Луна-3 , или Е-2А № 1 (русский: Луна 3 ), был советским космическим аппаратом, запущенным в 1959 году в рамках программы «Луна» . Это была первая миссия по фотографированию обратной стороны Луны и третий советский космический зонд, отправленный в окрестности Луны . [ 5] Исторические, никогда ранее не виданные виды обратной стороны Луны вызвали волнение и интерес, когда они были опубликованы по всему миру, и на основе этих фотографий был создан предварительный Атлас обратной стороны Луны .
Эти виды показали гористую местность, сильно отличающуюся от ближней стороны, и только две темные, низменные области, которые были названы Mare Moscoviense (Московское море) и Mare Desiderii (Море Желаний). Позже было обнаружено, что Mare Desiderii состоит из меньшего моря, Mare Ingenii (Море Умности), и нескольких других темных кратеров. Причина этой разницы между двумя сторонами Луны до сих пор не полностью понятна, но, похоже, большая часть темной лавы, которая вытекла, чтобы создать моря, образовалась под обращенной к Земле половиной. [6]
Космический зонд представлял собой цилиндрическую канистру с полусферическими концами и широким фланцем около верха. Длина зонда составляла 130 сантиметров (51 дюйм), а максимальный диаметр у фланца — 12 сантиметров (4,7 дюйма). Большая часть цилиндрической секции имела диаметр около 95 сантиметров (37 дюймов). Канистра была герметично закрыта и находилась под давлением около 0,22 стандартных атмосфер (22 кПа). Несколько солнечных элементов были установлены на внешней стороне цилиндра, и они обеспечивали электроэнергией аккумуляторные батареи внутри космического зонда. [ необходима цитата ]
Затворы для терморегулирования располагались вдоль цилиндра и открывались, чтобы обнажить излучающую поверхность, когда внутренняя температура превышала 25 °C (298 K). Верхняя полусфера зонда имела закрытое отверстие для камер. Четыре антенны выступали из верхней части зонда и две из его нижней части. Другое научное оборудование было установлено снаружи, включая детекторы микрометеоритов и космических лучей , а также систему визуализации «Енисей-2». Газовые струи для его системы управления ориентацией были установлены на нижнем конце космического корабля. Несколько фотоэлектрических элементов помогали поддерживать ориентацию по отношению к Солнцу и Луне. [ необходима цитата ]
Ракетных двигателей для коррекции курса не было . [ необходима цитата ]
Внутри находились камеры и система обработки фотопленки , радиопередатчик , аккумуляторные батареи , гироскопические блоки и циркуляционные вентиляторы для контроля температуры. Он был стабилизирован вращением большую часть полета, но его трехосная система управления ориентацией активировалась во время фотосъемки. Луна-3 управлялась по радио с наземных станций в Советском Союзе. [ необходима цитата ]
Советские СМИ называли космический корабль «Автоматической межпланетной станцией». [7] В 1963 году зонд был переименован в «Луна-3» . [8]
После запуска на ракете Луна 8К72 (номер И1-8) над Северным полюсом , ступень спасения «Блок-Э» была отключена по радиоуправлению, чтобы направить Луну-3 на курс к Луне. Первоначальный радиоконтакт показал, что сигнал от космического зонда был всего лишь примерно в два раза слабее ожидаемого, а внутренняя температура повышалась. Ось вращения космического корабля была переориентирована, и часть оборудования была отключена, что привело к падению температуры с 40 °C до примерно 30 °C. [9] На расстоянии 60 000–70 000 км от Луны система ориентации была включена, и вращение космического корабля было остановлено. Нижний конец корабля был направлен на Солнце, которое светило на обратной стороне Луны.
Космический зонд прошёл в 6200 км от Луны вблизи её южного полюса при самом близком сближении с Луной в 14:16 UT 6 октября 1959 года и продолжил движение по обратной стороне. 7 октября фотоэлемент на верхнем конце космического зонда обнаружил освещённую Солнцем обратную сторону Луны, и была начата последовательность фотографирования. [10] Первый снимок был сделан в 03:30 UT на расстоянии 63 500 км от Луны, а последний снимок был сделан 40 минут спустя с расстояния 66 700 км.
Всего было сделано 29 снимков [11] , покрывающих 70% обратной стороны. После завершения фотографирования космический аппарат возобновил вращение, прошел над северным полюсом Луны и вернулся к Земле. Попытки передать снимки в Советский Союз начались 8 октября, но первые попытки были безуспешными из-за низкой силы сигнала. По мере приближения Луны-3 к Земле к 18 октября было передано около 17 снимков. Вся связь с зондом была потеряна 22 октября 1959 года. Считалось, что космический зонд сгорел в атмосфере Земли в марте или апреле 1960 года. Другая возможность заключалась в том, что он просуществовал на орбите до 1962 года или позже.
Первоначально он был запущен на орбиту с перигеем за пределами верхней границы земной атмосферы. После того, как миссия была завершена, и зонд сделал несколько витков вокруг Земли, вековой рост эксцентриситета привел к уменьшению перигея, поскольку большая полуось сохраняется. После одиннадцати орбитальных оборотов Луна-3 вошла в атмосферу Земли. Это первый случай «искусственного эффекта Лидова-Козаи ». [12]
Гравитационный маневр был впервые использован в 1959 году, когда Луна-3 сфотографировала обратную сторону Луны. После запуска с космодрома Байконур Луна-3 прошла за Луной с юга на север и направилась обратно к Земле. Гравитация Луны изменила орбиту космического корабля; также из-за собственного орбитального движения Луны изменилась и плоскость орбиты космического корабля. Возвратная орбита была рассчитана таким образом, чтобы космический корабль снова прошел над Северным полушарием, где находились советские наземные станции. Маневр основывался на исследованиях, проведенных под руководством Мстислава Келдыша в Математическом институте им. Стеклова . [13] [14] [15]
Целью этого эксперимента было получение фотографий лунной поверхности во время пролета космического корабля мимо Луны. Система получения изображений была обозначена как Енисей-2 и состояла из двухобъективной камеры АФА-Э1, автоматического блока обработки пленки и сканера. [7] Объективы на камере были: фокусное расстояние 200 мм, диафрагма f /5.6 и объектив 500 мм, f /9.5 . Камера несла 40 кадров термо- и радиационно-стойкой изохромной пленки 35 мм . Объектив 200 мм мог снимать полный диск Луны, а 500 мм мог делать снимок области на поверхности. Камера была закреплена на космическом корабле, и наведение достигалось путем вращения самого корабля.
Луна-3 была первым успешным трехосным стабилизированным космическим аппаратом. В течение большей части миссии космический аппарат был стабилизирован вращением, но для фотографирования Луны космический аппарат ориентировался одной осью в сторону Солнца, а затем фотоэлемент использовался для обнаружения Луны и ориентации камер на нее. Обнаружение Луны давало сигнал крышке камеры открыться и последовательность фотографий начаться автоматически. Изображения чередовались между обеими камерами во время последовательности. После завершения фотографии пленка была перемещена во встроенный процессор, где она была проявлена, зафиксирована и высушена. Затем с Земли были даны команды для перемещения пленки в сканер летающего пятна , где пятно, созданное электронно-лучевой трубкой, проецировалось через пленку на фотоумножитель . Пятно сканировалось по пленке, и фотоумножитель преобразовывал интенсивность света, проходящего через пленку, в электрический сигнал, который передавался на Землю (через частотно-модулированное аналоговое видео, похожее на факсимиле). Кадр можно было сканировать с разрешением 1000 (горизонтальных) строк, а передача могла осуществляться с медленной телевизионной скоростью развертки на больших расстояниях от Земли и с более высокой скоростью на более близких расстояниях.
Камера сделала 29 снимков за 40 минут 7 октября 1959 года с 03:30 UT до 04:10 UT на расстоянии от 63 500 км до 66 700 км над поверхностью, покрыв 70% обратной стороны Луны. Семнадцать (некоторые говорят, что двенадцать) из этих кадров были успешно переданы обратно на Землю (станции слежения в Крыму и Камчатке), и шесть были опубликованы (кадры под номерами 26, 28, 29, 31, 32 и 35). Это были первые фотографии дальней полусферы Луны. [16]
Система формирования изображения была разработана П. Ф. Брацлавцем и И. А. Росселевичем в Ленинградском научно-исследовательском институте телевидения, а обработка и анализ полученных изображений осуществлялись Ю. Н. Липским и его группой в ГАИШ. Камера АФА-Е1 была разработана и изготовлена на заводе КМЗ ( Красногорский механический завод ).
Пленка, устойчивая к температурам и радиации, была взята из американских воздушных шаров Genetrix , которые были восстановлены Советами. [17]
Снимки были проанализированы, и первый атлас обратной стороны Луны был опубликован Академией наук СССР 6 ноября 1960 года. [18] Он включал каталог из 500 отличительных особенностей ландшафта. [19] В 1961 году был выпущен первый глобус (1: Масштаб 13 600 000 ) [20], содержащий невидимые с Земли лунные объекты, был выпущен в СССР на основе снимков с Луны-3. [21] Среди названных объектов были Море Москвы и кратеры, названные в честь Константина Циолковского , Жюля Верна , Марии Кюри и Томаса Эдисона . [22]
