Оптическая система посадки луна 3

Обновлено: 05.10.2024

С. X. ШАМСУТДИНОВ

Продолжение. Начало см. в № 4, 1993.

После посадки лунного корабля пилот, отдохнув и проверив работу систем, открывает люк кабины и, спустившись по трапу, ступает на поверхность. От весьма вероятного падения на спину его должен был предохранять легкий обруч, надеваемый сразу после выхода из ЛК. Автономная система жизнеобеспечения скафандра позволяла находиться на поверхности Луны около четырех часов. За это время космонавт должен был установить на Луне государственный флаг СССР и научные приборы, собрать образцы лунного грунта, провести телевизионный репортаж, фото— и киносъемку района прилунения.

Герметичный спускаемый аппарат (СА) длиной 2,19 м и максимальным диаметром 2,2 м был основным местом работы экипажа (из двух космонавтов), стартовавших и совершавших полет без спасательных скафандров, в спортивных костюмах. В СА размещались: пульт управления системами корабля, система жизнеобеспечения, бортовая ЭВМ и ряд других систем. В верхней части СА располагался герметичный люк для перехода космонавтов в БО корабля.

Снаружи СА закрывался слоем теплозащиты и экранно-вакуумной теплоизоляцией, а его донная часть — усиленным теплозащитным экраном, который сбрасывался перед посадкой на Землю. У основания СА располагались газовые двигатели системы управления спуском (работающие на перекиси водорода).

Приборно-агрегатный отсек (ПАО) представлял собой цилиндр с максимальным диаметром 2,2 м и длиной 2,82 м, состоящий из трех отсеков: герметичного приборного отсека (ПО) и негерметичных переходного отсека (ПхО) и агрегатного отсека (АО). В ПО находились приборы и аппаратура систем радиосвязи, телеметрии, командной радиолинии, ориентации и управления движением корабля.

ЛК (начальная масса — 5,5 т) состоял из двух разделяющихся частей: лунного посадочного агрегата (ЛПА) и лунного взлетного аппарата (ЛВА).

ЛПА предназначался для посадки ЛК на поверхность Луны и состоял из каркаса с максимальным диаметром 2,27 м и четырех опор лунного посадочного устройства (ЛПУ), на стойках которых устанавливались четыре твердотопливных двигателя для прижатия опор к поверхности Луны в момент посадки ЛК. Снаружи на ЛПА крепился герметичный навесной приборный отсек с посадочным радиолокатором и комплексная исследовательская установка массой 105 кг, в состав которой входил операционный манипулятор массой 59,17 кг и бур с ресурсом работы 60 мин. Здесь также располагались две откидывающиеся остронаправленные параболические антенны системы радиосвязи, три аккумуляторные батареи, трап для спуска космонавта на поверхность Луны и четыре баллона с водой для испарителя системы терморегулирования.

Кабина с размерами 2,3X3,0 м предназначалась для одного космонавта, который, стоя в скафандре, фиксировался специальным приспособлением перед приборной доской и пультом управления. Азотно-кислородная атмосфера кабины с давлением 560 мм. рт. ст. с пониженным содержанием азота позволяла открывать гермошлем для приема воды и пищи. Пульт управления ЛК располагался справа от космонавта.

В передней части кабины имелась полусферическая вогнутость с иллюминатором и коллиматорным устройством (с углом обзора 7°), на которое с помощью оптической системы проецировалось место посадки. Они позволяли визуально наблюдать за процессом автоматической посадки ЛК, и в случае необходимости перейти на ручное управление. В верхней части кабины, над вогнутостью, располагался еще один иллюминатор с широкоугольным визиром, через который космонавт мог наблюдать за процессом стыковки с лунным орбитальным кораблем и ориентировать ЛК.

Лунный корабль был рассчитан на автономное существование в течение двух суток.

Отсек двигателей ориентации имел высоту 0,68 м. Внутри него было два топливных бака с запасом топлива более 100 кг и система подачи топлива. Двигатели объединялись в четыре блока (по два ЖРД тягой по 40 кгс и два ЖРД тягой по 10 кгс).

Вокруг стыковочного устройства располагался кольцеобразный экран-радиатор системы терморегулирования ЛК, защищавший ДО и кабину корабля от соударения со стыковочным узлом ЛОКа в случае неудачной стыковки.

Основной двигатель обеспечивал гашение скорости и горизонтальное маневрирование ЛК при посадке на Луну с высоты 1-3 км до нескольких сот метров и выведение ЛВА на орбиту вокруг Луны.

Причиной взрыва оказался посторонний предмет, попавший в кислородный насос двигателя № 8 за 0,25 с до подъема. Это привело к взрыву насоса, а затем и самого двигателя. После установки фильтров такое не должно было повториться. На доработку и испытания двигателей конструкторам потребовалось почти два года.

Итогом работы комиссии, расследовавшей причину аварии, было решение вместо шести рулевых сопел установить на первой и второй ступенях по четыре рулевых двигателя.

ЛЕТНО-КОНСТРУКТОРСКИЕ ИСПЫТАНИЯ ЛУННОГО КОРАБЛЯ И ЛУННОГО ОРБИТАЛЬНОГО КОРАБЛЯ

Презентация на тему: " Взлет и посадка КЛА на ТАКР Взлет и посадки КЛА на ТАКР обеспечиваются за счет: Взлет и посадки КЛА на ТАКР обеспечиваются за счет: Специальной конструкции." — Транскрипт:

1 Взлет и посадка КЛА на ТАКР Взлет и посадки КЛА на ТАКР обеспечиваются за счет: Взлет и посадки КЛА на ТАКР обеспечиваются за счет: Специальной конструкции и оборудования самолета; Специального оборудования ТАКР; Применения специальной методики пилотирования КЛА Су-25УТГ, E-2 "Hawkeye"

2 Оборудование ТАКР Для обеспечения базирования ЛА на ТАКР корабль оснащается: Взлетной и посадочной палубой; Катапультой; Трамплином; Задержники; Газоотражательным щитом; Аэрофинишером; Аварийным барьером; Оптической и радиотехнической системами посадки; Светотехническим оборудованием (приводные огни); Су-33 F-18

4 При обтекании ТАКР возникает сложная вихревая система, состоящая из нескольких (трех-четырех) вихревых жгутов больших размеров. Присутствует два ярко выраженных жгута, связанных со срывом потока с носовых и боковых кромок корабля, а также с кромок посадочной палубы. Кроме того, имеется вихрь за надстройкой корабля. Вихревое поле характеризуется большими скосами потока с наличием восходящих я нисходящих потоков. За кормой корабля продолжают оставаться зоны завихренного потока на больших расстояниях. Причем сразу за кормой корабля линии завихренного потока до 150 м направлены вниз, а с расстояния ЗО0 м и далее направлены вверх. Таким образом, за авианосцем имеется пропал потока вниз и летательный аппарат, входя в эту зону, имеет тенденцию проваливаться.

5 Конструкция и специальное оборудования самолета Посадка на ТАКР без выравнивания создает нагрузку на шасси и планер до 4,5 mg, что требует усиления конструкции шасси и планера, в результате чего возрастает вес самолета и ухудшаются его ЛТХ Усиленная конструкция планера; Усиленная конструкция шасси; Су-33

6 Конструкция и специальное оборудования самолета В хвостовой части фюзеляжа установлен посадочный гак, представляющий собой тормозной крюк с демпфером- подъемником и боковыми стабилизаторами; Гак крепится к усиленной хвостовой балке фюзеляжа, способной воспринять нагрузки от посадочного гака При посадке крюк посадочного гака скользит по поверхности взлетно- посадочной полосы и захватывает один из тросов аэрофинишера. После захвата троса самолет проходит путь в 90 метров с максимальным значением продольной перегрузки при торможении в 4-5 единиц Выпускаемый посадочный гак Су-33 Avia B.534, 1933 г

7 МиГ-29К Силовые установки с электронной системой управления имели режим чрезвычайного форсажа, увеличивающий суммарную тягу до кгс. Конструкция и специальное оборудования самолета Конструкция и специальное оборудования самолета Двигатель повышенной мощности (ЧР) МиГ-29 Двигатели:2 х РД-33 РД-33 Тяга (мощность):5040 кгс Тяга форсажная:8300 кгс форсажная

8 АЭРОФИНИШЕР АЭРОФИНИШЕР - устройство для торможения самолёта при посадке на палубу авианесущего корабля. Основу конструкции А. составляют тросовая система и тормозной механизм. В исходном положении приёмный трос 1 располагается на тросоподъёмнике 2 и натягивается на выс мм над палубой. Тормозной трос 3 через систему направляющих шкивов и амортизаторы закрепляется в тормозном механизме. Диам. троса 3040 мм, его общая длина достигает 600 м.. Осн. элементами тормозного механизма обычно являются полиспаст с кратностью до 20 и гидроцилиндр, к плунжеру 5 которого крепится подвижная обойма 4 блоков полиспаста. Гидроцилиндр служат для создания тормозного усилия и возвращения троса в исходное состояние Известны А., в к-рых тормозной трос наматывается на барабаны, оборудованные фрико или гидравлич. тормозами.

9 Оптическая система посадки Светотехническая систем а обеспечивает посадку самолета на палубу в простых метеорологических условиях. Она установлена на стабилизированной платформе, вынесенной за пределы борта авианосца. Оптический блок системы состоит из пяти линзовых ячеек, расположенных одна над другой. Каждая излучает световой пучок азимутальной плоскости на угол 40° и в вертикальной на 1,5°, причем три средние ячейки дают желтый свет (по глиссаде планирования под углом 3,5-4 гр), верхняя постоянный белый, а нижняя красный проблесковый. По обеим сторонам средней ячейки находятся проблесковые зеленые огни разрешения посадки (по два) и вертикальные красные запрета (по пять). Справа и слева от последних на одном уровне с центральной ячейкой оптического блока размещено по шесть постоянных зеленых (так называемых опорных) огней. Когда самолет при заходе на посадку входит в луч глиссады планирования, летчик видит желтые и зеленые опорные огни на одном уровне. Удержание их на одном уровне позволяет совершить точную посадку на авианосец. Дальность видимости огней в различное время суток 1,5-4 км.

12 Методика пилотирования КЛА На посадке: – Посадка без выравнивания; – Увеличение режима двигателей перед касанием палубы до взлетного; – Движение по глиссаде с использованием данных оптической системы посадки и команд руководителя визуальной посадки;

13 Взлет и посадка при качке палубы Состояние моря может вызывать движение палубы авианосца со среднеквадратическими значениями колебаний: килевые + 1…2 град, бортовые +2…4 град и по высоте +1,5…2,5 м Скорость движения конца посадочной палубы знакопеременна, имеет неправильную повторяющуюся форму и может достигать 5 м/с

15 Кондауров С этой "Луной" всё стало ясно до конца после того, как мне предложили оценить новую ОСП, выполненную по "западному" образцу. Это был всего лишь действующий макет. И хотя имелись проблемы с дальностью обнаружения директорного светового пятна, я успешно приземлялся в центре посадочного блока на Су- 27 и МиГ-29 не только днём, но и ночью в условиях полного отсутствия освещения места приземления. После "Луны" здесь нечего было делать. Световое пятно выдерживалось в центре без каких-либо усилий. В двухстах метрах за кормой идущего ТАКРа воздушная "яма" сводила на нет все усилия по точному выдерживанию глиссады. Самолёт просто затягивало вниз.

16 Посадка НИР проведенная ЦАГИ по обоснованию методики взлета и посадки и разработку рекомендаций для проектирования систем палубных самолетов и взлетно-посадочных устройств показала возможность взлета с трамплина при скоростях на 25-30% меньших обычных. Было показано, что для обеспечения требуемой точности посадки +/- 24 м в условиях качки и возмущений, посадка должна выполняться по прямой глиссаде с повышенным углом наклона 4 град без выравнивания, что требует увеличения допустимой вертикальной скорости до 7 м/с Проведен цикл расчетных и экспериментальных исследований, обеспечивших снижение посадочной скорости палубных самолетов на 10-12% за счет увеличения площади крыла и усовершенствования системы механизации крыла Проведен цикл работ по исследованию воздушных возмущений от корпуса корабля на точность посадки

Луна

Особенности полёта

Параметры и характеристики

радиотехника;
телеметрия;
фототелеметрия и ориентация по отношению к спутнику Земли и светилу;
энергопитание;
терморегуляция;
фотолаборатория.

После этого ему удалось обогнуть обратную сторону шара, начиная югом и заканчивая севером. Общая дистанция, которая была пройдена в данном направлении, составила 6 200 км по отношению к поверхности.

Под влиянием лунной гравитации произошло изменение орбиты аппарата. Наряду с этим, т. к. тело продолжало перемещаться по собственной орбите, её плоскость стала изменённой. Этот процесс был рассчитан так, чтобы во время возвращения на Землю агрегат снова шёл над полушарием на Севере, где и находились советские станции для наблюдения. Расчётом траектории полёта занимался М. В. Келдыш на территории Математического института В. А. Стеклова.

Фотофиксация поверхности

Для наблюдения использовались объективы в количестве 2-х шт., фокусное расстояние при этом составило соответственно 200 и 500 мм. При таком подходе экспертам удалось зафиксировать почти ½ всей поверхности Луны. Около 30% находилось в краевой зоне, а около 60% — на обратной части.

Интересен тот факт, что в секрете от начальства разработчики использовали специальную киноплёнку, для которой характерна устойчивость к радиации и перепадам давления, температурного режима и даже влажности. Её, между прочим, удалось добыть из зондов США, которые периодически сбивались над Советским союзом. Промышленность нашей страны в те времена была недостаточно развитой, поэтому плёнки не производились. Такая информация даже не афишировалась в связи с идеологическими нюансами.

съёмка камерой на специальную плёнку;
фото с экрана скиатрона (здесь можно было оценить исключительно сюжет изображения, но не остальные параметры);
осуществление записи на ленту магнитного типа (при их воспроизведении возникли проблемы;
непосредственный вывод на термохимический носитель (здесь возникала та же проблема, что и в случае с термохимической бумагой).

В качестве оптимального способа регистрации выступает использование камеры бегущего луча. Дело в том, что в процессе полёта к поверхности земного спутника, а также в ходе приёма сигналов качество связи было недостаточно хорошим из-за чрезмерно высокого уровня шума.

В один из сеансов, когда станция оказалась ближе к Земле, и появилась возможность повтора приёма, изображения, к сожалению, получены так и не были. Тем не менее, 18 октября произошло усиление сигнала, и специалистам не составило труда получить некоторые изображения в количестве 17 штук. Несмотря на помехи, они содержали заметные рельефные детали.

Итоги и выводы

Первые фотографии обратной стороны Луны (третья советская космическая ракета). В соответствии с программой исследования космического пространства и подготовки к межпланетным полетам, 4-го октября 1959 г. в Советском Союзе был осуществлен пуск третьей советской космической ракеты, которая вывела на расчетную орбиту автоматическую межпланетную станцию (АМС) (рис. 1).

Запуск АМС был осуществлен с помощью многоступенчатой управляемой ракеты с мощными высокоэффективными ракетными двигателями. Управление полетом космической ракеты осуществлялось с высокой точностью специальными автоматическими системами. Вес последней ступени третьей космической ракеты составлял 1553 кг (без топлива). Вес полезной нагрузки - 453 кг. Часть этой нагрузки была размещена на борту последней ступени ракеты. Общий вес отделяемой от космической ракеты АМС составлял 278,5 кг.

Основной задачей АМС было фотографирование невидимой с Земли стороны Луны и передача изображения на Землю. Кроме того, с помощью АМС проводились научные исследования: космической радиации, газовой компоненты межпланетного вещества, корпускулярного излучения Солнца, наличия тяжелых ядер и однозарядной компоненты в космическом излучении, микрометеоров, состава межпланетного газа.

В соответствии с основной задачей была выбрана орбита АМС (рис. 2). АМС прошла на расстоянии 6500 км от поверхности Луны и вследствие ее притяжения изменила направление движения. Это позволило получить траекторию полета, удобную как для фотографирования Луны, так и для передачи на Землю (на территорию СССР) полученной информации (возвращение к Земле со стороны Северного полушария) на расстоянии порядка 47000 км. Орбиты, получаемые без использования эффекта возмущения Луны, не дают такой возможности. Выбранная орбита обеспечила, кроме того, полет АМС в космическом пространстве в течение длительного времени. Осуществление такого полета стало возможным в результате использования совершенной системы управления, обеспечившей в конце участка выведения расчетные значения величины и направления вектора скорости.

Автоматическая межпланетная станция является космическим аппаратом, существенно отличающимся по своей конструкции от искусственных спутников Земли, запущенных ранее. Основным отличием является то, что АМС в определенный период своего движения по орбите становится ориентированным аппаратом, способным проводить астрономические наблюдения заранее выбранного небесного тела. В случае третьей советской космической ракеты объектом наблюдения была обратная сторона Луны; которая до того была совершенно неизвестна человеку.

После прохождения плотных слоев атмосферы был сброшен конус, защищавший AMС от внешних воздействий. АМС была отделена от последней ступени космической ракеты. Отделение станции от космической ракеты необходимо для обеспечения внутри станции заданного температурного режима, для устранения влияния на научные эксперименты большой массы космической ракеты и газов, испарившихся из нее, и для облегчения поворотов станции во время процесса ориентации.

Комплекс ТВ аппаратуры для получения на Земле фотографий обратной стороны Луны имел название "Енисей" и включал в себя бортовую фототелевизионную камеру (могла работать в двух режимах: "медленном" и "быстром") и два типа приемной аппаратуры: для "быстрого" режима (при подлете к Земле на достаточно близкое расстояние - 40-50 тыс. км) и для "медленного" (когда АМС находилась на больших расстояниях от Земли).

Аппаратура ТВ-комплекса "Енисей" была создана специалистами ВНИИ телевидения. Причем приемные комплексы изготавливались как в стационарном, так и в автомобильном вариантах. Для приёма ТВ-сигнала с АМС были выделены и оснащены соответствующей аппаратурой два наземных измерительных пункта (НИПа): основной в Крыму (на базе Крымской обсерватории в Симеизе), другой – на Камчатке.

С.П. Королев продолжал планомерно выполнять программу по изучению Луны с помощью космических аппаратов. После полета станции "Луна-2" и ее попадания в Луну, следующий этап работ предусматривал полет АМС с целью фотографирования обратной (темной) стороны Луны.
АМС "Луна-3" была запущена с космодрома Тюра-Там (Байконур) 4 октября 1959г. (р/н "Восток-1Л" 8К72 Л1-8). Дата запуска 4 октября была выбрана не случайно и не в связи с годовщиной запуска ПС-1, а по той простой причине, что фотографирование обратной стороны Луны на тогдашнем уровне развития космической техники возможно было только в определенный день и час один раз в месяц (вернее за "лунные сутки"). Выведенная на сильно вытянутую эллиптическую орбиту (максимальное удаление в апогее составило 480 тыс км) искусственного спутника Земли 7 октября станция достигла района Луны. Тогда (впервые в космической технике) была произведена ориентация АМС по опорным объектам, в роли которых выступали Солнце и Луна и из режима беспорядочного "кувыркания" на траектории полета станция перешла в стабилизированный полет с постоянным автоматическим поддерживанием ориентации (направлением фотообъективов на объект съемки - Луну) в течении всего времени фотографирования. АМС обогнула Луну и прошла на расстоянии 6200 км от нее, произведя съемку при помощи двух разнофокусных объективов почти половины поверхности Луны ( одна треть в краевой зоне-для последующей привязки объектов съемки и две трети- на обратной, невидимой с Земли стороне).
Проявление отснятой пленки было произведено в специальном аппарате на борту станции и затем передано с помощью фототелевизионного устройства по радиоканалу на Землю во время возвращения станции к Земле.
Запуск АМС "Луна-3" оказался удачным во всех отношениях, а именно:
1. Не было предварительных запусков станций с ТВ-аппаратурой
2. Старт прошел в намеченное время
3. АМС"Луна-3" вышла на расчетную траекторию, а это было важно. т.к. корректировать траекторию в полете в то время еще не умели.
4.Комплексы бортовой и наземной аппаратуры, которые обеспечивали выполнение программы полета, сработали в основном успешно.
Полет "Луны-3" и выполненная ею на "пятерку" фотосессия земного спутника во второй раз, после запуска "Спутника-1",произвели эффект "разорвавшейся бомбы". Шутка ли - в то время как после ряда неудач с запуском микроспутников американского проекта "Авангард" 18 сентября 1959г. США запускают 23 кг "Vanguard-3" на высоту 8000км, русские 4 октября того же года отправляют к Луне целую фотолабораторию весом 287 кг. И не просто запускают, а успешно делают и передают снимки лунной поверхности.
Выполнив возложенные на нее функции АМС "Луна-3" совершила еще ряд витков по своей длинновытянутой орбите вокруг Земли и прекратила свое существование предположительно 20 апреля 1960г, сгорев в плотных слоях атмосферы Земли. Общая длительность полета станции составила 207 дней.

6 октября станция достигла Луны и прошла на расстоянии 6200 километров от ее поверхности. Продолжая движение по заданной траектории, станция 7 октября находилась на расстоянии около 65 000 километров от Луны. В этот момент диспетчерами полета была включена система ориентации станции, которая прекратила хаотическое вращение станции. После этого, соответствующее оптическое устройство системы ориентации направило фотоаппараты на Луну и началось фотографирование ее невидимой стороны.

Район места фотографирования был выбран не случайно. Именно такая высота станции над Луной, позволяла сфотографировать как можно больше поверхности невидимой стороны Луны. Но при выполнении этой задачи, на снимках нужно было получить изображение и уже известных объектов на видимой стороне, чтобы с их помощью вычислить правильные координаты новых лунных объектов.

На протяжении всего времени фотографирования система ориентации обеспечивала непрерывное наведение станции на Луну. Все управление бортовой аппаратурой станции выполнялось при помощи наземной инфраструктуры. Съемка производилась на протяжении 40 минут двумя объективами на 35-миллиметровую изохромовую пленку. Оперативная автоматическая обработка пленки выполнялась сразу же. Проявление и фиксация изображения осуществлялась в одном растворе. После того, как съемка закончилась, система ориентации по команде с Земли отключилась.

Читайте также: