ИСКУССТВЕННЫЕ СПУТНИКИ ЛУHЫ
(ИСЛ), космические летательные аппараты, выведенные на
орбиты вокруг Луны; движение ИСЛ определяется главным образом притяжением
Луны.
Первый ИСЛ
- сов. автоматич. станция "Луна-10", запущенная 31 марта 1966. При запусках
ИСЛ последнюю ступень ракеты-носителя сначала выводят на орбиту спутника
Земли, а затем дополнительным включением реактивного двигателя её переводят
на орбиту полёта к Луне. Скорость космич. аппарата при старте с околоземной
орбиты несколько меньше параболической (см. Космические скорости)',
она
соответствует очень вытянутому эллипсу с апогеем, достигающим орбиты Луны
или лежащим за её пределами. Наименьшая возможная скорость при старте с
орбиты на высоте 200 км над поверхностью Земли ок. 10,92 км/сек
(параболич.
скорость на этой высоте равна 11,015 км/сек); время полёта до ближайшей
окрестности Луны в этом случае - ок. 4,74 сут. При стартовых скоростях
10,93 и 10,96 км/сек полёт продолжается ок. 3,5 и 2,6 сут соответственно.
На расстоянии ок. 66 000 км от центра Луны космич. аппарат входит
в сферу действия тяготения Луны. В случае облётных траекторий селеноцентрическая
(относительно Луны) скорость космич. аппарата на границе этой сферы не
меньше 0,8 км/сек, что существенно превышает параболическую скорость
для Луны на этом расстоянии (0,38 км/сек). При этих условиях космич.
аппарат в случае пассивного (неуправляемого) движения огибает Луну, двигаясь
относительно неё по гиперболе, а затем покидает сферу действия Луны и возвращается
к Земле. Для того чтобы космич. аппарат перешёл на орбиту спутника Луны,
включают на короткое время по команде с Земли бортовой реактивный двигатель,
сообщающий ему тормозящий импульс (см. рис.).
Схема перехода
космического аппарата на орбиту спутника Луны: V - скорость космического
аппарата в ближайшей к Луне точке селеноцентрической гиперболической орбиты
(/); V- тормозящий импульс; t> - скорость космического аппарата после торможения,
в результате чего он переходит на орбиту (2) спутника Луны; (3) - сфера
действия тяготения Луны.
Орбита ИСЛ
аналогична орбитам спутников всех планет и в первом приближении представляет
собой эллипс с фокусом в центре Луны. Наиболее близкая к центру Луны точка
орбиты наз. периселением, а наиболее далёкая - апоселением. Селеноцентрич.
скорость v* движения ИСЛ по круговой орбите радиуса г и период Т
его
обращения по орбите со средним расстоянием г от центра Луны определяются
по формулам:
где R -
радиус
Луны (1738 км). Селеноцентрическая параболич. скорость на расстоянии
r от центра Луны равна vk=№2-(корень квадратный из 2).
Значит, возмущения
в движении невысоких (неск. сот км над поверхностью Луны) ИСЛ вызываются
гл. обр. нецентральностью поля тяготения Луны, обусловленной сложной формой
Луны и неравномерным распределением вещества внутри неё; менее существенные
возмущения - гравитац. влиянием Земли и Солнца. Осн. следствием возмущений
являются почти периодич. изменения формы орбиты, а вместе с тем и высот
периселения и апоселения, причём периселений постепенно снижается и ИСЛ
падает на Луну.
Первый ИСЛ
- сов. автоматич. станция "Луна-10"- при выходе на траекторию к Луне имел
скорость 10,87 км/сек (на высоте ок. 270 км< над Землёй).
Через 3,5 сут станция, огибая Луну, проходила на минимальном расстоянии
ок. 1000 км от её поверхности и имела в это время селеноцентрич.
скорость ок. 2,1 км/сек. Включением тормозного двигателя скорость
была уменьшена до 1,25 км/сек, и станция перешла на орбиту вокруг
Луны с высотой апоселения 1017 км и периселения 350 км- Наклон
орбиты составлял 71°54' к экватору Луны. Активный период существования
"Луны-10", в течение к-рого со станции передавалась информация о показаниях
бортовых приборов и проводились траек-торные измерения, продолжался с 3
апр. до 30 мая 1966. За это время ИСЛ совершил 460 оборотов вокруг Луны;
вследствие возмущения периселений поднялся до высоты 378,7 км, а
апоселений опустился до высоты 985,3 км. При этом возмущения, обусловленные
нецентральностью поля тяготения Луны, превышали возмущения из-за притяжения
Земли в 5- 6 раз, а последние превышали солнечные в 180 раз. Теоретич.
расчёты показали, что через 6,5 мес периселений должен был достигнуть
расстояния 2150 км от центра Луны, а затем начать спускаться так,
что падение "Луны-10" на Луну должно было произойти через 2,5 года.
Всего в 1966-69
было запущено 5 советских (серии "Луна") и 5 американских (серии "Лунар
орбитер") ИСЛ. Целями запусков были: а) непосредственные исследования
свойств поверхности Луны и окололунного пространства с помощью бортовой
научной аппаратуры, а также фотографирование поверхности Луны; б) изучение
поля тяготения Луны, а также особенностей формы и внутр. строения Луны,
от которых это поле зависит, уточнение массы Луны на основе траекторных
измерений и анализа возмущений в движении ИСЛ. Так, на ИСЛ "Луна-10" были
установлены спектрометры для исследования гамма-излучения и инфракрасного
излучения поверхностных лунных пород, прибор для регистрации потоков заряженных
частиц, идущих от Солнца, и космич. излучения, регистратор метеорных частиц
в окололунном пространстве, прибор для обнаружения магнитного поля Луны;
на ИСЛ "Луна-11", кроме того,- радиоастрономич. аппаратура для исследования
длинноволнового космич. радиоизлучения; на борту ИСЛ "Луна-12" дополнительно
- фототелевизионная аппаратура, с помощью к-рой были получены и переданы
на Землю крупномасштабные изображения участков лунной поверхности (наименьшие
детали достигали 15-20 м в поперечнике). Предварительный анализ
возмущений в движении ИСЛ показал, что либо Луна имеет грушевидную форму
с вытянутостыо на обратной стороне, либо плотность вещества внутри Луны
больше на её обратной стороне (ранее считалось, что Луна, имея грушевидную
форму, вытянута, наоборот, к Земле). ИСЛ "Лунар орбитер" использовались
гл. обр. для фотографирования лунной поверхности, в частности с целью выбора
мест, удобных для посадки кораблей "Аполлон". Анализ возмущений этих спутников
позволил также установить существование на Луне участков с весьма значит,
концентрацией масс под поверхностью (получивших название "масконов"- сокращение
от mass concentration), влияние к-рых приводило к дополнит, колебаниям
высоты периселения порядка 5-10 км.
В целях получения
разносторонней информации о различных областях окололунного пространства
и лунной поверхности запуск ИСЛ производится на различные орбиты, отличающиеся
друг от друга высотами периселения и апоселения, а также наклоном. В нек-рых
случаях с помощью бортовых двигательных установок
осуществляется маневрирование ИСЛ. На орбиты ИСЛ выводятся первоначально
также космич. аппараты, предназначенные для мягкой посадки на Луну; их
наз. орбитами ожидания. Так, сов. космич. аппарат "Луна-16" был выведен
сначала (17 сент. 1969) на селено-центрич. круговую орбиту с высотой ок.
110 км; затем в течение 3 сут после двух манёвров переведён
на эллиптич. орбиту с высотой периселения 15 км и апоселения 106
км;
после этого был осуществлён перевод его на траекторию снижения и посадки.
Космич. аппарат, движущийся по орбите ИСЛ, может быть переведён с помощью
ускоряющего импульса также на траекторию возвращения к Земле. Амер. космич.
корабли "Аполлон-11", "Аполлон--2", "Аполлон-14" при обратном перелёте
с Луны на Землю выводились сначала на орбиты ожидания
вокруг Луны, после чего переводились на траектории возвращения.
См. также Искусственные
спутники Земли, Космические зонды, Орбиты искусственных космических объектов.
Ю. А. Рябов.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я