Хитрость Королёва, или почему советский «Зонд-3» вместо Марса сфотографировал Луну
Советская межпланетная станция «Зонд-3» должна была исследовать Марс, но отправить ее к этой планете в назначенные «окна» так и не удалось — по разным причинам. Ждать следующей возможности для запуска было долго — готовая станция с научной аппаратурой простаивала даром. Поэтому Сергей Королёв пошел на хитрость и предложил запустить ее к Луне. Старт состоялся 18 июля 1965 года: «Зонд-3» пролетел мимо Селены и сделал ее четкие снимки, благодаря которым была создана первая в мире подробная карта невидимой с Земли стороны Луны, за исключением небольших приполярных областей.
Но обо всем по порядку. В начале 1960-х годов в ОКБ-1 по инициативе главного конструктора Сергея Павловича Королёва началась разработка новой серии универсальных межпланетных станций для исследований Венеры и Марса. Станции получили индексы 3МВ (третья серия, Венера, Марс) и разрабатывались в двух вариантах: в пролетном и посадочном.
В связи с тем, что Венера существенно ближе, а Марс намного дальше от Солнца, чем Земля, станции немного различались, например площадью солнечных батарей, размерами антенны для связи с Землей, теплозащитой и другими деталями. Станции 3МВ были запущены в мелкосерийное производство.
С Марсом и Венерой не получилось
В феврале-апреле 1964 года открылось окно для запуска станций к Венере. Но первые два пуска не состоялись из-за аварий ракет-носителей, а третью удалось направить к Венере 24 апреля того же года, но из-за негерметичности орбитального отсека отказала вся аппаратура, не предназначенная для работы в вакууме. Связь со станцией еще некоторое время поддерживалась через аппаратуру в герметичном спускаемом аппарате, но за месяц до встречи с Венерой станция была потеряна. В печати она получила название «Зонд-1».
Затем, в ноябре 1964 года, открывалось «окно» для пусков станций 3МВ для исследования Марса. К запуску в это «окно» готовили две станции в посадочном и в пролетном вариантах, но успели довести до летных испытаний только посадочную. Станцию 3МВ-4 №2 запустили 30 ноября на отлетную к Марсу траекторию с 5-го научно-исследовательского испытательного полигона Минобороны (будущий Байконур) ракетой-носителем «Молния-М».
Сразу после запуска выяснилось, что солнечные батареи у нее раскрылись не полностью и нарушилось энергоснабжение. Поэтому успешное выполнение программы по исследованию Марса вызвало большие сомнения, и, чтобы скрыть очередную неудачу, станции дали открытое название не «Марс» с номером, а «Зонд-2». Сомнения оправдались. Станцию на полпути к Марсу потеряли.
Королёв пошел на хитрость
Вторую станцию в пролетном варианте довели до летной готовности к лету следующего, 1965 года. Но запускать ее к Марсу из-за отсутствия «окна» было невозможно. Главный конструктор Королёв знал, что в объективы автоматической станции «Луна-3», которая в 1959 году впервые в мире передала на Землю изображение невидимой стороны Земли, не попали некоторые области ее поверхности. Кроме того, качество изображений было невысоким.
Имея готовую марсианскую станцию, Сергей Павлович решил пойти на хитрость и предложил не ждать очередного марсианского «окна», а запустить эту станцию уже сейчас, и с помощью ее фототелевизионной системы вместо поверхности Марса отснять недостающие для картографирования районы невидимой стороны Луны.
Президент Академии Наук СССР Мстислав Келдыш идею поддержал: если ее удастся реализовать, то Советский Союз опять докажет свое первенство в исследовании Луны перед США. Ведь NASA производили съемку поверхности Селены только во время падения станций серии «Рейнджер» и только на видимой с Земли стороны.
И все получилось! В который раз можно восхищаться предусмотрительностью Королёва.
Если говорить про характеристики станции 3ВМ-4 №3 (получила название «Зонд-3»), то ее общая масса при старте составляла 910 кг. Радиоаппаратура весила 160 кг, а корректирующая двигательная установка — 68 кг. Научное оборудование было следующим:
фототелевизионная система массой 6,5 кг;
ультрафиолетовый спектрограф диапазона 285-355 нм, вмонтированный в фотосистему;
ультрафиолетовый спектрограф диапазона 190-275 нм для обнаружения озона;
инфракрасный спектрометр диапазона 3-4 мкм для поиска органических соединений;
газоразрядный и сцинтилляционный счетчики для обнаружения радиационных поясов Марса;
радиационный детектор;
магнитометр;
детектор микрометеоритов;
детектор заряженных частиц.
Запуск, 25 кадров и потеря связи
Сказано — сделано. «Зонд-3» стартовал с Байконура 18 июля 1965 года. 20 июля, примерно через 33 часа после старта, станция прошла мимо Луны на минимальном расстоянии 9 220 км. Первые снимки были сделаны с расстояния 11 600 км.
Во время пролета новая, созданная для фотографирования поверхности Марса малогабаритная фототелевизионная система, существенно лучше защищенная от космической радиации, делала снимки поверхности фотокамерой объективом с фокусным расстоянием 106,4 мм и диафрагмой 1:8, с выдержкой 1/100 и 1/300 секунды на специальную 25-миллиметровую фотопленку.
Пленка автоматически проявлялась, фиксировалась и сушилась, после чего поступала в телевизионную систему. Полученное изображение кадра записывалось в устройство памяти и затем передавалось на Землю через остро-направленную антенну.
Каждый кадр передавался на Землю около 34 минут. Всего со станции было получено 25 кадров, которые имели разрешение 1100 строк по 860 элементов в каждой строке. Это было существенно лучше, чем дала «Луна-3» в 1959 году.
После передачи фотографий «Зонд-3» продолжил полет по гелиоцентрической орбите и стал искусственной планетой Солнечной системы. Установленные на его борту приборы (магнитометр, ультрафиолетовый и инфракрасный спектрографы, датчики излучения и другое оборудование) давли ученым ценную информацию о межпланетном пространстве между орбитами Земли и Марса. Космический аппарат выполнил все возложенные на него задачи.
Связь с «Зондом-3» прекратилась 3 марта 1966 года на расстоянии 153,5 млн км — кончился азот в системе ориентации и остронаправленная антенна не смогла принимать команды с Земли.
Итоги и открытия
Впервые в истории мировой космонавтики были получены высококачественные фотографии обратной стороны Луны. Из 19 млн кв. км поверхности невидимой с Земли стороны Луны в объектив «Зонда-3» не попали только 1,5 млн полярных областей. Исследование фотографий, сделанных «Зондом-3», позволило обнаружить более тысячи неизвестных раннее образований, на основании чего сделали вывод, что видимая и невидимая стороны имеют существенные различия. На невидимой стороне лунные моря (впадины темного цвета) существенно меньшей площади.
Кроме того, были обнаружены мореподобные образования, которые назвали талассоидами. Кроме морей и талассоидов на снимках насчитали более 600 кратеров диаметром 5-20 км, около 200 кратеров — 20-50 км, около 40 кратеров — 50-100 км и около десятка кратеров — более 100 км в диаметре. Наименьшие кратеры, различимые на снимках, имели диаметр всего 3 км. На фотографиях были обнаружены целые цепочки кратеров диаметром 10-30 км. Длина таких цепочек достигала 600 и более километров. Таких цепочек на видимой стороне Луны нет.
Благодаря полученным фотографиям удалось получить полный облик Моря Восточного, малая часть которого видна с Земли. Вблизи от него зафиксированы темные полосы, названные Морем Осени и Морем Весны. А вот предположение ученых о том, что южнее Моря Восточного есть еще одно море, условно названное Мелким, не подтвердилось. Виной тому — игра светотеней.
Еще один результат мирового значения: благодаря тому, что на снимках с «Зонда-3» были видны и некоторые детали рельефа видимой с Земли поверхности, ученым удалось «привязать» новые детали к единой селенографической системе координат. В результате по фотографиям, сделанным АМС «Луна-3» и «Зонд-3», Государственным астрономическим институтом им. П. К. Штернберга был выпущен «Атлас обратной стороны Луны» с каталогом, содержащим описания около 4000 впервые обнаруженных образований.
Кроме фотографирования Луны в полете «Зонда-3» в реальных условиях была проверена система наведения аппарата на Землю и произведена коррекция траектории с использованием звездного датчика. При этом был зафиксирован эффект «пыльного мешка» (истечение пыли из экранно-вакуумной теплоизоляции, покрывающей снаружи почти всю станцию, возникшее при вибрации станции от отстрела крышки солнечно-звездного датчика), мешающий ее датчику идентифицировать опорные звезды.
Проверена также радиосвязь и передача информации через остронаправленную параболическую антенну с больших расстояний. Фотоизображения Луны передавались сначала с расстояния 2,2 млн км, затем с 31,5 млн км от Земли.
С помощью «Зонда-3» удалось получить новые данные о космическом излучении. На станции был установлен газоразрядный счетчик, информация с которого подтвердила, что во время минимума солнечной активности не происходят совсем, или происходят, но очень редко, процессы, ведущие к резкому изменению интенсивности космических лучей. Эта интенсивность может меняться в связи с переменой магнитной обстановки благодаря временным изменениям «солнечного ветра».
Периодичность перемен магнитной обстановки может быть связана со временем распространения корпускулярных потоков в Солнечной системе, которое составляет 5 — 10 дней. Именно такая периодичность перемен магнитной обстановки в межпланетном пространстве наблюдалась при полете станции «Луна-4».
