Ошибки мировой космонавтики

Яровитчук Александр Геннадьевич

В США после такого достижения призадумались. В их программе планировалось сделать первый снимок обратной стороны Луны исключительно телевизионными средствами. Изображение в лучшем случае имело бы разрешение 100 на 100 пикселей, а в СССР уже имелось фото разрешением 1000 на 1000 пикселей.

Все же этот шаг нужно было пройти. В США решили одновременно и осуществить мягкую посадку. Сделать это было непросто. Серию последующих неудач можно назвать эпопеей коротких замыканий. В СССР в случае неудачного пуска о нем или не сообщалось, или утверждалось, что все прошло успешно. В США в случае аварии во всем обвиняли короткое замыкание без дальнейшего объяснения.

Так, Ranger 1 стало коротить еще на старте. Один из таймеров станции из-за программной ошибки

активировался и начал отсчитывать время до запуска научных приборов на орбите. Ракета-носитель тем временем стояла на стартовом столе. В результате по команде с таймера был подан ток для разворачивания солнечных панелей прямо под обтекателем ракеты-носителя, и приборы начали вместо Луны изучать Землю. Следующее короткое замыкание произошло уже в полете. Двигатель, который должен был отправить аппарат с орбиты Земли к Луне, включился, а потом сразу выключился. Вероятнее всего, это случилось из-за перегрева, расплавления изоляции и последующего замыкания контактов электроцепи. В итоге последней неприятностью стал выход из строя солнечных батарей.

Ranger 2 сломался еще быстрее. На этот раз закоротило систему ориентации. Гироскоп выдавал ложную информацию и раскручивал станцию. Пока аппарат вращался, он не мог запустить двигатель. И с помощью радиокоманды с Земли отключить прибор не получалась, так как антенна все время отворачивалась.

Ranger 3 смог полететь к Луне, но и в его системах возникли короткие замыкания. Сначала вышел из строя радиомаяк. Без него было практически невозможно передать команды на борт, изменить или откорректировать траекторию. Станция работала только на автоматике, но и та подвела. Разгонный двигатель включился, но никакой команды на его выключение при наборе необходимой скорости не последовало. Двигатель работал, пока не закончилось топливо, и слишком сильно разогнал аппарат. Компьютер на борту автоматически перезагрузился и попытался исправить собственные ошибки, но было уже поздно. Станция заметно промахнулась мимо Луны.

Ranger 4 наконец смог попасть в цель, но никакого исследования он не провел. В отличие от Ranger 1, у которого таймер запустился раньше времени, у этого аппарата он вообще не запустился. Ни солнечные батареи, ни антенны для связи, ни приборы не включились. Интересно, что данный таймер даже не проверяли перед стартом. После «неделинской» катастрофы (см. главу «Логика работы и автоматика») и после аварии Ranger 1, которая, к счастью, не имела трагических последствий, в США решили не включать данный прибор на ракете-носителе, а тестирования проводить только в лабораториях. Проблема, скорее всего, возникла в момент отсоединения станции от ракеты-носителя «Атлас». В это время бортовая электрическая цепь должна была отсоединиться от ракеты-носителя и перейти на бортовое электропитание. Вероятно, незакрепленные металлические элементы контактировали с разъемом интерфейса и закоротили его. Скачок напряжения вывел из строя всю схему. До включения таймера дело так и не дошло.

Для следующей миссии Ranger 5 NASA провело большую работу. В электрику станции были добавлены диоды и предохранители. Диод – это полупроводниковый элемент, который позволяет току идти по цепи только в одном направлении. Также инженеры добавили второй резервный таймер.

Ranger 5 стартовал успешно. Казалось бы, на этот раз должно обойтись без коротких замыканий, но нет. Они произошли в солнечной батарее. Электрический заряд быстро иссякал. До Луны его точно бы не хватило, и потому специалисты полета решили что-то предпринять, пока это не произошло. Они отправили космическому аппарату команду развернуться и изменить свою траекторию. Это только усугубило положение. Впоследствии главной причиной появления неисправностей инженеры стали называть процедуру стерилизации. В отличие от СССР, где микробы убивали формалином, в США это делали нагреванием. Возможно, этот процесс повреждал чувствительные приборы и элементы. В дальнейшем инженеры приняли решение отказаться от стерилизации, но два следующих аппарата серии ее уже прошли.

Ranger 6, как нетрудно догадаться, тоже задачу не выполнил. В NASA после стольких аварий ужесточили контроль и испытания. Благодаря этому обнаружилось, например, что золотое покрытие на диодах

отслаивается и вызывает короткое замыкание. Эта проблема ускользала от тестирования ранее, так как невозможно было имитировать среду невесомости, где золотые хлопья будут «плавать» и попадать на контакты разных приборов. Более полусотни диодов пришлось заменить. В итоге старт прошел безупречно, все системы работали. Однако в процессе движения к Луне на несколько секунд почему-то включились видеокамеры. Это насторожило инженеров, но пока до пункта назначения было далеко, они камеры не трогали, боясь испортить то, что работает. Когда настало время получить первые кадры, съемочная аппаратура на борту не включилась. И снова причина – короткое замыкание.

Последовало новое разбирательство. Причина этого технического сбоя была совершенно не ясна, но на заводе, где видеокамеры делались, во время проверки в запечатанном и проверенном модуле Ranger ревизоры нашли пакет с болтами. Скорее всего, там его забыли случайно, а у Ranger 6 такой проблемы не было. Одна из основных версий заключалась в следующем. Рядом с электропитанием располагался контакт, на который подается большое напряжение. Возможно, при сбросе излишков топлива его часть оказалась между двумя контактами и стала проводником. Хотя в тестах эта версия не подтвердилась, но она осталась как самая вероятная.

Наконец, Ranger 7 был полностью успешен. Последующие Ranger 8 и Ranger 9 тоже выполнили все свои задачи. Однако ко времени их старта финансирование проекта практически прекратилось, так как цели были уже совершенно другие.

Следующая задача автоматических станций после фотографирования Луны – мягкая посадка. И здесь обнаружилась целая россыпь проблем еще до запуска первого аппарата. Самый большой вопрос – а какая на Луне поверхность? Пока никто на Луне не был, искать ответ пришлось косвенными методами. Инфракрасные измерения температуры освещенной части естественного спутника показывали значение 120 °C выше нуля, а неосвещенной – 150 °C ниже нуля. Такая разница обусловлена отсутствием атмосферы и передачи тепла методом конвекции. Днем Луна нагревается от Солнца, а ночью остывает, излучая все тепло в бескрайнюю пустоту космоса. Самое интересное, что с наступлением темноты поверхность Луна остывала до минимума менее чем за час. Перепад температуры составлял 270 °C. Ни один материал на Земле не может остывать так быстро. Астрономы провели исследование на других длинах волн. Данные в радиодиапазоне показали, что температура Луны за то же время меняется всего на градус.

Образец лунного грунта, доставленный на Землю АМС «Луна-20»

Данные противоречили друг другу. Единственное разумное объяснение – толстый слой рыхлой поверхности. Песчинки сверху почти соприкасаются друг с другом. Верхний слой работает изолятором тепла для нижнего слоя. Пористая структура не дает энергии выходить в космос. Вакуум в пустотах дополнительно уменьшает теплопроводность. По похожему принципу работает термос. При этом верхние пылинки лунного грунта имеют большую площадь, с которой происходит излучение тепла. От этого они очень быстро остывают. Для сравнения: кофе в кружке остывает медленнее, чем суп в плоской тарелке, как раз из-за того, что площадь соприкосновения супа с воздухом больше. Под слоем пыли на Луне находится более твердый грунт, чью температуру дают измерения радиоизлучения.

Так как верхний слой изолирует нижний, то температура последнего практически не меняется. Радиоволны проходят сквозь рыхлый песок, не взаимодействуя с ним. Это и дает два разных результата скорости остывания. Радионаблюдения говорят о температуре внутреннего слоя, а инфракрасные наблюдения – о температуре внешнего.

Теория получилась интересной, но возник другой вопрос – а какова толщина верхнего слоя и насколько он плотный? Что будет с аппаратом, который коснется песка? Утонет, будет плавать, сильно ли погрузится, или плотности грунта хватит, чтобы можно было стоять, как на твердой поверхности? Ответить на эти вопросы без непосредственного контакта было невозможно.