Луна издревле привлекала взоры человечества. Ее свет помогал путешественникам и охотникам, а первые календари были основаны на смене ее фаз. Спутницу нашей планеты обожествляли, почитали и посвящали ей мифы, легенды и поэмы.
Так что закономерно, что именно Луна стала первым небесным телом, к которому были запущены космические аппараты и где побывали люди. Сегодня поговорим об истории ее покорения. Первая часть материала будет посвящена “классическому” периоду — от начала космической эры до завершения лунной гонки между СССР и США.
Ранние исследования Луны
Первые попытки исследования Луны были предприняты еще в древности. Так, в ІІІ веке до н. э. Аристарх Самосский произвел вычисления, показавшие, что радиус спутника примерно в три раза меньше радиуса Земли (что было достаточно близко к истине), и что Солнце приблизительно в 19 раз дальше от нашей планеты, чем Луна (а тут он ошибся примерно в 20 раз). В ІХ веке н. э. персидский астроном Хабаш аль-Хасиб оценил лунный радиус в 1 520 км, а расстояние между Землей и Луной в 346 000 км, что было очень неплохим показателем для того времени (реальные значения составляют 1 740 км и 384 000 км).
Изобретение телескопов открыло новую эпоху в изучении Луны, позволив астрономам детально рассматривать ее поверхность. В середине ХVІІ века были опубликованы первые лунные карты. Тогда же зародилась традиция называть ее темные области морями. В те времена еще считалось, что Луна похожа на Землю, и там действительно есть водоемы.
Впрочем, по мере развития науки стало понятно, что это мнение ошибочно. В середине ХVІІI века было доказано, что у Луны нет атмосферы. В начале ХІХ века появилась теория, что у покрывающих это небесное тело кратеров — метеоритное происхождение. Постепенно астрономам удалось с достаточно большой точностью определить размеры Луны, ее массу и расстояние до Земли. А появление фотографии позволило составить детальные атласы лунной поверхности.
Впрочем, хотя к началу космической гонки Луна и была изучена лучше любого другого тела Солнечной системы, с современной точки зрения знания о ней оставались достаточно скудными. Ученым было неизвестно, есть ли у спутника магнитное поле. Еще большей загадкой являлось его происхождение. У астрономов были три основных версии (гипотеза отрыва Луны от Земли, гипотеза ее захвата гравитацией нашей планеты и гипотеза совместного их формирования), и между их сторонниками велись жаркие споры. Не прекращались дебаты и относительно природы лунных кратеров. До начала космической эры превалировала точка зрения, что в основной своей массе они все же имеют вулканическое, а не метеоритное происхождение.
Не было единства и в том, что же представляет собой лунная поверхность. Некоторые ученые высказывали мнение, мол, за миллионы лет на ней скопился очень толстый слой космической пыли, так что попытка посадки закончится тем, что спускаемый аппарат попросту “утонет”. И наконец, никто не знал, что находится на обратной стороне Луны, которая никогда не видна с Земли.
Получить ответы на все эти вопросы можно было единственным способом: отправив к Луне космические аппараты.
Первые годы космической гонки
Первые попытки отправить космический аппарат к спутнику нашей планеты были предприняты менее чем через год после начала космической эры. И в этом нет ничего удивительного. Успешная лунная миссия сулила весьма большие политические дивиденды. Так что и СССР, и США стремились воспользоваться этой возможностью.
Любопытно, что самый первый запуск к Луне (аппарат Pioneer 0) был осуществлен американскими ВВС. Дело в том, что указ об основании NASA был подписан за 19 дней до этого события (29 июля 1958 года), и новое ведомство еще попросту не успело начать свою деятельность. Увы, миссия завершилась взрывом ракеты.
Лунными первопроходцами же стали советские “Луна-1”, “Луна-2” и “Луна-3”. Запущенная в январе 1959 года “Луна-1” хотя и не достигла своей цели (она должна была врезаться в спутник, доставив идеологическую нагрузку в виде вымпела СССР), но по крайней мере выяснила, что у него нет собственного магнитного поля. В сентябре 1959 года “Луна-2” выполнила задачу предшественницы, а уже спустя месяц “Луна-3” передала первые в истории фотографии обратной стороны небесного тела. Весь этот успех обошелся Советскому Союзу в четыре потерянных аппарата, о чьих неудачных попытках запуска, разумеется, не сообщалось.
Ситуация у США, впрочем, была намного плачевнее. В период с 1958 по 1960 год американцы предприняли восемь попыток запустить хоть что-то к Луне. Семь аппаратов были потеряны вследствие аварий. Условный успех сопутствовал лишь зонду Pioneer 4, прошедшему на расстоянии 60 000 км от Луны.
Атмосфера Холодной войны накладывала свой отпечаток на ранние лунные миссии. Так, “Луна-3” сделала свои знаменитые фотографии на пленку, снятую с американского разведывательного стратостата. Советская пленка попросту не соответствовала необходимым техническим требованиям.
Только по завершении Холодной войны стало известно, что в те ранние годы и СССР, и США рассматривали возможность оснастить один из лунных зондов ядерной бомбой. Ее планировали взорвать в районе линии лунного терминатора, что позволило бы увидеть взрыв невооруженным глазом с поверхности Земли. Разумеется, с научной точки зрения подобное испытание имело бы крайне низкую ценность. Основной мотивацией обеих сторон была чистая идеология. Взрыв должен был продемонстрировать технологическое преимущество устроившей его страны, и доказать, что отправленный к Луне аппарат в самом деле достиг ее поверхности. К счастью, в итоге сверхдержавы отказались от этих сомнительных планов.
Любопытно, что после полета “Луны-3” следующая успешная советская лунная миссия состоялась лишь через шесть лет. Столь большой перерыв объясняется как все еще весьма низкой надежностью ракетной техники, так и возросшей амбициозностью. Советские ученые решили осуществить мягкую посадку на Луну, что было намного более сложной задачей, чем простое попадание в нее космическим аппаратом.
В период с 1963 по 1966 год Советский Союз предпринял 12 попыток посадить автоматическую станцию на Луну. Шесть зондов были потеряны ввиду аварий ракет или отказов разгонных блоков. Две станции не достигли Луны из-за ошибок при проведении коррекций траектории. Три разбились во время посадки. Успеха добилась только “Луна-9”, ставшая последним аппаратом, в подготовке запуска которого принимал участие Сергей Королев. Она совершила мягкую посадку 3 февраля 1966 года, опровергнув гипотезу опасных залежей лунной пыли и доказав, что по поверхности спутницы нашей планеты можно ходить.
Что касается NASA, то устав от постоянных неудач, организация решила понизить планку и попробовать совершить что-то попроще. Если в первые годы космической гонки американцы безуспешно пытались вывести спутник на селеноцентрическую (окололунную) орбиту, то целью новой программы Ranger стало получение детальных фотографий лунной поверхности аппаратом импактором. Однако и это оказалось не самой простой задачей. Полноценный успех пришел лишь с зондом Ranger 7 в 1964 году.
Битва за Луну набирает обороты
Ко второй половине 1960-х лунная гонка уже перешла в новую лигу — из соревнования “кто первым сделает что-то” в схватку за право первым высадить человека на Луну. Формальное начало этому было положено еще в 1961 году, когда Джон Кеннеди обратился к Конгрессу с просьбой о финансировании пилотируемой лунной программы. А уже в начале следующего года он провозгласил знаменитую речь, пообещав высадить человека на Луну до конца десятилетия. Что символично, она была прочитана в Хьюстоне.
Интересно, что до этой речи Кеннеди написал Хрущеву письмо, в котором предложил сотрудничество в освоении космоса — в том числе и совместную организацию полета на Луну. Но в СССР не восприняли его предложение всерьез и не дали никакого ответа. А история космонавтики могла бы пойти совсем по другому пути.
В битве за Луну NASA сделало ставку на сверхтяжелый носитель Saturn V. Его длина составляла 110 метров, масса в заправленном состоянии — 3 000 тонн. Он до сих пор является самой тяжелой ракетой в истории. Saturn V должен был доставить к Луне рассчитанный на трех человек корабль Apollo. После выхода на селеноцентрическую орбиту один астронавт оставался бы в командном модуле, а двое — переходили в лунный и осуществляли посадку.
Разумеется, такой носитель и такой корабль не могли появиться из ниоткуда. Для этого требовалось проделать колоссальнейший объем работы. Создать производство, возвести здания ЦУП и сборочный цех для ракет, построить испытательные стенды, тренажеры, транспортеры для ракет, подготовить экипажи. Но эта была выполнимая задача — при наличии денег.
И NASA получило деньги. Много денег. В середине 1960-х США начали тратить на космос до 4% своего федерального бюджета. Почти все из этого уходило на программу Apollo. Над различными связанными с ней проектами работало 400 000 человек. Таких ресурсов на космос не выделялось ни до этого, ни после.
Но, помимо создания необходимой инфраструктуры и техники, для организации будущих экспедиций NASA также требовалось получить ряд знаний о Луне. Для этого были инициированы две новые программы с использованием автоматических аппаратов.
В рамках проекта Surveyor американцы занялись отработкой технологии посадки на Луну. В общей сложности тогда было запущено семь аппаратов. Пять из них добились успеха.
Чтобы подобрать места для высадки будущих экспедиций, США понадобились и высококачественные изображения всей лунной поверхности с достаточно высоким разрешением. Эту задачу возложили на программу Lunar Orbiter. Во время нее в 1966-1967 годах NASA вывело пять аппаратов на селеноцентрическую орбиту. Они картографировали 99% поверхности спутника Земли с разрешением, на порядок превосходившим возможности самых мощных наземных телескопов того времени.
Другим важным достижением программы стало открытие масконов — лунных гравитационных аномалий, вызывающих отклонения в орбитах спутников на селеноцентрических орбитах. Анализ данных Lunar Orbiter позволил инженерам существенно улучшить точность навигации последующих миссий.
Что касается Советского Союза, то изначально он не воспринимал программу Apollo всерьез. Фактически страна включилась в соревнование только в 1964 году, когда у американцев уже имелась почти трехлетняя фора. Второй проблемой было то, что советская экономика попросту не могла обеспечить такого же вливания средств в лунный проект, как США. Да и, как бы странно это ни прозвучало, стране катастрофически не хватало централизации. У СССР не было своего NASA. Вместо курирующей космос единой организации имелось несколько конструкторских бюро, которые отчаянно боролись за госзаказ, а их руководители зачастую открыто враждовали друг с другом.
Наконец советское руководство решило разбить лунную программу на два независимых проекта. В рамках первого предполагалось облететь Луну, в ходе второго — высадить космонавтов на поверхность. Для каждой из этих программ намеревались использовать разные ракеты-носители и космические корабли. Разумеется, подобное распыление ресурсов не могло привести ни к чему хорошему.
Один маленький шаг
Нельзя сказать, что дорога к Луне выдалась для США легкой прогулкой. Даже несмотря на огромные финансовые ресурсы, им не удалось избежать некоторых неудач. Например, в январе 1967-го во время наземных испытаний корабля Apollo произошел пожар, повлекший гибель трех астронавтов. Это оказало существенное влияние на программу — стандарты безопасности были основательно пересмотрены, а первый пилотируемый полет в итоге сдвинулся на полтора года.
Теоретически, это событие давало СССР возможность наверстать отставание от американцев. И советские специалисты решили форсировать первый полет “Союза”, который должен был стать основой для будущих лунных кораблей. Это было ошибочным решением. Миссия “Союза-1” завершилась гибелью космонавта Владимира Королева. Катастрофа привела к тому, что СССР тоже на полтора года прекратил пилотируемые полеты в космос.
1968 год фактически стал решающим в лунной гонке. США провели успешное испытание ракеты Saturn V, а затем осуществили пилотируемый запуск корабля Apollo (миссия Apollo 7). К тому моменту советские конструкторы уже понимали, что, скорее всего, проиграли гонку по высадке на Луну. Но у СССР еще оставалась надежда облететь спутник первыми.
Эти ожидания были вдребезги разбиты постоянными авариями во время беспилотных испытаний, в основном связанными с низкой надежностью ракеты “Протон”. В свою очередь, узнавшие об этих тестах американцы пересмотрели график полетов и решили вначале реализовать миссию по пилотируемому облету Луны, а уж затем провести испытания лунного модуля в космосе. В результате в декабре 1968 года корабль Apollo 8 с тремя астронавтами на борту совершил успешный облет Луны. Вскоре после этого СССР полностью свернул свой облетный проект, не пожелав занимать второе место. В феврале 1969 года советская космическая программа получила новый удар. Первое испытание сверхтяжелой ракеты Н1 завершилось неудачей из-за отказа первой ступени. Это окончательно похоронило планы СССР первыми высадить людей на Луну.
В марте 1969 года экипаж Apollo 9 успешно испытал лунный модуль. В мае к Луне отправилась экспедиция Apollo 10 и провела генеральную репетицию будущей высадки. Лунный модуль с двумя астронавтами отделился от командного модуля, после чего пролетел над участком, выбранным для места первой посадки людей.
И вот 16 июля 1969 года к Луне отправился Apollo 11. Через четыре дня его лунный модуль сел на Луну, Нил Армстронг ступил на поверхность и произнес знаменитую фразу про “маленький шаг для человека и огромный скачок для всего человечества”.
Зачастую на этом моменте рассказ о полетах людей на Луну и заканчивается. Но в реальности, хотя полет Apollo 11 и имел исключительное политическое и символическое значение, с научной точки зрения он был скорее демонстрационной миссией, доказавшей возможность работы людей на поверхности спутника. А вот каждая последующая лунная экспедиция проводила все больше времени на Луне, решая все более и более сложные задачи. Так что следует сказать несколько слов и о них.
Apollo 12 отправился к Луне в ноябре 1969 года. Его пуск проходил в достаточно экстремальных условиях. В стартующую ракету попали две молнии. Специалисты NASA даже опасались, что те повредили систему выпуска парашютов корабля. К счастью, их опасения не подтвердились.
Миссия Apollo 12 интересна и тем, что лунный модуль сел рядом с аппаратом Surveyor 3, прибывшим на Луну в 1967 году. Так что астронавты опробовали себя в роли космоархеологов. Они изучили Surveyor 3 и вернули на Землю некоторые его детали, в том числе камеру. Там, в помещенном в питательную среду куске пенопласта, были обнаружены бактерии. Ученые до сих спорят о том, попали ли они на аппарат во время предполетного обслуживания (в таком случае бактерии сумели выжить, пробыв на Луне почти три года), или же их случайно занесли уже по возвращении на Землю.
Как все мы знаем, запущенная в апреле 1970 года миссия Apollo 13 завершилась аварией, едва не приведшей к гибели экипажа. Но при этом сам корабль продемонстрировал хорошую живучесть, а действия NASA по спасению экспедиции даже в какой-то степени укрепили репутацию организации. Из-за этого полет Apollo 13 иногда называют “блистательной неудачей”.
Запущенный в январе 1971 года Apollo 14 выполнил задачу предшественника. Астронавты высадились поблизости от кратера Фра Мауро, который, в отличие от места посадок предыдущих экспедиций, располагается в материковом районе Луны.
Последние три лунные миссии существенно отличались от предыдущих. Для них использовалась доработанная версия лунного модуля, способная взять больше научных приборов, оборудования и припасов. Это позволило увеличить время пребывания людей на поверхности Луны. Если первые миссии проводили там сутки — полтора, то теперь этот срок возрос до трех дней. Но самым важным было то, что на борту модуля удалось разместить луномобиль. Это дало возможность значительно расширить территорию, которую могли исследовать астронавты. К тому же, в отличие от предыдущих миссий, участники экспедиций начали проходить полноценную геологическую подготовку, что заметно увеличило научную отдачу.
Apollo 15 (июль 1971 года) вошел в историю как пилотируемая миссия, которая села дальше всего от лунного экватора. Астронавты высадились у Борозды Хэдли — каньона, сформированного некогда протекавшим лавовым потоком. После завершения полета специалисты назвали доставленные экспедицией образцы богатейшим уловом всей программы, а саму миссию — одной из самых блистательных с научной точки зрения.
В свою очередь Apollo 16 (апрель 1972-го) впервые сел в горном районе Луны. Астронавты также собрали богатый урожай геологических образцов и развернули ультрафиолетовый телескоп, таким образом создав первую внеземную обсерваторию.
Последней пилотируемой лунной экспедицией XX века стал Apollo 17 (декабрь 1972 года). Примечательно, что в состав экспедиции входил геолог Харрисон Шмитт. Он стал первым и пока что единственным ученым, побывавшим на Луне. Остальные астронавты начинали карьеру как военные летчики. Экипаж Apollo 17 установил рекорды как по длительности пребывания на Луне, так и по количеству собранных образцов.
Завершение лунной гонки
По воспоминаниям последнего стоявшего на лунной поверхности астронавта Юджина Сернана, вернувшись на Землю, он был уверен, что уже к концу XX века на Луне построят обитаемую станцию. Но Сернан ошибся.
Программа Apollo была изначально инициирована по политическим причинам — ввиду желания США взять реванш за обидные поражения в начале космической гонки. И американское правительство не поскупилось, чтобы добиться того, чего хотело. К сожалению, когда искомая цель была достигнута, оно оказалось не готово продолжать финансировать программу. Уже в конце 1960-х началось непрерывное сокращение космических бюджетов. В какой-то момент оно набрало столь стремительных оборотов, что под вопросом стояло дальнейшее существование NASA. Так что неудивительно, что после Apollo 17 Америка почти на четверть века забыла о Луне.
Впрочем, собранных лунными экспедициями данных и образцов хватило, чтобы обеспечить ученых работой на долгие годы вперед. Конечно, изучение Луны не привело к фундаментальным прорывам в представлениях о мироздании. Но оно значительно обогатило копилку знаний о небесных телах и истории Солнечной системы. В частности, изотопный анализ образцов реголита полностью опроверг все три основные версии появления Луны. В результате на свет появилась принципиально новая теория, объясняющая ее формирование последствиями столкновения Земли с протопланетой.
Что касается СССР, то на протяжении еще нескольких лет советские инженеры по инерции продолжали работу над программой по высадке людей на Луну. Проводилось несколько беспилотных испытаний лунного корабля, были предприняты новые попытки запуска Н1. Но они вновь завершились неудачей.
В конце концов с этой программой случилось то же, что и с программой облета Луны. В 1974 году все работы по Н1 были прекращены, как и разработка проекта по созданию лунных баз. СССР снова не захотел быть вторым. Вместо этого “в народ” запустили версию, что Советский Союз, собственно, никогда и не собирался лететь на Луну, и вместо того, чтобы безрассудно рисковать людьми, как жадные капиталисты, решил поручить всю работу автоматам.
К слову, автоматические аппараты действительно стали для страны ложкой меда в лунной бочке дегтя. В 1970-х СССР сумел высадить на земной спутник пару первых в истории планетоходов. 30 лет спустя их эстафету переняли марсоходы NASA. А нескольким станциям “Луна” удалось выполнить даже более впечатляющую задачу: сесть на Луну, взять образцы ее грунта и затем доставить их на Землю.Но все же горечь от поражения была столь сильна, что в итоге и программа по изучению Луны с помощью автоматов была свернута. Запущенная в 1976 году “Луна-24” стала последним советским аппаратом, посетившим спутник нашей планеты. Следующего уже не было.
