Лунный картограф: полвека запуску станции «Луна-22»
Ровно полвека назад, 29 мая 1974 года, ракета-носитель «Протон-К» с разгонным блоком «Д» вывела на траекторию полета к Луне автоматическую станцию «Луна-22». На окололунной орбите аппарат проработал вместо запланированных 3 месяцев – 18, измеряя лунные гравитационные поля для составления карт масконов (гравитационных аномалий, вызывающих изменения орбиты искусственных спутников Луны), а, также передавая телевизионные изображения поверхности естественного спутника в высоком разрешении. "Копией" по задачам «Луны-22», только на новом технологическом уровне, станет новая российская станция «Луна-26», запуск которой намечен на 2027 год
Космическая камера и научная лаборатория
«Луна-22» была второй автоматической лунной станцией серии Е-8ЛС разработанной на Машиностроительном заводе имени С.А.Лавочкина в Химках под руководством главного конструктора Георгия Бабакина, а после его кончины в 1971 году доведенной до пусковой готовности его приемником Сергеем Крюковым.
«Луна-22» по поставленным задачам, конструкции и составу бортовой аппаратуры практически повторяла станцию «Луна-19». Для снижения затрат при разработке этих станций максимально использовались конструктивные узлы и агрегаты станции «Луна-17», доставившей на поверхность первый «Луноход». В качестве корректирующе-тормозного модуля использовалась посадочная ступень этой станции, но без доплеровского высотомера, посадочных опор и аппарелей для съезда лунохода.
Приборный контейнер был таким же, как у «Лунохода», но без луноходных шасси и радиоизотопного генератора, использованного для подогрева во время лунных ночей. Зато на "Луне-22" установили большое количество буферных аккумуляторов, обеспечивающих электропитание во время полета на окололунной орбите, подзаряжаемых солнечными батареями, размещенным сверху на приборном контейнере и на внутренней стороне его откидывающейся, как у «Лунохода», крышки в результате чего максимальная электрическая мощность, питающая приборы и аппаратуру станции, составила 240 Ватт.
Для получения изображений отдельных районов лунной поверхности на борту "Луны-22" были установлены две оптико–механические телевизионные камеры, аналогичные телекамерам на луноходах и посадочных платформах, но доработанные для условий полета по орбите. Сканирование поверхности осуществлялось в плоскости, перпендикулярной направлению движения станции (строчная развертка). Кадровая развертка осуществлялась за счет движения самого аппарата. Скорость сканирования составляла 4 строки в секунду, а угол зрения по строке достигал 185°.
Научная аппаратура "Луны-22" состояла из:
патрульного дозиметра РВ-2Н-1 с автономным записывающим устройством для контроля радиационной обстановки, а также для изучения различных характеристик солнечных и галактических космических лучей малых энергий;
автоматической радиометрической лаборатории АРЛ–М для определения интенсивности и спектрального состава гамма–излучения лунных пород;
прибора СГ-70 для изучения магнитного поля Луны с датчиками, установленными на немагнитной штанге длиной около двух метров;
аппаратуры СИМ–РМЧ для определения плотности метеорного вещества в космическом пространстве;
прибора АКР-1 для регистрации низкочастотного космического радиоизлучения в диапазоне частот 50 кГц — 1 МГц.
В отличие от «Луны-19», на «Луне-22» была установлена аппаратура для инженерно–технических экспериментов по исследованию поведения восьми однотипных пар трения с использованием материалов из сплавов алюминий-магний (АМг6) и алюминий-медь-магний (Д16Т) с различными твердыми смазками, а так же двенадцати типов покрытий с различными отражающими свойствами.
Подготовка к посадке на Луну
22 июня 1974 года «Луна-22» была выведена на рабочую селеноцентрическую эллиптическую орбиту 24,5 х 244 км с наклонением к плоскости лунного экватора — 19,3°, периодом обращения — 1 час 58 мин. и приступила к работе. Масса станции после выхода на орбиту составила 4100 кг вместе с модулем коррекции траектории, с которым она совершала весь полет.
На первом этапе полета «Луны-22» с помощью телевизионной аппаратуры проведено четыре сеанса картографирования поверхности Луны. Запланированный пятый сеанс отменили в связи со значительным понижением перицентра орбиты (с 24,5 км до 15,4 км). Полученные телевизионные панорамы отличались высоким разрешением и хорошим качеством. Одновременно с телевизионной съемкой с помощью радиовысотомера больших высот «Вега» проводилось альтиметрирование лунной поверхности (измерение высотного профиля), а также определялся химический состав лунных пород по их гамма-излучению.
13 июня 1974 года орбиту АЛС «Луна-22» подняли. Виток по новой орбите 299 х 181 км станция делала за 2 часа 11 минут 34 секунды. Гравитационные, научные и инженерно–технические исследования продолжались до ноября.
11 ноября 1974 года после выполнения основной программы полета станция «Луна-22» была переведена на орбиту с параметрами 1437 х 171 км с периодом обращения 3 часа 12 минут для уточнения модели гравитационного поля Луны. Станция продолжила передавать уникальную информацию и работа с ней продолжилась еще полгода. За это время с помощью двигателей станции многократно и без каких-либо проблема изменялась ее орбита, а фотографии поверхности и другая научная информация продолжали поступать.
Работа автоматической орбитальной лунной станцией «Луна-22» завершилась только в начале ноября 1975 года. Общее время ее активного существования составило 18 месяцев, что в шесть раз превысило запланированное программой полета.
В ходе полета станции «Луна-22» по орбите искусственного спутника Луны были проведены во многом уникальные наблюдения и измерения:
получены данные о потоках космических лучей с временным разрешением ~20 минут;
на высотах 17-20 км от поверхности Луны обнаружены локальные магнитные поля величиной в ~100γ и протяженностью от нескольких до 50 — 60 км;
получено большое количество рентгеновских и гамма–спектров по одному или нескольким общим признакам: координаты КА над лунной поверхностью, положение его относительно Солнца, уровень активности Солнца;
получены данные о рентгеновском излучении Солнца;
получены флюоресцентные спектры лунной поверхности и спектры на трассе перелета Земля–Луна;
при помощи прибора AKP–I было исследовано спорадическое излучение Солнца и Юпитера, при этом было обнаружено повышение активности Юпитера после солнечных протонных вспышек;
проведено двухчастотное радиопросвечивание окололунного пространства, получены высотные профили распределения концентрации электронов в окололунном пространстве
Данные, полученные с этой станции помогли успешно провести посадку последней советской автоматической лунной орбитальной станции «Луна-24» в месте со сложным рельефом, которая выполнила забор грунта и доставила его на Землю.
Примерно такую же функцию, но на более современном уровне, будет выполнять создающаяся в НПО им. С.А. Лавочника российская станция «Луна-26», запуск которой намечен на 2027 год на основании данных от будет выбрано место для посадки в 2028 году «Луны-27».