Возвращение на Луну: советская лунная программа и начало её возрождения в современной России

Напряжённая «лунная гонка» третьей четверти XX века стала апогеем стремительного завоевания космического пространства и вершиной технического противостояния двух конкурирующих великих держав своего времени – СССР и США. Тогда космические успехи и неудачи при освоении единственного естественного спутника Земли стали весомыми аргументами в идеологической борьбе, политическим фактором в глобальном влиянии, а во многом – и квинтэссенцией холодной войны.

Истоки лунных путешествий

Луна – самое яркое ночное светило на земном небосводе – с древнейших времён привлекала к себе внимание человечества. Сказители, поэты, учёные на протяжении столетий обоготворяли, воспевали, изучали «второе Солнце». Задолго до начала нашей эры на основе лунных циклов выстраивали свои календари шумеры, египтяне, китайцы. Лунный календарь до сих пор в ходу у значительной части исламского мира.

Пытливые умы прошлого связывали с Луной множество догадок и предположений. Разглядывая её поверхность – сначала острым глазом, затем в телескоп – исследователи прошлого предполагали наличие там морей, гор и даже лунных жителей. Как минимум с XVII века придумывались всевозможные аппараты, которые позволили бы навестить лунных собратьев. Наряду со сказочными упряжками диких лебедей и воздушными шарами, механическими птицами и склянками с росой, поднимающими человека вверх силой испарения, позднее появились мысли о ракете, начались первые расчёты.

Громкий успех фантастических романов французского писателя Жюля Верна о путешествиях на Луну, увидевших свет в 1860-х гг., вдохновил многих учёных и энтузиастов науки подойди к проблеме со всей основательностью. В начале XX века российский учёный К.Э. Циолковский установил теоретическую зависимость скорости ракеты от её массы, мощности двигателя, запаса и расхода топлива, а американец Роберт Годдард разработал теорию движения ракет и сконструировал жидкостный ракетный двигатель. По окончании Первой мировой войны советский учёный Ю.В. Кондратюк смоделировал полёты на Луну, а немец Герман Оберт свёл теоретические и практические вопросы межпланетных полётов в единую систему и спроектировал трёхступенчатую ракету.

Значение лунной программы и технические сложности её осуществления

Освоение Луны позволяет разобраться в большом числе вопросов: по лунным образцам можно «прочитать» космическую историю за несколько миллиардов лет. Астрофизики используют Луну как детектор космических частиц и гравитационных волн. Детальное изучение поверхности и разработка недр Луны может дать огромный экономический эффект. Значительные запасы редких полезных ископаемых, возможность эффективного использования солнечной энергии, а также вода, обнаруженная в виде льда, делают колонизацию Луны хотя и трудоёмким, но интригующе перспективным проектом весьма недалёкого будущего.

Однако отправка летательных аппаратов на Луну требует гораздо более совершенных расчётов и механизмов, нежели выход на околоземную орбиту, что обусловлено спецификой положения Луны. Если для полётов вокруг Земли необходимо развить первую космическую скорость (7,9 км/с) и преодолеть расстояние примерно в 400 км, то для путешествия до Луны нужно преодолеть вторую космическую скорость (11,2 км/с) и расстояние более 384 000 км. Это ставит вопрос о необходимых запасах топлива и предельной полезной нагрузке.

Кроме того, перепады суточных температур на лунной поверхности в 300 градусов – от -173 °C ночью до +127 °C днём в подсолнечной точке – выдвигают высочайшие требования к конструкции и материалам космических аппаратов и скафандров. Добавим радиацию, лунное притяжение, особенности выхода на лунную орбиту, посадки на поверхность и возвращения на Землю – и это далеко не все трудности, стоящие перед исследователями. Только наивысший уровень технических возможностей на государственном уровне позволял осуществить лунный проект. В 50-х годах XX века таких государств было только два – СССР и США.

Лунная гонка 1958–1976 гг.

Произведённые после Второй мировой войны теоретические расчёты показали, что полёт на Луну возможен. Дело оставалось за малым – воплотить сухие цифры в реальность. После успешного запуска 4 октября 1957 года первого искусственного спутника Земли советские конструкторы испытывали большое воодушевление. Уже в начале 1958 года С.П. Королев и М.В. Келдыш направили в ЦК КПСС письмо с основными пунктами лунной программы: попадание на видимую лунную поверхность и облёт Луны. Уже в марте началась разработка лунных станций: для посадки (проект Е-1), облёта (Е-2), картографирования (Е-3) и посадки с яркой вспышкой – возможно, с применением термоядерного взрыва (Е-4). Ещё три проекта – Е-5 (фотографирование с большим разрешением), Е-6 (мягкая посадка) и Е-7 (искусственный спутник Луны) – добавились несколько позднее.

Параллельно американцы во главе с Вернером фон Брауном лихорадочно пытались ликвидировать отставание. Четырежды с августа по декабрь 1958 года запуск американского лунного аппарата «Пионер» заканчивался авариями. Однако последовательно потерпели неудачу и три советские старта 1958 года по проекту Е-1. Прорыв случился в самом начале 1959 года – станция «Луна-1» набрала вторую космическую скорость и направилась к Луне. Лишь ошибки средств пеленгации и управления, выключивших двигатель позже расчётного времени, не позволили аппарату выйти на лунную орбиту. Американский ответ в марте оказался схожим: удалось достичь второй космической скорости и пройти мимо Луны. После нескольких неудачных стартов, что совсем не удивительно при применении технологий на верхней грани прогресса, 14 сентября 1959 года советская станция «Луна-2» достигла лунной поверхности, а уже 7 октября того же года станция «Луна-3» совершила облёт спутника Земли передала первые снимки его обратной стороны.

Американский проект «Пионер» продолжал буксовать – в 1959–1960 гг. четыре пуска подряд закончились неудачей. Тем не менее, президент Джон Ф. Кеннеди поставил перед учёными амбициозную задачу – до конца десятилетия высадить гражданина США на Луне. С 1960 года началась разработка программы «Рейнджер». Под эти цели выделялся бюджет, в пять раз превосходящий советский. Команда Вернера фон Брауна разрабатывала сразу несколько концепций путешествия: 1) с помощью ракеты-монстра «Нова» высотой 100 метров и массой 5000 тонн; 2) сборку лунной станции по частям на околоземной орбите; 3) базового пилотируемого корабля на окололунной орбите с высадкой в небольшом модуле. Последний вариант, поначалу представлявшийся наиболее экзотичным, отстаивал один из разработчиков Джон Хуболт. После длительных дискуссий именно это предложение оказалось наиболее приемлемым. Его утвердили летом 1962 года, и НАСА приступило к параллельным проектам «Джемини» и «Аполло» по созданию пилотируемых кораблей для полёта. Тем временем, летом 1964 года станция «Рейнджер-7» успешно прилунилась и передала на Землю несколько тысяч изображений Луны.

В то же время в СССР С.П. Королев начал работу над трёхместным кораблём 7К, а конструкторское бюро во главе с В.Н. Челомеем – над лунным кораблём ЛК. После отставки Н.С. Хрущёва в октябре 1964 года наработки Челомея передали Королеву с целью объединения двух проектов. Правительство поставило перед знаменитым конструктором задачу опередить американцев и высадить человека на Луну к 50-летию Октябрьской Революции. Тем временем, 3 февраля 1966 года советская автоматическая станция «Луна-9» совершила первую в истории мягкую посадку на поверхность спутника Земли, а через четыре месяца аналогичного результата добился американский «Сервайер-1». Кроме того, американцы заметно продвинулись в создании сверхтяжёлой ракеты-носителя «Сатурн», что поставило дальнейшее советское первенство в лунной гонке под угрозу.

Этот напряжённый момент совпал с чёрной полосой в советской космонавтике. В январе 1966 года скончался великий С.П. Королев – душа космических проектов, в апреле 1967 года погиб опытный космонавт В.М. Комаров, считавшийся одним из главных претендентов для полёта на Луну, а в марте 1968 года в авиакатастрофе разбился легендарный Ю.А. Гагарин. Смерть Королева, по словам участников лунной программы, оказалась для проекта роковой. Некоторые специалисты считали, что заменивший его прекрасный конструктор В.П. Мишин пошёл на уступки начальству ради удешевления проекта.

Объективные данные говорят, что основные недостатки советской сверхтяжёлой пятиступенчатой ракеты-носителя Н-1, предназначенной для доставки на Луну многотонного корабля с космонавтами, были заложены ещё на стадии проектирования. Все четыре пробных пуска (февраль 1969 года, июль 1969 года, июнь 1971 года, ноябрь 1972 года), несмотря на обнадёживающие стендовые испытания, завершились авариями на старте. Рассинхронизация работы большого пакета мощных двигателей вызывала автоколебания ракеты, появление разворачивающего момента, гидродинамического удара в магистралях и, в итоге, нарушение работы первой ступени.

Тем не менее, разработчики совершенствовали конструкцию Н-1 и готовились к пятому испытательному пуску, когда возглавивший в 1974 году вместо В.П. Мишина советскую космическую программу академик В.П. Глушко прекратил работы по этому носителю. Фактически, это означало свёртывание советской лунной программы, в том числе и проекта развития автоматических планетоходов «Луноход», дважды успешно работавших на Луне в 1970 и 1973 гг. Последний советский модуль «Луна-24» прилунился 14 августа 1976 года и осуществил забор грунта. Благодаря этому полёту впервые было получено убедительное доказательство наличия на Луне воды.

К тому времени американцы испытали подлинный триумф, в течение 1969–1972 гг. шесть раз высаживая астронавтов на Луне с помощью ракеты-носителя «Сатурн-5» и пилотируемого корабля «Аполло». Тем не менее, после 1972 года и они свернули дорогостоящую лунную программу. Итогом первого этапа соревнования стало то, что советские автоматические станции первыми приблизились к Луне, первыми совершили жёсткую и мягкую посадки на её поверхность, первыми облетели вокруг Луны, первым стал и советский автоматический луноход. Соединённые Штаты первыми высадили человека на Луне.

Лунная гонка 2.0

В начале XXI века после продолжительной паузы интерес к освоению Луны существенно возрос, что обуславливалось, в числе прочего, развитием технологий и накопленным опытом. Кроме того, после обнаружения в кратерах вечной тени возле северного и южного полюсов Луны больших массивов воды в виде льда появились проекты колонизации спутника Земли и практического использования его ресурсов. Примечательно, что число участников нового этапа лунной гонки возросло в несколько раз. К США и России вплотную приблизился интенсивно развивающий свою космическую программу Китай, а также Евросоюз, Индия, Япония, а в перспективе ещё и Израиль, Южная Корея и ОАЭ. В России это совпало с преодолением экономического кризиса 1990-х гг. и возобновлением финансирования перспективных космических программ.

Начало лунной гонки 2.0 можно отнести к осени 2007 года, когда на лунную орбиту вышли китайская и японская автоматические межпланетные станции. Вскоре в мире возобновились и работы над сверхтяжёлыми ракетами-носителями. В 2014 году Россия объявила о собственной лунной программе. 11 августа 2023 года с космодрома Восточный почти через полвека после «Луны-24» успешно стартовала автоматическая станция «Луна-25». В задачи этого аппарата входили посадка в районе южного полюса Луны для поиска воды, изучение элементного и изотопного состава лунной поверхности, плазменных и пылевых компонентов экзосферы, взаимодействие верхнего слоя лунного грунта-реголита с солнечным ветром. Это исследования должны были стать первым этапом обширной программы, призванной вернуть России лидирующие позиции в освоении самого ближнего к Земле небесного тела. К сожалению, 19 августа при попытке прилунения автоматическая станция «Луна-25» разбилась. Тем не менее, руководство Роскосмоса объявило о том, что отечественная лунная программа будет продолжена.

Обложка: https://wallhere.com