§ 3. Возвращение на Землю космических аппаратов, облетевших Луну

Стартовавшая 15 сентября 1968 г. с промежуточной орбиты советская станция «Зонд-5» 18 сентября обогнула Луну, пройдя на расстоянии 1950 км от ее поверхности, и 21 сентября вошла со скоростью около в атмосферу. На пути к Луне на расстоянии от Земли и на обратном пути на расстоянии были проведены коррекции, причем первая обеспечила пролет Луны на заданном расстоянии, а вторая, с импульсом (0,005% скорости), — вход в атмосферу под заданным углом 5—6°. Перед входом от станции отделился спускаемый аппарат. Температура в слое газа между аппаратом и ударной волной достигала 13 000°. Баллистический спуск завершился посадкой в Индийском океане после того, как на высоте (при скорости 200 м/с) сработала парашютная система. Коэффициент перегрузки не превышал 10—16. Расчетная высота условного перигея Увеличение этой высоты на привело бы к «незахвату» атмосферой, а уменьшение на к чрезмерным перегрузкам и перегреву.

Через два месяца аналогичный облет Луны увенчался первым спуском с аэродинамическим качеством. 10 ноября 1968 г. с промежуточной околоземной орбиты с помощью вторично включенной второй ступени ракеты-носителя на траекторию облета Луны была выведена станция «Зонд-6», облетевшая Луну и вошедшая в атмосферу 17 ноября. На пути к Луне и обратно были проведены три коррекции (рис. 102), причем последняя обеспечила вход в коридор с расчетной шириной средняя линия коридора имела условный перигей на высоте над Землей (под коридором здесь понимается не область, отделяющая «зону незахвата» от зоны опасных перегрузок, а «трубка» траекторий, ведущих в расчетный район посадки).

Рис. 102. Схема полета автоматической стаиции «Зоид-6»: 1 — выведение на промежуточную орбиту, 2 — промежуточная орбита, 3 — старт с орбиты к Луие, 4 — первая коррекция 12 ноября 1968 г., 5 — сближение с Луиой, 6 — вторая коррекция 16 ноября, 7 — третья коррекция 17 ноября, 8 — отделение спускаемого аппарата, 9 — первое погружение в атмосферу и коридор входа, 10 — выход из атмосферы, 11 — вторичное погружение в атмосферу.

Помимо точного входа в коридор требовался также подход к Земле в точно предусмотренное время: ошибка в 5—10 мин из-за вращения Земли привела бы к ошибке в Перед входом в атмосферу была проведена астроориентация станции, после чего от нее был отделен спускаемый аппарат, колебания которого после отделения были погашены системой стабилизации. Эта же система развернула аппарат для создания угла атаки, обеспечивающего возникновение необходимой подъемной силы.

Вход в земную атмосферу произошел 17 ноября в южном полушарии на расстоянии нескольких тысяч километров от территории Советского Союза (в случае входа в северном полушарии

траектория спуска была бы короткой, с очень большими перегрузками). Без наличия подъемной силы посадка на территории Советского Союза оказалась бы невозможной Управление спускаемым аппаратом производилось посредством изменения направления подъемной силы (последнее достигалось поворотом аппарата по крену). Когда аппарат летел ниже расчетной траектории, для возврата на нее использовалась положительная подъемная сила (направленная вверх), когда выше — отрицательная (направленная вниз).

Рис. 103 Схема маневрирования спускаемого аппарата (CA) станции «Зонд 6» в атмосфере Земли 1 - отделение CA, 2 - стабилизация CA, 3 - границы коридора входа, 4 — первое погружение CA в атмосферу, 5 — условная траектория (без учета атмосферы), 6 — условная граница атмосферы, 7 — высокоатмосферный (баллистический) полет, 8 — второе погружение в атмосферу, 9 — расчетный район посадки

Благодаря подъемной силе спускаемый аппарат после погружения в атмосферу двигался по траектории, которая изгибалась не вниз, как при баллистическом спуске, а вверх (рис 103). Поэтому аппарат вышел из плотных слоев атмосферы и перешел на участок неуправляемого баллистического полета. За время первого погружения в атмосферу скорость аппарата уменьшилась примерно с И до Максимальные значения коэффициента продольной перегрузки составили 4—7.

Перед повторным погружением аппарат был развернут в определенное положение и стабилизирован. При этом погружении аппарат значительно меньше нагревался, чем при первом, но теплозащитное покрытие после первого погружения было ослаблено.

На высоте над земной поверхностью спускаемый аппарат затормозился до скорости после чего была включена парашютная система и аппарат приземлился.

Наиболее трудной была организация управления на участке первого погружения [3.31, 3 32]. Целью управления на этом участке было обеспечение устойчивости движения и точного вылета за условную границу атмосферы (на высоте с заданной величиной и направлением скорости. Ошибка в величине скорости в 1 м/с или в угле вылета 0,01° давала отклонение по дальности 25 км. Возможности управления дальностью на участке втооого

погружения были ограниченными из-за уменьшившейся скорости полета (порядка круговой). При малом аэродинамическом качестве (примерно 0,3) возможно скомпенсировать промах в среднем не более

Спускаемый аппарат имел осесимметричную сегментальноконическую форму, причем центр тяжести был смещен относительно оси симметрии. Тем самым аппарат располагался под углом атаки к набегающему потоку, вследствие чего обтекание становилось несимметричным и возникала подъемная сила.

8 августа 1969 г. в сторону Луны была запущена станция «Зонд-7», которая 11 августа облетела Луну и 14 августа вошла в земную атмосферу, совершив управляемый спуск с аэродинамическим качеством, подобный описанному выше 20 октября 1970 г. была запущена станция «Зонд-8», облетевшая 24 октября Луну и, в отличие от предыдущих полетов, вошедшая в атмосферу со стороны северного полушария; она совершила посадку в Индийском океане, в 730 км юго-восточнее архипелага Чагос