Полная автономность, год без дозаправки, саморемонтирующаяся ходовая для любого рельефа и климат-контроль, справляющийся с перепадами в 100°C. Автомобиль будущего? Вовсе нет — такой транспорт создали еще в 1969 году. Первый же экземпляр в три раза превысил гарантийный пробег, не испытав ни одной поломки.

Если считать, что других разумных существ у нас нет, эту машину можно назвать самым надежным транспортным средством во всей Вселенной. Американцы не в счет: их «Лунный ровер» дважды чинили прямо на Луне. Наш «Луноход», сломайся он в пути, ремонтировать было бы некому — операторы находились от него на расстоянии 400 тысяч километров…

Шасси для беспилотника

В освоении других планет мы, как это часто бывало, пошли своим путем. Вместо человека СССР решил отправить на соседнее небесное тело робота-исследователя.

Чтобы он мог выполнять задачи космонавта, ему требовалось транспортное средство. Ключевой проблемой стало шасси, и решать ее поручили ленинградскому военному НИИ, специализировавшемуся на ходовых частях. Военные конструкторы выбрали проверенное колесо, отвергнув гусеницы, шагающие, прыгающие и перекатывающиеся варианты… К шасси «Лунохода» предъявлялось несколько основных требований.

Во-первых, движитель должен был быть настолько универсальным, чтобы минимизировать риск «закопаться» — подтолкнуть аппарат было бы некому! Да и с «раскачкой», как показала практика, у космических роботов возникали сложности. Кроме того, профиль протектора должен был предотвращать боковое скольжение на склонах. Во-вторых, важна была надежность, а что может быть проще колеса? Здесь же проявлялось и третье преимущество — благодаря простоте колесо являлось предельно легким узлом. Наконец, это один из самых эффективных движителей, требующий минимальных энергозатрат. Использование колесной базы позволяло варьировать их количество, что не только снижало давление на грунт, но и повышало живучесть машины — можно было просто отключить вышедшие из строя колеса.

Колесо, переосмысленное заново

Правда, колесо пришлось серьезно модернизировать, прежде всего потому, что в конце 1960-х годов знания о лунном грунте были весьма приблизительными. Сочетание камней всех размеров с рыхлыми породами непредсказуемой плотности требовало от колеса взаимоисключающих свойств. И военные инженеры создали такое. Три тонких титановых обода легко катились по твердой поверхности, а натянутая между ними сетка вступала в дело на сыпучем грунте, когда обода начинали проваливаться. Приваренные сверху уголки-грунтозацепы помогали выгребать на рыхлой поверхности под нагрузкой; как потом выяснилось, они использовались чаще, чем ожидалось. Легкие спицы вместо дисков обеспечивали необходимую прочность и упругость при жестком контакте с камнями.

Окончательный вариант колес появился в результате расчетов и многочисленных испытаний. Опытные образцы тестировали на трех полигонах с разными типами грунтов и даже в самолетном отсеке, имитирующем лунную гравитацию, составляющую 1/6 земной. Например, много времени ушло на подбор размера ячейки сетки, натянутой на обод.

В тонкую ступицу колес встроили электродвигатель постоянного тока с редуктором и пиропатроном. Последний подрывался дистанционно в случае аварийного заклинивания привода, и колесо, отсоединенное таким образом от оси редуктора, превращалось из ведущего в ведомое — то есть просто свободно катилось. Так можно было без участия человека «починить» привод пяти колес из восьми — и аппарат продолжал работу на трех оставшихся ведущих!

Нервы длиной в 400 тысяч километров

Самым сложным аспектом советской лунной программы было управление «Луноходом». Оно было дистанционным, и более дистанционного трудно было представить: расстояние от Моря Дождей на Луне, куда сел наш робот, до Центра дальней космической связи в Крыму, где находился его экипаж, превышало 400 000 километров.

Командный радиосигнал преодолевал этот путь за 2,5 секунды, то есть с такой задержкой аппарат реагировал на команды водителя. Но это была не главная проблема. Основная трудность заключалась в скорости обновления картинки на мониторе оператора. Передача изображения с камер «Лунохода» на Землю лишь называлась телевизионной — на деле водитель видел перед собой, мягко говоря, слайд-шоу: кадр менялся не 25 раз в секунду, а раз в 3–20 секунд (в зависимости от рельефа)! Ничего не поделаешь — более быструю передачу данных технологии того времени обеспечить не могли. Таким образом, после обнаружения препятствия машина продолжала движение еще как минимум 8 секунд! Именно поэтому операторы никогда не разгонялись быстрее 2 км/ч.

Проблему усугубляли особенности лунного освещения — настолько резкого и контрастного, что обстановка «за лобовым стеклом» выглядела для водителя как набор черных и белых пятен. В некоторые дни, когда солнце стояло в зените, движение было вообще невозможно. Поэтому в помощь оператору аппарат передавал данные с дополнительных датчиков: крена, дифферента, нагрузки и пробуксовки колес. Анализируя их, экипаж быстрее понимал, что происходит с машиной: накренилась на каменной гряде, спускается в кратер, выбирается из него с 90% пробуксовки… Работа была настолько напряженной, что больше двух часов «за рулем» выдержать не мог никто.

Что внутри аппарата?

Кстати, об экипаже — он состоял из пяти человек. Помимо водителя, работавшего с рычагами (поворот осуществлялся по-танковому, подтормаживанием колес), были штурман, бортинженер, оператор остронаправленной антенны и командир. Даже в идеальных условиях все они не поместились бы внутри машины, поскольку ее округлый корпус (максимальный диаметр 2150 мм) был полностью занят научной аппаратурой и системами шасси. Маршевые электродвигатели питались от серебряно-кадмиевых аккумуляторов, которые подзаряжались от солнечных панелей на верхней откидной крышке. Ночью (одна лунная ночь, как и день, длится почти 14 земных суток) крышка закрывалась для сохранения тепла, и аппарат впадал в «спячку». Причина — не в отсутствии фар, а в невозможности подзарядить батареи без солнечного света.

Одной из ключевых систем «Лунохода» была климатическая установка, поддерживавшая заданную температуру в герметичном корпусе при внешней температуре от –150°C ночью до +150°C днем. Источником тепла служила капсула с радиоизотопом Полоний-210, а излишки тепла отводились через крышу-радиатор. Газ-теплоноситель циркулировал по двум контурам, один из которых был выделен для аппаратуры со строгим тепловым режимом. Эффективность этого климат-контроля была так высока, что позволяла не беспокоиться за сохранность оборудования даже при разнице температур между бортами в 100 градусов!

Гарантийные обязательства и судьба луноходов

Всего было изготовлено четыре экземпляра «Лунохода», не считая опытных и тренировочных моделей. Самый первый, позже названный «Луноход-0», не попал в космос из-за аварии ракеты на старте. Второй аппарат, «Луноход-1», проехал по Луне 10 540 метров, выполнив множество научных задач. Производитель — Машиностроительный завод имени С. А. Лавочкина — гарантировал три месяца работы, но «Луноход-1» проработал почти год, с 17 ноября 1970 года по 15 сентября 1971 года. Эксплуатацию прекратили после того, как выработал ресурс изотопный источник тепла, и начинка восьмиколесного робота замерзла в лютой 150-градусной лунной ночи…

«Луноход-2» в 1973 году преодолел уже 40 000 метров, отработав больше положенных трех месяцев, но завершил миссию не из-за поломки. Попав в сложный кратер, аппарат зачерпнул открытой крышкой грунта, и при попытке его стряхнуть загрязнилась и сама крышка-теплообменник. Без подзарядки от Солнца и с нарушенным охлаждением «Луноход-2» долго не просуществовал.

Третья модель, «Луно