История «Лунохода-1» и работа над ошибками⁠⁠

Холдинг «Российские космические системы» (РКС, входит в Госкорпорацию «Роскосмос») продолжает публикацию уникальных исторических документов, раскрывающих ранее неизвестные подробности истории освоения космоса. Сегодня на сайте компании опубликована электронная версия документа 1972 года «Радиотехнический комплекс автоматической станции «Луна-17» и «Луноход-1» (объект Е8 № 203)», в котором рассматриваются различные аспекты работы автоматической станции «Луна-17» и «Лунохода-1». Документ позволяет оценить, как велась работа над ошибками, позволившая почти идеально провести следующую лунную миссию.

Подготовленный более 60 лет назад советскими инженерами документ содержит подробную информацию о работе бортовых передатчиков, антенных систем, систем телеметрии, фотоаппаратуры и системы малокадрового телевидения лунохода, которая стала «глазами» его «водителей» на Земле. Кроме исторического значения документ представляет интерес с точки зрения понимания подходов к обработке информации, полученной при использовании приборов в реальных условиях.

Заместитель генерального директора РКС по стратегическому развитию и инновациям РКС Евгений Нестеров: «Мы в компании с большим уважением и интересом относимся к истории отрасли и тому бесценному историческому наследию, которое хранится в наших архивах. Рад, что оно постепенно становится доступно всем интересующимся историей освоения космоса. Документ, который мы публикуем сегодня — это классический пример того, как скрупулезно ведется работа над ошибками после любых летных испытаний аппаратуры. В этом заключается базовый принцип развития — постоянно искать, находить, признавать и исправлять ошибки. Этот исторический опыт помогает молодым разработчикам понять, во-первых, как тяжело, методом проб и ошибок даются победы в космосе, а, во-вторых, осознать, что они являются частью великой истории, в которой рядом с правом на ошибку обязательно стоит обязанность ее исправить. Так было 50 лет назад, так происходит сейчас, так будет всегда».

Отчет о работе радиотехнического комплекса «Луны-17» и «Лунохода-1» делится на четыре части, в каждой из которых приводится разбор подготовки, наземной отработки и работы в реальных условиях отдельных систем. Первая часть документа посвящена системе дальней радиосвязи и работе соответствующей бортовой аппаратуры, затем рассматривается работа системы малокадрового телевидения и фототелевизионной системы, а в заключение приводится анализ функционирования наземного оборудования от антенных систем до рабочих мест «водителей» лунохода.

В частности, в документе так описывается первый сеанс радиосвязи с только что приземлившейся «Луна-17»:

«Сразу после посадки произведен сеанс радиосвязи с передачей фототелевизионного панорамного изображения, позволившего произвести оценку местности в районе посадки, состояние трапов для схода «Лунохода-1» с перелетной ступени и произвести выбор направления движения на Луне».

А вот описание проблем на борту «Лунохода-1» и обстоятельств их возникновения:

«Во время четвертого лунного дня при проведении сеансов связи через второй комплект передатчика (С-163М-2) наблюдалось уменьшение информативной мощности. <...> Второй передатчик функционировал нормально до 7 лунного дня. В сеансе № 707 (11 мая 1970) постепенно уменьшалась информативная мощность, в некоторые моменты доходя до нуля. К моменту отказа передатчик наработал 212 часов 36 минут».

Авторы документа подробно анализируют причины досрочного выхода из строя обоих передатчиков лунохода (гарантийный срок составлял 250 часов, а отработали они 138 и 212 соответственно). Для этого на Земле провели стендовые испытания аналогичных приборов. В результате было установлено: «наиболее вероятной причиной ненормальной работы прибора является отказ диода 1А401 в модуляторе ФМ-1К». Причина неполадок была в конструкции и технологии изготовления диодов. Изменения были внесены максимально оперативно. Уже в конце 1970 году «предприятиями-изготовителями приняты меры по повышению надежности диодов».

Также в документе содержится свидетельство гибели «Лунохода-1»:

«После 7 лунного дня при малой информативной мощности с борта передавалась только телеметрия, при нормальной передавалось телевидение и телеметрия. <...> В двенадцатый лунный день передатчик не включился, отказало бортовое питание объекта. «Луноход-1» прекратил свое существование».

Также тщательному разбору подвергается еще один недостаток линии связи лунохода, выявленный в ходе эксплуатации:

«При работе бортовых передатчиков через остронаправленную антенну ОНА объекта с заданным коэффициентом усиления 30 ожидаемое соотношения сигнал/шум должно быть 500–600 в полосе 50 кгц. Фактически в сеансах связи это соотношение не превышало 200».

В тексте документа содержится интересная информация о работе малокадрового телевидения. Несмотря на то, что эта система отлично показала себя и работала без сбоев, на практике был выявлен ряд конструктивных недостатков, которые необходимо было устранить к следующей миссии лунохода. Речь идет о высоте установки камер и необходимости использования бленды. Кроме того, разработчикам приборов для «Лунохода-1» пришлось столкнуться с еще одной проблемой:

«Необходимо отметить, что коэффициент отражения лунной поверхности в зоне посадки «Луны-17» оказался значительно ниже определенного астрономическими способами с Земли, что уменьшало световую модуляцию видеосигнала и контраст изображения».

Всего система малокадрового телевидения проработала на Луне 120 часов в течение 11 лунных дней. С учетом работы в ходе испытаний она наработала более 200 часов при ресурсе по техническому заданию — 150 часов в течение трех лунных дней. На Землю с Луны было передано свыше 20 тысяч кадров.

Фототелевизионная система, которая передавала на Землю знаменитые панорамы Луны, в целом также отработала хорошо. Небольшие проблемы возникли лишь с нарушением синхронизации одной из камер, а также вызванным низким коэффициентом усиления антенны ОНА длительным периодом передачи (каждая круговая панорама передавалась как минимум 25 минут). Несмотря на это с «Лунохода-1» было получено 218 панорам.

Интересно, что фототелевизионная система использовалась для движения лунохода, когда радиолиния уже не могла передавать данные малокадрового телевидения:

«С помощью фототелевизионных панорам производилась оценка труднопроходимых участков маршрута лунохода. Такой анализ проводился во время первого, второго, третьего и шестого лунных дней. <...> В 11 лунном дне движение лунохода проводилось в стартстопном режиме по панорамам, полученным системой ФТ. Максимальное расстояние, на которое можно было безопасно перемещать самоходный аппарат, составляло 15 метров».

Несколько замечаний также получил и наземный комплекс управления.

Такая подробная «история болезни» первого лунохода и внимательно проделанная работа над ошибками позволили провести вторую лунную миссию на очень высоком уровне и существенно продвинуться в развитии систем дистанционного управления самоходными автоматическими станциями для исследования других планет.

Уже несколько поколений специалистов РКС постоянно оттачивают технологии приборов на основе постоянного анализа опыта реальных космических полетов. Вот уже почти полвека с момента описанных в публикуемом документе событий «работы над ошибками» делаются по итогам каждой миссии и позволяют совершенствовать космические приборы с использованием лучших из доступных технологий.

Сегодня РКС продолжает вести разработки в области систем телеметрии, связи и управления, которые могут быть использованы в будущих российских и международных миссиях по изучению Луны. Специалисты холдинга в последние годы провели масштабную модернизацию российского наземного комплекса управления космическими аппаратами: был создан с нуля Восточный командно-измерительный пункт, модернизирован наземный комплекс управления, в том числе комплекс средств дальней космической связи, который успешно работает в рамках проекта «Экзомарс». В ближайшее время РКС примет участие в создании системы дальней космической связи на космодроме «Восточный». Одновременно инженеры холдинга постоянно повышают возможности и совершенствуют технологии производства бортовых систем телеметрии и готовы разработать и производить такие приборы для перспективных российских лунных аппаратов.

Источник