Космические аппараты «Зонд»

Космические аппараты "Зонд"«Зонд» — наименование советских космических аппаратов для изучения космического пространства и отработки техники дальних космических полетов. «3онд-1, -2, -3» по конструкции имели много общего с космическим аппаратом «Венера-2», «Марс-1», масса ~950 кг; состояли из 2 отсеков: орбитального и специального. Орбитальный отсек оборудован радиоаппаратурой метрового и дециметрового диапазонов, системами ориентации и коррекции, терморегулирования и научными приборами. Специальный отсек имел радиопередатчик сантиметрового диапазона, научную аппаратуру и фототелевизионные устройства. Система ориентации — активная, обеспечивающая постоянную ориентацию на Солнце для питания солнечных батарей, ориентацию на Землю для наведения остронаправленной антенны, астроориентацию (на Солнце и звезду Канопус) в сеансах коррекции. Энергопитание бортовой аппаратуры от солнечных батарей, расположенных на двух плоских панелях, раскрывающихся после отделения космического аппарата от ракеты-носителя. Система терморегулирования с жидкостным контуром теплопередачи и двумя полусферическими радиаторами рассчитана на работу при различных удалениях космического аппарата от Солнца. Радиокомплекс с остронаправленной (диаметр ~2,3 м) и малонаправленной антенной.

«3онд-1» запущен 2.4.1964. В полете проведено 2 коррекции траектории (на расстоянии 560 тыс, и 14 млн. км от Земли); получены научная информация и данные о работе бортовых систем. Анализ результатов измерений показал, что бортовые системы выполнили программу, включая точную астроориентацию и коррекцию траектории.

Космические аппараты "Зонд"«Зонд-2» запущен 30.11.1964 в направлении Марса для дальнейшей отработки бортовых систем и проведения научных исследований. Впервые в условиях космического полета проведено испытание плазменных электрических ракетных двигателей в качестве исполнительных органов системы ориентации (на борту имелось 6 двигателей).

«3онд-3» запущен 18.7.1965 в сторону Луны. Кроме научной аппаратуры, имелась фототелевизионная система с автоматической обработкой пленки на борту (фокусное расстояние объектива 106 мм, ширина пленки 25 мм, число строк при ТВ передаче — 1100, время передачи одного кадра 34 мин, возможная дальность передачи изображений до сотен млн. км). Во время полета «3онд-3» 20 июля проведено фотографирование обратной стороны Луны с расстояния 11570-9960 км; фаза Луны, видимой с космического аппарата, близка к полнолунию; получено 25 снимков с 19 млн. км2 лунной поверхности, в т. ч. области свыше 10 млн. км2, оставшейся неохваченной при съемке с космического аппарата «Луна-3». Передача изображений на Землю проведена с расстояния 2,2 млн. км, а повторная передача — с расстояния до 31,5 млн. км. Изображения высокого качества дали возможность получить детальные сведения о рельефе обратной стороны Луны. Наряду с фотосъемкой в видимой части спектра проведены фотографирование спектров лунной поверхности в интервале длин волн 250-350 нм и спектрофотометрирование в ультрафиолетовых (190-270 нм) и инфракрасных (3-4 мкм) областях. После пролета вблизи Луны «3онд-3» продолжал исследование космического пространства, двигаясь по гелиоцентрической орбите.

«3онд-4» — «Зонд-8» существенно отличались по конструкции от предыдущих космических аппаратов «Зонд», обладали значительно большей массой, предназначались для отработки техники полетов к Луне с возвращением на Землю. Проект космического аппарата разработан в 1965 году. Масса космического аппарата 5,2-5,5 т, максимальная длина по корпусу (на орбите искусственного спутника Земли) 5 м, при полете к Луне — 4,5 м, максимальный диаметр 2,72 м. Космические аппараты имели приборно-агрегатный отсек и спускаемый аппарат сегментально-конической формы (масса 2,9-3,1 т, диаметр 2,17 м) с теплозащитным покрытием, в котором размещались научные приборы (в т. ч. фотоэмульсионная камера для исследования космических лучей), фотоаппаратура, приборы для радиосвязи, терморегулирования и энергопитания, система управления спуском, парашютная система, объекты биологических экспериментов. Спускаемый аппарат обладал аэродинамическим качеством (~0,3) для управляемого спуска в атмосфере; перегрузка на траектории спуска 4-7.

Особенности бортовых систем космического аппарата «Зонд-4» — «Зонд-8» заключаются в следующем, Система ориентации и управления движением активная, оснащена усовершенствованными командными приборами, включая гироплатформу и новые датчики солнечно-звездной ориентации, а также специальным вычислителем; обеспечивает ориентацию космического аппарата на Солнце (для освещения солнечных батарей), ориентацию остронаправленной антенны на Землю, астроориентацию космического аппарата в сеансах коррекции. Увеличено число ракетных двигателей, управляющих движением спускаемого аппарата на участке спуска путем введения дублирования по крену; в реактивной системе управления ориентацией введен дублирующий компонент из: 8 двигателей с номинальной тягой по 9,8-14,7 Н. Тепловая защита спускаемого аппарата модернизирована и рассчитана на высокие температуры при входе в атмосферу со 2-й космической скоростью. Система приземления включает основной парашют (площадь 1000 м2) и ракетный двигатель мягкой посадки. На космическом аппарате устанавливался сбрасываемый перед стартом к Луне опорный конус массой ~150 кг. Последняя ступень ракеты-носителя с космическим аппаратом выводилась на промежуточную геоцентрическую орбиту (высота в перигее 187 км, в апогее 219 км, наклонение 51,5°), с которой стартовала к Луне. После облета Луны космический аппарат возвращался к Земле со 2-й космической скоростью, тормозился, спускаемый аппарат отделялся от космического аппарата и совершал посадку в заданном районе. Расчетная продолжительность автономного полета 7-8 суток Научные исследования: фотографирование Земли и Луны: исследование радиационной обстановки на трассе полета и в окололунном пространстве; изучение многозарядной составляющей первичных космических лучей в области больших зарядов; биологические эксперименты с различными объектами — черепахами (на «Зонде-5, -6, -7»), насекомыми, растениями, бактериями; определение элементного и изотопного составов солнечной атмосферы, фотометрирование некоторых звезд.

«Зонд-4» запущен 2.3.1968 с целью изучения дальних областей околоземного космического пространства и отработки новых бортовых систем и агрегатов космического аппарата.

Космические аппараты "Зонд"«Зонд-5» запущен 15.9.1968 в 21 ч 42 мин 10,77 с по Гринвичу: первая коррекция проведена на расстоянии 325 тыс. км от Земли; 18 сентября осуществлен облет Луны при минимальном расстоянии от ее поверхности 1960 км. При подлете к Земле проведена вторая коррекция траектории, обеспечившая попадание космического аппарата в заданный коридор входа (35-45 км по высоте условного перигея); с расстояния 90 тыс. км проведено фотографирование Земли. 21 сентября спускаемый аппарат вошел в атмосферу Земли со 2-й космической скоростью и приводнился в акватории Индийского океана; спуск проходил по баллистической траектории; парашюты открылись на высоте ~7 км; 22 сентября аппарат (массой 2,046 т) был поднят на борт советского корабля поисково-спасательной службы; за 7 суток полета проведены 36 сеансов связи, отработка систем и агрегатов для маневрирования на траектории и возвращения на Землю, подтверждена правильность выбора формы и тепловой защиты спускаемого аппарата. В этом полете впервые в мире осуществлено возвращение космического аппарата после облета Луны на Землю со 2-й космической скоростью и выполнен облет Луны с возвращением на Землю первых земных живых существ — черепах.

«Зонд-6» запущен 10.11.1968. Программа полета предусматривала облет Луны, научно-технические исследования и возвращение на Землю с осуществлением управляемого спуска и посадкой на территории СССР. Первая коррекция траектории проведена 12 ноября на расстоянии 246 тыс. км от Земли; астроориентация осуществлялась по Солнцу и Сириусу, после коррекции «3онд-6» 14 ноября облетел Луну на расстоянии от ее поверхности 2420 км. В районе Луны проводились научные исследования, включая ее фотографирование: первый сеанс фотографирования с расстояния ~11 тыс. км предусматривал съемку всей освещенной поверхности Луны для измерения фотометрических характеристик и определения ее размеров и формы; второй сеанс с расстояния ~3,3 тыс. км позволил получить снимки в крупном масштабе с целью фотограмметрических измерений и картографирования невидимой части Луны (фокусное расстояние объектива фотоаппарата 400 мм, размер кадра 13 Х 18 см; величина диафрагмы при съемке устанавливалась автоматическим устройством). При полете к Земле 16 ноября проведена вторая коррекция траектории (на расстоянии 236 тыс. км от Земли); 17 ноября за 8,5 ч до спуска проведена третья коррекция, обеспечившая попадание спускаемого аппарата в заданный коридор входа (±10 км при номинальном значении высоты условного перигея 45 км). Спускаемый аппарат приземлился на территории СССР 17 ноября. При полете «Зонда» получены снимки лунной поверхности, данные о многозарядной составляющей космических лучей и метеорных частицах, проведено опробование бортовых систем (в т. ч. систем, обеспечивающих управляемый спуск).

«Зонд-7» запущен 8.8.1969 с целью дальнейшего изучения Луны и окололунного пространства, фотографирования поверхности Луны и Земли, а также отработки усовершенствованных бортовых систем. После первой коррекции (на расстоянии ~250 тыс. км от Земли) 11 августа совершен облет Луны па минимальном расстоянии ~1,2 тыс. км, во время которого осуществлялись измерения физических характеристик окололунного пространства и фотографирование Луны (с расстояний ~10 тыс. и 2 тыс. км) и Земли. В полете проводились технические эксперименты по отработке системы управления движением с бортовой ЭВМ, систем астроориентации, аппаратуры дальней радиосвязи и других бортовых систем. Управляемый спуск на Землю произведен с использованием аэродинамической подъемной силы с двойным погружением в атмосферу (аналогично «3онду-6»). Спускаемый аппарат приземлился на территории СССР, южнее города Кустаная, 14 августа.

«3онд-8» запущен 20.10.1970; основные задачи полета аналогичны предыдущему пуску. В целях отработки одного из возможных вариантов возвращения на Землю предусматривался вход космического аппарата в земную атмосферу со стороны северного полушария; при этом измерительные пункты, расположенные на территории СССР, контролировали приближение космического аппарата к Земле и большую часть траектории его полета. 22 октября на расстоянии 250 тыс. км от Земли проведена коррекция траектории; 24 октября совершен облет Луны (минимальное расстояние ~1,2 тыс. км); осуществлено фотографирование Луны с расстояния ~9,5 тыс. и 1,5 тыс. км. На траектории возвращения проведены 2 коррекции (последняя на расстоянии 70 тыс. км от Земли). Спускаемый аппарат приводнился 27 октября в Индийском океане, в 730 км юго-восточнее острова Чагос, и был взят на борт советского корабля поисково-спасательной службы. При нахождении космического аппарата «Зонд-8» на расстоянии 328 тыс. км от Земли проведено ее фотографирование на фоне звездного неба с использованием телескопа высокогорной обсерватории в горах Заилийского Алатау.

Запуски космических аппаратов «Зонд-1» — «Зонд-3» проводились ракетой-носителем «Молния»; космические аппараты «Зонд-4» — «Зонд-8» — ракетой-носителем «Протон» с дополнительной 4-й ступенью.