Луна-1

«Луна-1» — советская автоматическая межпланетная станция (АМС) для изучения Луны и космического пространства. Первый в мире космический аппарат, достигший второй космической скорости, преодолевший притяжение Земли и ставший искусственным спутником Солнца.

Луна-1
Межпланетная станция «Луна-1» (Е-1 № 4, «Мечта»)
Межпланетная станция «Луна-1» на ВДНХ
Производитель	ОКБ-1
Оператор	Ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени С.П.Королёва
Задачи	изучение Луны, доставка на её поверхность вымпела СССР
Спутник	Солнца
Стартовая площадка	Байконур 1/5
Ракета-носитель	(8К72) №Б1-6
Запуск	2 января 1959 16:41:21 UTC
COSPAR ID	1959-012A
SCN	00112
Технические характеристики
Масса	361 кг
Элементы орбиты
Тип орбиты	гелиоцентрическая
Большая полуось	171 439 159 822,2 м
Эксцентриситет	0,14767
Наклонение	0,0010°
Период обращения	450,0 дней
Апоцентр	1,315 (а. е.)
Перицентр	0,9766 (а. е.)
Медиафайлы на Викискладе

Описание

2 января 1959 осуществлён пуск ракеты-носителя «(Восток-Л)», которая вывела на траекторию полёта к Луне АМС «Луна-1». Это была траектория сближения, без использования старта с орбиты^:201. В массовой советской печати того времени эта АМС называлась «первая советская космическая ракета». Станция также имела названия «Луна-1Д» и «Мечта».

Ракета стартовала вертикально. Во время полета программный механизм автоматически изменял направление тяги двигателя таким образом, что в конце участка разгона направление скорости имело с горизонтом заданный угол.

Для достижения второй космической скорости ракета была снабжена третьей ступенью (блок «Е»), с двигателем , созданным в Воронеже на предприятии «(Конструкторское бюро химавтоматики)» (КБХА).

В целях полёта ставилась задача достижения станцией поверхности Луны. Попадания не произошло, так как в (циклограмму) полёта закралась ошибка: при выдаче команды на отсечку двигателя третьей ступени (блока «Е»), которая выдавалась с Земли, не было учтено (уже довольно значительное) время прохождения сигнала от командного пункта до станции^[]. Носитель и вся бортовая аппаратура станции отработали правильно. На выполнении бортовых экспериментов указанная наземная ошибка не сказалась. Среди выдающихся научных результатов, полученных в ходе полёта «Луны-1», можно отметить следующие:

• При помощи бортового (магнитометра) впервые был зарегистрирован внешний радиационный пояс Земли.
• При помощи ионных ловушек и счётчиков частиц были осуществлены первые прямые измерения параметров солнечного ветра. Был обнаружен ионизованный газ в межпланетном пространстве. На расстояниях 20-25 тыс. км от поверхности Земли измеренная концентрация его составила ок. 700 частиц в см³, а на расстояниях 100—150 тыс. км — ок. 300—400 частиц в см³.
• Астрономы (Иосиф Самуилович Шкловский) и (Владимир Гдалевич Курт) предложили использовать «оптическое» доказательство, что ракета летит к Луне, взрывом испарив на борту аппарата 1 кг натрия и создав искусственную комету. Был успешно выполнен эксперимент по созданию искусственной кометы. 3 января в 3:56:20 по московскому времени, на расстоянии в 119500 км от Земли из станции было выпущено облако паров натрия (1 кг); рассеиваясь в вакууме, облако светилось оранжевым светом в течение нескольких минут и наблюдалось с Земли как слабая звезда 6-й величины в созвездии Девы, примерно в середине треугольника, образованного звездами (Арктуром), Спикой и (Альфой Весов). Искусственная комета была сфотографирована на (Горной станции Главной астрономической обсерватории АН СССР) вблизи Кисловодска (Мстиславом Николаевичем Гневышевым).
• Было установлено отсутствие у Луны значительного магнитного поля.
• Исследование магнитного поля с помощью космической ракеты показало, что замеренная напряженность поля убывает с высотой быстрее расчетной, достигая минимума 400 γ (I γ = 10^-5 эрстеда) на расстоянии 20 800 км от центра Земли; затем она возрастает до 800 γ на расстоянии 22 000 км и далее медленно убывает. Наличие максимума напряженности приводит к важному выводу о том, что даже при спокойном состоянии Солнца на расстоянии 21000—22000 км находится внеионосферная токовая система.

Представитель разработчика системы радиоуправления, выставляя 1 января плоскость антенн РУП-А, ошибся по углу места на 2°, выставив 44° вместо 42. Его никто не проконтролировал — влияние праздника. Во время полета данные от пеленгатора в счетно-решающее устройство поступали исправно, но параметр по углу места все время шел с ошибкой, воспринимаясь как отклонение ракеты вниз от расчетной траектории. Поэтому счетно-решающее устройство не выключало двигатель центрального блока, ожидая, пока данные по углу места не придут в пределы допуска. Из-за ошибки по углу места в 2°, допущенной при работе наземных радиотехнических средств пеленгации и управления ракетой, двигатель блока «Е» выключился позже назначенного момента, что и послужило причиной промаха.

Конечная масса блока «Е» вместе с космическим аппаратом «Луна-1» составляла 1472 кг. Полезный груз (361,3 кг) включал научную и измерительную аппаратуру, четыре радиопередатчика и источники электропитания, размещенные в отделяемом аппарате и на блоке «Е».

«Луна-1» несла вымпелы: сферический из стальных пятиугольных элементов с зарядом взрывчатого вещества внутри шара для их разброса и в виде капсулы, заполненной жидкостью, в которой размещались алюминиевые полоски. Оба имели обозначение, указывающее государственную принадлежность аппарата, месяц и год его запуска.

После выключения двигателя произошло отделение контейнера с научной аппаратурой. На высоте 1500 км скорость ракеты относительно центра Земли несколько превышала 10 км/сек, на высоте 100 000 км она равнялась примерно 3,5 км/сек.

Расчёт траектории «Луны-1» осуществлялся на ЭВМ «(БЭСМ-2)».

4 января в 5:57 по московскому времени «Луна-1» прошла на расстоянии 6000 километров от поверхности Луны и вышла на гелиоцентрическую орбиту. В период наибольшего сближения ракета находилась на небесной сфере выше Луны и несколько правее ее, если смотреть с Северного полушария Земли. В этот момент ракета находилась на небесной сфере между звездами Спика и Весов. После прохождения около Луны космическая ракета продолжала удаляться от Земли, скорость ее относительно центра Земли продолжала убывать, приближаясь к 2,1 км/сек. Гравитационное поле Луны изменило траекторию АМС, но не смогло её притянуть к себе.

7-8 января 1959 года и позже, когда ракета находилась на расстояниях порядка 1 млн. км и более, влияние Земли на ракету стало настолько слабым, что движение ракеты стало в основном определяться силой тяготения Солнца. Несмотря на то, что станция в Луну не попала, АМС «Луна-1» стала первым в мире космическим аппаратом, достигшим (второй космической скорости), преодолевшим притяжение Земли и ставшим (искусственным спутником Солнца). Таким образом, в целом полёт можно охарактеризовать как частично успешный, рекордный для своего времени и весьма плодотворный с научной точки зрения. Наклон орбиты искусственной двойной планеты (блок «Е» и отделившаяся от неё «Луна-1») к плоскости эклиптики составляет ок. 1°, эксцентриситет 0,148, минимальное и максимальное расстояние от Солнца соответственно 146,4 млн. км и 197,2 млн. км. Период обращения искусственной планеты — примерно 450 суток. Относительные скорости отделения были невелики и поэтому блок «Е» и отделившаяся от неё «Луна-1» находятся на близких орбитах.

Поначалу американцы усомнились в существовании АМС, поскольку даже крупнейшая радиообсерватория в (Джодрелл-Бэнк) (Чешир, Англия) не «слышала» его. Однако антенна диаметром 26 м лаборатории реактивного движения (JPL) (Пасадина, Калифорния, США) нашла «Луну-1», приняв слабый сигнал через восемь часов после того, как аппарат пролетел мимо Луны.

В начале сентября 1959 года, когда ракета была в афелии, она приблизилась к орбите Марса на расстояние порядка 15 млн. км, т. е. примерно в 4 раза ближе, чем Земля в периоды великих противостояний.

(Ари Абрамович Штернфельд) оценил, что станция должна вернуться к Земле в 2109 году, если за это время притяжение планет не изменит период её обращения.

Оборудование

«Луна-1» была оснащена следующим научным оборудованием: (магнитометр); (счётчик Гейгера); (сцинтилляционный счётчик); ; радиопередатчик, работавший на частоте 183,6 МГц; радиопередатчик, работавший на частоте 19,993 МГц; блок приемников, служивший для радиоконтроля траектории движения.

Траектория

Для контроля траектории и определения координат использовали автоматизированную систему, разработанную для определения траектории баллистических ракет.

Развертка на поверхность Земли выглядела так (из сообщений ТАСС ):

• 3 января
  • в 3 часа: 3 градуса 12 минут ю.ш. и 108 градусов в.д., 100 000 км от Земли
  • в 6 часов: 4 градуса 30 минут ю.ш. и 63.5 градуса в.д., 137 000 км от Земли
  • в 13 часов: 7 градусов 33 минуты ю.ш. и 40 градусов з.д., 209 000 км от Земли
  • в 16 часов: 8 градусов 20 минут ю.ш. и 86(85) градусов з.д., 237 000 км от Земли
  • в 19 часов 8 градусов 57 минут ю.ш. и 131(130) градус з.д., 265 000 км от Земли
  • в 21 час 9 градусов 18 минут ю.ш. и 160 градусов з.д., 284 000 км от Земли
• 4 января
  • в 0 часов: 9 градусов 45 минут ю.ш. и 155 градусов в.д., 311 000 км от Земли
  • в 3 часа: 10 градусов 7 минут ю.ш. и 110 градусов в.д., 336 600 км от Земли
  • в 5 часов 57 минут ракета прошла на минимальном расстоянии от Луны (5—6 тыс. км.) и стала спутником Солнца. После чего ТАСС стал публиковать ее координаты в астрономических координатах.
• 5 января в 10 часов аккумуляторы сели и связь с АМС прекратилась.

Галерея

• Схема ком­по­нов­ки АМС «Луна-1»
• Макет АМС «Луна-1»
• Макет «Луна-1»
• Авто­мати­ческая меж­планет­ная станция «Луна-1»
• Авто­мати­ческая меж­планет­ная станция «Луна-1»
• Павильон «Космос» на ВДНХ
• Павильон «Космос» на ВДНХ
• Почтовая марка СССР 1959 года — Схема трассы полёта
• Почтовая марка СССР 1959 года — Траектория сближения ракеты с Луной
• Почтовая марка СССР 1989 года — 30 лет запуска
• Советские радио­люби­тели принимают радио­сиг­налы «Луны-1»

См. также

• (Искусственный спутник Солнца)

Примечания

1. https://space.skyrocket.de/doc_sdat/luna_e1.htm
2. Siddiqi A. A. Beyond Earth (англ.): A Chronicle of Deep Space Exploration, 1958–2016 — NASA, 2018. — P. 11. —
3. https://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/spacecraft/display.action?id=1959-012A
4. Механика космического полета в элементарном изложении. — 3-е изд. — М.: Наука, 1980. — 512 с.
5. Беспримерный научный подвиг. Материалы газеты «Правда» о трёх советских космических ракетах. — М.: (Государственное издательство физико-математической литературы), 1959. — 204 с.
6. Воронежцы. Знаменитые биографии в истории края / Ред.-сост. . — Воронеж: Кварта, 2007. — С. 520. — 412 с. — .
7. История Конструкторского бюро химавтоматики  (неопр.). // (КБХА). Дата обращения: 10 июня 2010. 26 сентября 2011 года.
8. Луна-1  (неопр.). Дата обращения: 2 марта 2021. 2 августа 2020 года.
9. Дубровский А. Чтим прошлое, работаем на будущее. К 60-летию отечественной вычислительной техники (рус.) // Наука и жизнь. — 2008. — № 6.
10. Путь «Луны-1».

Литература

• The First Man-Made Planet: Russian Rocket Launched into Solar Orbit. // Flight International. — 9 January 1959. — Vol. 75 — No. 2607 — P. 56.

Ссылки

• Документальный фильм о конструкции и запуске АМС Е-1 (Луна-1)