Місяць здавна привертав погляди людства. Його світло допомагало мандрівникам та мисливцям, а перші календарі були засновані на зміні його фаз. Супутника нашої планети обожнювали, шанували та присвячували йому міфи, легенди і поеми.
Тож закономірно, що саме Місяць став першим небесним тілом, до якого було запущено космічні апарати і де побували люди. Сьогодні поговоримо про історію його підкорення. Перша частина матеріалу буде присвячена “класичному” періоду — від початку космічної ери до завершення місячних перегонів між СРСР та США.
Ранні дослідження Місяця
Перші спроби дослідження Місяця були зроблені ще у давнину. Так, у ІІІ ст. до н. е. Аристарх Самоський здійснив обчислення, які показали, що радіус супутника приблизно втричі менший за радіус Землі (що було досить близько до істини), і що Сонце десь у 19 разів далі від нашої планети, аніж Місяць (а тут він помилився приблизно в 20 разів). У ІХ ст. нашої ери перський астроном Хабаш аль-Хасіб оцінив місячний радіус у 1 520 км, а відстань між Землею та Місяцем у 346 000 км, що було вельми непоганим показником на той час (реальні значення становлять 1 740 км та 384 000 км).
Винахід телескопів відкрив нову епоху у вивченні Місяця, дозволивши астрономам детально роздивлятися його поверхню. У середині ХVІІ ст. були опубліковані перші місячні карти. Тоді зародилася традиція називати його темні області морями. У ті часи ще вважалося, що Місяць схожий на Землю, і там справді є водоймища.
Утім, по мірі розвитку науки стало зрозуміло, що ця думка є помилковою. У середині ХVІІІ ст. було доведено, що на Місяці немає атмосфери. На початку ХІХ ст. з’явилася теорія, що у кратерів, які вкривають це небесне тіло, метеоритне походження. Поступово астрономам вдалося із досить великою точністю визначити розміри Місяця, його масу та відстань до Землі. А поява фотографії дозволила скласти детальні атласи місячної поверхні.
Утім, хоча до початку космічних перегонів Місяць і був вивчений краще за будь-яке інше тіло Сонячної системи, з сучасного погляду знання про нього залишалися досить мізерними. Вченим не було відомо, чи має супутник магнітне поле. Ще більшою загадкою було його походження. Астрономи мали три основні версії (гіпотеза відриву Місяця від Землі, гіпотеза його захоплення гравітацією нашої планети і гіпотеза спільного їхнього формування), та між їхніми прихильниками велися запеклі суперечки. Тривали дебати щодо природи місячних кратерів. До початку космічної ери переважала думка, що в основній своїй масі вони все ж таки мають вулканічне, а не метеоритне походження.
Не було єдності і в тому, що ж є місячною поверхнею. Деякі вчені висловлювали думку, мовляв, за мільйони років на ній накопичився товстелезний шар космічного пилу, тож спроба посадки завершиться тим, що апарат, спускаючись, просто “потоне”. Зрештою, ніхто не знав, що ховається на зворотному боці Місяця, якого ніколи не видно з Землі.
Отримати відповіді на всі ці запитання можна було єдиним способом: відправивши до Місяця космічні апарати.
Перші роки космічних перегонів
Перші спроби відправити космічний апарат до супутника нашої планети було зроблено менш ніж за рік після початку космічної ери. І в цьому немає нічого дивного. Успішна місячна місія обіцяла великі політичні дивіденди. Тож і СРСР, і США хотіли скористатися цією можливістю.
Цікаво, що перший пуск до Місяця (апарат Pioneer 0) було здійснено американськими ВПС. Річ у тім, що указ про заснування NASA був підписаний за 19 днів до цієї події (29 липня 1958 року), тож нове відомство ще просто не встигло розпочати свою діяльність. На жаль, місія завершилася вибухом ракети.
Місячними першопрохідцями ж стали радянські “Луна-1”, “Луна-2” і “Луна-3”. Запущена в січні 1959 року “Луна-1” хоча й не досягла своєї мети (вона мала врізатися у супутник, доправивши ідеологічне навантаження у вигляді вимпела СРСР), але принаймні з’ясувала, що він не має власного магнітного поля. У вересні 1959 року “Луна-2” виконала завдання попередниці, а вже через місяць “Луна-3” передала перші в історії фотографії зворотної сторони небесного тіла. Весь цей успіх коштував Радянському Союзу чотирьох втрачених апаратів, про чиї невдалі спроби запуску, зрозуміло, не повідомлялося.
Ситуація у США, втім, була набагато гіршою. У період з 1958 по 1960 рік американці вісім разів спробували запустити хоча би щось до Місяця. Сім апаратів було втрачено внаслідок аварій. Умовний успіх супроводжував лише зонд Pioneer 4, що пройшов на відстані 60 000 км від Місяця.
Атмосфера Холодної війни накладала свій відбиток на ранні місячні місії. Так, “Луна-3” зробила свої знамениті фотографії на плівку, зняту з американського розвідувального стратостата. Радянська плівка просто не відповідала необхідним технічним вимогам.
Тільки після завершення Холодної війни стало відомо, що в ті ранні роки СРСР та США розглядали можливість оснастити один із місячних зондів ядерною бомбою. Її планувалося підірвати в районі лінії місячного термінатора, що дозволило б побачити вибух неозброєним оком із Землі. Зрозуміло, з наукового погляду подібне випробування мало б украй низьку цінність. Основною мотивацією обох сторін була чиста ідеологія. Вибух мав продемонструвати технологічну перевагу країни, що влаштувала його, і довести, що відправлений до Місяця апарат справді досягнув її поверхні. На щастя, зрештою наддержави відмовилися від цих сумнівних планів.
Цікаво, що після польоту “Луна-3” наступна успішна радянська місячна місія відбулася лише за шість років. Така велика перерва пояснюється як досить низькою надійністю ракетної техніки, так і амбітністю. Радянські вчені вирішили виконати м’яку посадку на Місяць, що було набагато складнішим завданням, ніж просте влучення в нього космічним апаратом.
У період з 1963 по 1966 рік Радянський Союз 12 разів намагався посадити автоматичну станцію на Місяць. Шість зондів було втрачено внаслідок аварій ракет або відмов розгінних блоків. Дві станції не досягли Місяця через помилки під час корекції траєкторії. Три розбилися при посадці. Успіх здобула тільки “Луна-9”, що стала останнім апаратом, у підготовці запуску якого брав участь Сергій Корольов. Вона здійснила м’яку посадку 3 лютого 1966 року, таким чином спростувавши гіпотезу небезпечних покладів місячного пилу і довівши, що поверхнею супутника нашої планети можна ходити.
Що стосується NASA, то з огляду на постійні невдачі організація вирішила знизити планку та спробувати зробити щось простіше. Якщо у перші роки космічних перегонів американці безуспішно намагалися вивести супутник на селеноцентричну (навколомісячну) орбіту, то метою нової програми Ranger стало отримання детальних фотографій місячної поверхні апаратом імпактором. Однак і це виявилося не найпростішим завданням. Повноцінний успіх прийшов лише із зондом Ranger 7 у 1964 році.
Битва за Місяць набирає обертів
У другій половині 1960-х місячні перегони вже перейшли на новий рівень — зі змагання “хто першим зробить щось” у сутичку за право першим висадити людину на Місяць. Формальний початок цього відбувся ще 1961 року, коли Джон Кеннеді звернувся до Конгресу з проханням про фінансування пілотованої місячної програми. А вже на початку наступного року він проголосив знамениту промову, пообіцявши висадити людину на Місяць до кінця десятиліття. Що символічно, вона була прочитана у Х’юстоні.
Цікаво, що перед цією промовою Кеннеді написав Хрущову листа, в якому запропонував співпрацю в освоєнні космосу — зокрема й спільну організацію польоту на Місяць. Але в СРСР не сприйняли його пропозицію всерйоз і не дали жодної відповіді. А історія космонавтики могла б піти зовсім іншим шляхом.
У битві за Місяць NASA зробило ставку на надважкий носій Saturn V. Його довжина складала 110 метрів, маса в заправленому стані — 3 000 тонн. Він досі є найважчою ракетою в історії. Saturn V мав би доправити до Місяця розрахований на трьох людей корабель Apollo. Після виходу на селеноцентричну орбіту один астронавт залишався би в командному модулі, а двоє — переходили у місячний та здійснювали посадку.
Зрозуміло, такий носій і такий корабель не могли з’явитися нізвідки. Для цього потрібно було здійснити колосальний обсяг роботи. Створити виробництво, звести будівлі ЦУП та складальний цех для ракет, збудувати випробувальні стенди, тренажери, транспортери для ракет, підготувати екіпажі. Але це було можливо — за наявності грошей.
І NASA одержало гроші. Багато грошей. У 1960-х США почали витрачати на космос до 4% свого федерального бюджету. Багато чого з цього йшло на програму Apollo. Над різними пов’язаними із нею проєктами працювало 400 000 людей. Такого ресурсу на космос не виділялося ані до того, ані опісля.
Однак, окрім створення необхідної інфраструктури та техніки, для організації майбутніх експедицій NASA також потрібно було отримати певну кількість знань про Місяць. Задля цього було ініційовано дві нові програми із використанням автоматичних апаратів.
У межах проєкту Surveyor американці взялися за відпрацювання технології посадки на Місяць. Загалом тоді було запущено сім апаратів. П’ять із них досягли успіху.
Щоб обрати місця для висадки майбутніх експедицій, США знадобилися й високоякісні зображення всієї місячної поверхні з досить високою роздільною здатністю. Це завдання було покладено на програму Lunar Orbiter. Під час неї у 1966-1967 роках NASA вивело п’ять апаратів на селеноцентричну орбіту. Вони картографували 99% поверхні супутника Землі з роздільною здатністю, що значно перевищувала можливості найпотужніших наземних телескопів на той час.
Іншим важливим досягненням програми стало відкриття масконів — місячних гравітаційних аномалій, що викликають відхилення в орбітах супутників на селеноцентричних орбітах. Аналіз даних Lunar Orbiter дозволив інженерам значно покращити точність навігації наступних місій.
Щодо Радянського Союзу, то спочатку він не сприймав програму Apollo серйозно. Фактично країна залучилася у змагання лише 1964 року, коли американці вже мали майже трирічну фору. Другою проблемою було те, що радянська економіка просто не могла забезпечити такого ж вливання коштів у місячний проєкт, як США. Та й, як би дивно це не прозвучало, країні катастрофічно не вистачало централізації. СРСР не мав свого NASA. Замість єдиної організації, що курирує космос, було кілька конструкторських бюро, які відчайдушно боролися за держзамовлення, а їхні керівники часто відкрито ворогували один із одним.
Врешті радянське керівництво вирішило розбити місячну програму на два незалежні проєкти. У межах першого передбачалося облетіти Місяць, під час другого — висадити космонавтів на поверхню. Для кожної із цих програм мали намір використовувати різні ракети-носії та космічні кораблі. Зрозуміло, подібне розпорошення ресурсів не могло призвести ні до чого доброго.
Один маленький крок
Не можна сказати, що дорога до Місяця була для США легкою прогулянкою. Навіть попри величезні фінансові ресурси, їм не вдалося уникнути деяких невдач. Наприклад, у січні 1967 року під час наземних випробувань корабля Apollo сталася пожежа, яка спричинила загибель трьох астронавтів. Це істотно вплинуло на програму — стандарти безпеки були суттєво переглянуті, а перший пілотований політ відклали на півтора року.
Теоретично, ця подія давала СРСР можливість надолужити відставання від американців. І радянські фахівці вирішили форсувати перший політ “Союзу”, який мав стати основою майбутніх місячних кораблів. Це було хибним рішенням. Місія “Союзу-1” завершилася загибеллю космонавта Володимира Корольова. Катастрофа призвела до того, що СРСР також на півтора року припинив пілотовані польоти в космос.
1968-й фактично став вирішальним у місячних перегонах. США провели успішне випробування ракети Saturn V, а потім виконали пілотований запуск корабля Apollo (місія Apollo 7). До того моменту радянські конструктори вже розуміли, що, швидше за все, програли перегони з висадки на Місяць. Але в СРСР ще залишалася надія облетіти супутник першими.
Ці сподівання були вщент розбиті постійними аваріями під час безпілотних випробувань, здебільшого пов’язаних із низькою надійністю ракети “Протон”. Зі свого боку американці, які дізналися про ці тести, переглянули графік польотів і вирішили спочатку реалізувати місію з пілотованого обльоту Місяця, а вже потім провести випробування місячного модуля в космосі. В результаті у грудні 1968 року корабель Apollo 8 з трьома астронавтами на борту здійснив успішний обліт Місяця. Незабаром після цього СРСР повністю згорнув свій проєкт, не бажаючи посідати друге місце. У лютому 1969 року радянська космічна програма зазнала нового удару. Перше випробування надважкої ракети Н1 завершилося невдачею через відмову першого ступеня. Це остаточно поховало плани СРСР першими висадити людей на Місяць.
У березні 1969 року екіпаж Apollo 9 успішно випробував місячний модуль. У травні до Місяця вирушила експедиція Apollo 10, яка провела генеральну репетицію майбутньої висадки. Місячний модуль із двома астронавтами відокремився від командного модуля, після чого пролетів над ділянкою, обраною для місця першої посадки людей.
І ось 16 липня 1969 року до Місяця вирушив Apollo 11. За чотири дні його місячний модуль сів на Місяць, Ніл Армстронг ступив на поверхню і сказав знамениту фразу про “маленький крок для людини і величезний стрибок для всього людства”.
Найчастіше на цьому моменті розповідь про польоти людей на Місяць і закінчується. Але насправді, хоча політ Apollo 11 і мав виняткове політичне та символічне значення, з наукового погляду він був швидше демонстраційною місією, що довела можливість роботи людей на поверхні супутника. А ось кожна наступна місячна експедиція проводила все більше часу на Місяці, вирішуючи чимдалі складніші завдання. Тож слід сказати кілька слів і про них.
Apollo 12 вирушив до Місяця у листопаді 1969 року. Його пуск відбувався у досить екстремальних умовах. У стартову ракету поцілили дві блискавки. Фахівці NASA навіть побоювалися, що ті зашкодили системі випуску парашутів корабля. На щастя, їхні побоювання не підтвердились.
Місія Apollo 12 цікава ще й тим, що місячний модуль сів поруч із апаратом Surveyor 3, що прибув на Місяць 1967 року. Тож астронавти приміряли на себе роль космоархеологів. Вони вивчили Surveyor 3 і повернули на Землю деякі його деталі, зокрема камеру. І там, у зануреному в живильне середовище шматку пінопласту, було виявлено бактерії. Учені досі сперечаються щодо того, чи потрапили вони на апарат під час передпольотного обслуговування (у такому разі бактерії зуміли вижити, провівши на Місяці майже три роки), або ж їх випадково занесли вже після повернення на Землю.
Як усі ми знаємо, запущена у квітні 1970 року місія Apollo 13 завершилася аварією, яка мало не призвела до загибелі екіпажу. Але водночас сам корабель продемонстрував хорошу живучість, а дії NASA щодо порятунку експедиції навіть певною мірою зміцнили репутацію організації. Через це політ Apollo 13 іноді називають “блискучою невдачею”.
Запущений у січні 1971 року Apollo 14 втілив завдання попередника. Астронавти висадилися поблизу кратера Фра Мауро, який, на відміну від місця посадок попередніх експедицій, розташований біля материкового району Місяця.
Останні три місячні місії суттєво відрізнялися від попередніх. Для них використовувалася доопрацьована версія місячного модуля, здатна взяти більше наукових приладів, обладнання та запасів. Це дозволило збільшити час перебування людей на поверхні Місяця. Якщо перші місії проводили там добу — півтори, то тепер цей термін зріс до трьох днів. Але найважливішим було те, що на борту модуля вдалося розмістити місяцемобіль. Це дало можливість значно розширити територію, яку могли досліджувати астронавти. До того ж, на відміну від попередніх місій, учасники експедицій почали проходити повноцінну геологічну підготовку, що помітно збільшило наукову віддачу.
Apollo 15 (липень 1971 року) увійшов в історію як пілотована місія, що сіла якнайдалі від місячного екватора. Астронавти висадилися біля Борозни Гедлі — каньйону, сформованого лавовим потоком. Після завершення польоту фахівці назвали доставлені експедицією зразки найбагатшим уловом усієї програми, а саму місію — однією з найблискучіших із наукового погляду.
Своєю чергою Apollo 16 (квітень 1972-го) вперше сів у гірському районі Місяця. Астронавти також зібрали багатий урожай геологічних зразків та розгорнули ультрафіолетовий телескоп, таким чином створивши першу позаземну обсерваторію.
Останньою пілотованою місячною експедицією XX століття стала Apollo 17 (грудень 1972 року). До складу експедиції входив геолог Гаррісон Шмітт. Він став першим і поки що єдиним ученим, який побував на Місяці. Усі інші астронавти розпочинали кар’єру як військові льотчики. Екіпаж Apollo 17 встановив рекорди як за тривалістю перебування на Місяці, так і за кількістю зібраних зразків.
Завершення місячних перегонів
За спогадами Юджина Сернана, останнього астронавта, що стояв на місячній поверхні, повернувшись на Землю, він був упевнений, що вже до кінця XX століття на Місяці побудують станцію. Але Сернан помилився.
Програма Apollo була насамперед ініційована з політичних причин — США прагнуло взяти реванш за образливі поразки на початку космічних перегонів. І американський уряд не поскупився, щоб добитися того, чого хотів. Щойно мети було досягнуто, він виявився неготовим продовжувати фінансувати програму. Вже наприкінці 1960-х почалося безупинне скорочення космічних бюджетів. Якоїсь миті воно набрало настільки стрімких обертів, що під питанням стояло подальше існування NASA. Тож не дивно, що після Apollo 17 Америка майже на чверть століття забула про Місяць.
Утім, зібраних місячними експедиціями даних та зразків вистачило, щоб забезпечити вчених роботою на довгі роки вперед. Звичайно, вивчення Місяця не призвело до фундаментальних проривів уявлення щодо світобудови. Але воно значно збагатило скарбничку знань про небесні тіла та історію Сонячної системи. Зокрема, ізотопний аналіз зразків реголіту повністю спростував усі три основні версії появи Місяця. У результаті з’явилася принципово нова теорія, що пояснює його формування наслідками зіткнення Землі з протопланетою.
Що стосується СРСР, то ще протягом кількох років радянські інженери за інерцією продовжували роботу над програмою з висадки людей на Місяць. Проводилося кілька безпілотних випробувань місячного корабля, робилися нові спроби запуску Н1. Але вони знову завершилися невдачею.
Зрештою, з цією програмою сталося те саме, що й із програмою обльоту Місяця. У 1974 році всі роботи з Н1 припинили, як і розробку проєкту створення місячних баз. СРСР знову не захотів бути другим. Натомість “в народ” запустили версію, що Радянський Союз, власне, ніколи й не збирався летіти на Місяць, і замість того, щоб нерозсудливо ризикувати людьми, як жадібні капіталісти, вирішив доручити всю роботу автоматам.
До речі, автоматичні апарати справді стали для країни ложкою меду в місячній бочці дьогтю. У 1970-х СРСР зумів висадити на земний супутник пару перших в історії планетоходів. Через 30 років їхню естафету перейняли марсоходи NASA. А декільком станціям “Луна” вдалося виконати навіть більш вражаючу задачу: сісти на Місяць, взяти зразки його ґрунту, а потім доправити їх на Землю.Але все ж таки гіркота від поразки була настільки сильна, що незабаром і програма із вивчення Місяця за допомогою автоматів була згорнута. Запущена в 1976 році “Луна-24” стала останнім радянським апаратом, який відвідав супутника нашої планети. Наступного вже не було.
