил в Петропавловск: «38271 упали на вынужденную. Жертв нет». Через полчаса нас забрал другой вертолет, а дальше начались проблемы.

Директор Института вулканологии устно посоветовал Штейнбергу просто расторгнуть договор на испытания и тем самым полностью их сорвать. Мол, не наши проблемы. Оно и понятно, сам он как раз покидал институт, уходя на повышение в Москву. Не оказалось в институте и заместителей: один незадолго до того покончил с собой, другой погиб в авиакатастрофе, главным остался один из завлабов. Ситуация патовая: топлива нет, начальства нет, испытательная бригада сидит в поселке Ключи, совсекретный «Луноход» стоит без присмотра в палатке у подножия вулкана. Программа находится на грани срыва, а о ней даже упомянуть никому нельзя — секретность.

Кемурджиан, в состоянии красного каления, требует: в течение четырех дней возобновить испытания. Тут вспомнили: военные, у них здесь эскадрилья. Запросили. Через день появился какой-то человек: «Деньги вечером — бензин утром». — А где забирать? — А где вам надо? — На вертолетной площадке. — Там все и будет.

Только цена вдвое выше государственной и оплата, конечно, наличными. За 25 тонн бензина и тонну масла — 10 000 рублей, это стоимость пары автомобилей. Кемурджиан на месте увеличивает сумму договора, и уже через сутки приходит телеграмма: деньги перечислены. — На следующий день я отдал 10 000 незнакомому человеку, без расписки, без документов, — вспоминает Генрих Штейнберг. — Сказал милиции, что за вертолетной площадкой можно не следить — сами присмотрим. В назначенное время там стояли 125 бочек бензина и 5 бочек масла. Прерванные после аварии испытания возобновились 26 августа и продолжались примерно до 10 сентября.

Будущее в прошедшем

В советской лунной программе усовершенствованный луноход должен был обеспечить рекогносцировку перед высадкой на Луну космонавта, а затем стать его персональным транспортом. А в случае повреждения спускаемого аппарата луноход обеспечил бы доставку космонавта к запасному кораблю, который должен был совершить посадку заранее. Не случайно за ходовыми испытаниями «Лунохода-1» на Камчатке наблюдал космонавт Евгений Хрунов, входивший в группу потенциальных лунных пилотов. Впоследствии на Камчатке испытывали «Луноход-2», который прошел по Луне 37 километров, «Луноход-3», оставшийся на Земле из-за нехватки ракет «Протон», а также шестиколесный прототип лунохода для так и несостоявшегося советского пилотируемого полета на Луну.

Второй тест-драйв

Осенью 1969-го старт «Лунохода» не состоялся. Его отложили на год, что позволило в июле — сентябре 1970 года провести еще одну серию испытаний в районе вулкана Толбачик. На этот раз тоже не обошлось без происшествий. По пути из Ленинграда в Петропавловск-Камчатский потерялись два ящика с узлами «Лунохода». Несколько дней их пытались разыскать по аэропортам, где садился рейс, и когда скрывать от КГБ утрату секретного груза больше было нельзя, ящики нашлись в Магадане, где их выгрузили по ошибке и как «чужие» даже не приняли на склад. Совсекретное оборудование так и простояло почти неделю на улице.

К счастью, дальше все пошло гладко. Машину успешно откатали. Она уверенно, практически без пробуксовки взбиралась по 20-градусным сыпучим склонам с креном далеко за пределами допусков, установленных для движения по Луне, куда «Луноход-1» отправился спустя два месяца. Полученные в ходе его работы данные показали, что местность в районе Толбачика имеет с поверхностью Луны коэффициент соответствия 96%. После этого ее статус был повышен с экспериментальной площадки до полигона, и с тех пор там неоднократно испытывались прототипы различных планетоходов, включая «Луноход-2», неполетевший «Луноход-3», а также ряд зарубежных моделей.

А вот «левый» бензин для секретных испытаний «Лунохода» в 1969-м едва не стоил Штейнбергу карьеры. В 1971 году по этому эпизоду было возбуждено уголовное дело, и хотя обвинение не было предъявлено, его «авансом» исключили из партии, а потом уволили из института. Дело было закрыто за отсутствием состава преступления, но для отмены партийного взыскания пришлось за несколько лет дойти с апелляцией до уровня даже не ЦК, а съезда КПСС в 1976-м. Лишь тогда одному из создателей советского «Лунохода» вновь дали возможность работать по специальности.

Луноход-1 - первый лунный самоходный аппарат. Он был доставлен на поверхность Луны 17 ноября 1970 года, советской межпланетной станцией Луна-17 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.

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».

ВНИИТрансМаш
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.

В одном из цехов ВНИИТМ

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. Далее мы рассмотрим несколько вариантов колёс созданных во ВНИИТМ

Колёса Лунохода

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.

Пробные варианты колёс для Лунохода
Это два пробных варианта колес для Лунохода. Колесо подрессоривается, в одном случае, с помощью упругих металлических лент, в другом — с помощью цилиндрических пружин вдоль оси колеса.

Еще один вариант — здесь внешняя поверхность колеса сделана из упругой сетки, однако под сеткой размещены ленточные пружины, которые работают когда при ударах сетка проминается. Профиль колеса мешает боковому сползанию. Грунтозацепы (в середине) работают главным образом при прогибании сетки на твердых грунтах.

Для планет с сильной гравитацией (Марс, Земля) от непрочной сетки отказываются в пользу сплошной поверхности с грунтозацепами (оболочковое колесо). В случае с марсоходами ученые исходили из первых фотографий «Викинга» где поверхность Марса выглядела каменистой.

Как видно, во всех конструкциях стараются обеспечить хорошую сцепляемость с грунтом (грунтозацепы, сетка), небольшой вес (отсутствие сплошных дисков, по возможности сетка и спицы, либо сплошное но полое колесо), подрессоривание (спицы, пружины и т.п.), меры против бокового сползания (характерный выпуклый либо вогнутый профиль).
Почти во всех колесных планетоходах колесо представляет собой единый (часто даже герметизированный) модуль, включающий также редуктор, электромотор, тормоз, необходимые датчики. Называется такой модуль «мотор-колесо». Применение мотор-колес позволяет, наряду с подвеской, обеспечивать равную нагрузку на все колеса и эффективное использование мощности на неровностях ландшафта, при повисании части колес в воздухе и т.п.

Мотор-колесо в разрезе
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.

Камера для имитации атмосферы планет и марсоход в ней

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).

Другой вариант увеличения маневренности — поворотные колеса. Например, параллельный поворот всех колес в нужную сторону был реализован в аппарате «ХМ-ПК» (1976)

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.

Здесь клиренс фактически отсутствует — днища нет, вместо него — конические мотор-колеса. Если под них попадает камень, застревания не происходит, поскольку грунтозацепы расположены по всей длине колеса. Есть здесь, впрочем, и недостаток -остается мало места для размещения полезного груза (возможное решение — размещать батареи внутри колес). В другой разработке — IARES — вместо конических колес используются обычные, совместно с валиками, также имеющими грунтозацепы.
Но даже это может не спасти, если камень окажется под днищем планетохода и тот «сядет на брюхо». Поэтому, дорожный просвет (клиренс) стараются делать максимальным. Увеличение клиренса, в свою очередь, может привести к неустойчивости аппарата — центр тяжести должен располагаться как можно ниже (были даже проекты помещать аккумуляторы внутри мотор-колес, но это ведет к другим проблемам).

Были и курьезы.
Луноход был доставлен на Луну межпланетной станцией «Луна-17″, но народу было сообщено о запуске очередной ракеты для «продолжения исследований Луны». Советское радио рассказало о луноходе только после успешного прилунения.

Более того, планировалось запустить две ракеты, одна из них резервная, и если на Луне что-то случится с первой, то космонавт должен будет на луноходе подъехать к резервной! Где же ему поместиться? Была предусмотрена тележка, а однажды для проверки к луноходу привязали «Запорожец» - и он успешно его тащил! На Земле, разумеется. Кстати, при выборе места посадки пользовались и американскими снимками Луны, - и откуда они только у нас взялись?