«Луна-21». 8 января в 9 час 55 мин состоялся запуск автоматической станции (АС) «Луна-21». На ее борту находился автоматический самоходный аппарат «Луноход- 2» (рис. 1). АС «Луна-21» стартовала к Луне с орбиты ИСЗ. Для обеспечения выхода станции в расчетную точку окололунного пространства 9 января была осуществлена коррекция траектории полета. При подлете к Луне 12 января была проведена операция торможения, и станция перешла на селеноцентрическую орбиту со следующими параметрами: минимальная высота над поверхностью Луны - 90 км, максимальная - 110 км; наклонение орбиты к плоскости лунного экватора - 60°; период обращения вокруг Луны 1 час 58 мин. Согласно программе полета, 13 и 14 января были проведены коррекции окололунной орбиты. АС «Луна-21» стала обращаться по эллиптической орбите с минимальным удалением от поверхности Луны 16 км. Сход с орбиты и посадка станции были выполнены с помощью унифицированной посадочной ступени. 16 января в 01 час 35 мин автоматическая станция «Луна-21» совершила мягкую посадку на поверхность Луны на восточной окраине Моря Ясности, внутри кратера Лемонье. Точка посадки имеет координаты 25°51' с. ш. и 30°27' в. д. В 04 час 14 мин «Луноход-2» по трапу сошел на поверхность Луны и приступил к выполнению программы научно-технических исследований и экспериментов. Масса «Лунохода-2» составляла 840 кг. На луноходе и посадочной ступени установлены Государственный флаг СССР, вымпелы с барельефом В. И. Ленина, изображением Государственного герба СССР и надписью «50 лет СССР».

Программа работы лунохода была составлена в соответствии с главной комплексной научной задачей совместного изучения вариаций основных физико-химических свойств поверхности в зависимости от геолого-морфологической обстановки в зоне перехода морского района Луны в материковый. В эту задачу входило получение геолого-морфологических и топографических данных, изучение магнитного поля, химического состава поверхностного слоя и физико-механических свойств грунта, а также оптических' свойств поверхности. Для получения научной информации на луноходе были установлены магнитометр, рентгеноспектральный прибор для анализа химического состава лунного грунта, прибор для оценки физико-механических свойств грунта; в поле зрения панорамных камер были введены специальные фотометрические марки, представляющие собой пластинку с 39 полями, обладавшими различной отражательной способностью.

Проведение геолого-морфологических и топографических исследований местности выполнялось на основе съемки лунного ландшафта, в которую входило получение телевизионных панорам и снимков, а также данных о длине пройденного пути и положения аппарата на лунной поверхности. На борту лунохода были установлены также приборы, предназначенные для решения и других научных задач. Это астрофотометр, измеряющий светимость лунного неба, радиометр, измеряющий характеристики космического излучения, фотоприемник «Рубин-1», служащий для проведения экспериментов по лазерной пеленгации лунохода, а также французский уголковый отражатель лазерного излучения.

В отдельные системы «Лунохода-2» были внесены изменения и усовершенствования по сравнению с теми, что применялись на «Луноходе-1». В частности, была повышена частота передачи телевизионных изображений курсовых телекамер, при этом одна из них была поднята на кронштейне, что улучшило обзор впереди лежащей местности. Значительно более высокой стала четкость принимаемых изображений. Методика исследований лунной поверхности с помощью «Лунохода-2» была разработана на основании опыта, накопленного при работе самоходного аппарата «Луноход-1». Она сочетала детальные исследования отдельных участков поверхности и маршрутные исследования по всей трассе движения аппарата.

«Луноход-2» первоначально выполнял исследования по комплексному изучению места посадки. Анализ переданных на Землю телевизионных панорам района прилунения показал, что станция «Луна-21» совершила посадку на вал кратера диаметром около 40 м, расположенного внутри кратера Лемонье. На валу кратера были проведены измерения химического состава и механических свойств лунного грунта. Неоднократно включался магнитометр и проводились измерения светимости лунного неба в видимой и ультрафиолетовой частях спектра с помощью астрофотометра. После завершения изучения района посадки «Луноход-2» удалился от посадочной ступени на 1050 м в юго-восточном направлении. При этом были проведены испытания ходовых качеств автоматического аппарата в различных режимах движения и маневрирования. Впервые выполнялись маневры по обходу препятствий без остановки лунохода. В конце сеанса движения луноход вышел к сравнительно «молодому» кратеру диаметром около 13 м. Район этого кратера был выбран в качестве второго участка для проведения комплексных исследований поверхности. 24 января в районе функционирования аппарата наступила лунная ночь. До 8 февраля «Луноход-2» находился в стационарном положении, а 9 февраля приступил к обследованию района стоянки. Проводились измерения намагниченности пород на валу и склонах кратера, в зоне выбросов из него, а также в местах, удаленных от кратера на расстояния до 30-40 м. Изучались физико-механические свойства и химический состав лунного грунта. 10 и 11 февраля «Луноход-2» продолжил движение в юго-восточном направлении к горно-материковому массиву Тавр. В ходе движения проводились научные измерения, выполнялась панорамная съемка окружающей местности, проверялись ходовые качества лунохода. С 13 по 15 февраля проводились исследования поверхности Луны при небольших перемещениях лунохода, а затем луноход продолжил движение. В ночь на 18 февраля автоматический аппарат приблизился к кратеру диаметром около 2 км. 19 февраля луноход обошел кратер по внешнему склону его вала с юго-западной стороны. При этом были выполнены детальный химический анализ грунта, измерения намагниченности пород, а также панорамная съемка склонов кратера и прибрежных районов залива Лемонье. Общий путь, пройденный «Луноходом-2» за 2 лунных дня составил 11 км 67 м.

Во время лунной ночи с 22 февраля по 9 марта «Луноход-2» находился в стационарном положении. В третий лунный день (с 10 марта по 23 марта) «Луноход-2» проводил исследования в южной части кратера Лемонье. Трасса, по которой аппарат при этом двигался, начиналась на материке, пересекала предматериковый холмистый район, проходила вдоль южного побережья кратера и закончилась в 2,5 км от крупного тектонического разлома, находящегося в восточной части кратера Лемонье. Общий путь, пройденный «Луноходом-2» за три лунных дня, составил 27 км 600 м. Четвертый лунный день (10 апреля - 22 апреля) работы самоходного аппарата был целиком посвящен изучению тектонического разлома, названного Бороздой Прямой. Протяженность борозды 15-16 км. Приблизившись в начале лунного дня к разлому, луноход перемещался на юг вдоль его «западного берега», а затем вышел на восточный склон и двинулся по нему в северном направлении. Глубина разлома в различных участках района исследований колебалась от 40 до 80 м. Общее расстояние, пройденное аппаратом за 4 лунных дня, составило 36 км 200 м.

«Луноход-2» функционировал пять лунных дней. С аппаратом было проведено 60 сеансов радиосвязи, в ходе которых выполнялись операции по контролю за работой бортовых систем, управлению движением, научные эксперименты и передавалась информация на Землю. За пять лунных дней, передвигаясь в условиях сложного рельефа, автоматический аппарат преодолел 37 км (схема маршрута «Лунохода-2» приведена на рис. 2). Повышенная маневренность и мобильность «Лунохода-2» позволили преодолеть расстояние в 3,5 раза большее, чем путь, пройденный первым самоходным аппаратом «Луноход-1». С помощью телевизионной аппаратуры были переданы на Землю 86 панорам (рис. 3) и свыше 80 тыс. телевизионных снимков лунной поверхности. В ходе съемки получены стереоскопические изображения наиболее интересных особенностей рельефа, позволяющие провести детальное изучение их строения.

Рис 2. Схема маршрута «Лунохода-2». Цифрами отмечены
места ночевок аппарата.

Рис 3. Фрагмент панорамы, переданной с Луны аппаратом
«Луноход-2».

При движении лунохода в районе типично морского характера на его пути встречались уже известные формы рельефа - малые кратеры и в отдельных случаях сопряженные с ними россыпи камней. Наиболее часто попадались сильно сглаженные, древние кратеры. Было оценено относительное количество так называемых вторичных кратеров, образовавшихся в результате удара о поверхность выбросов из более крупных кратеров. Число таких кратеров размерами от 0,5 до 2 м не превышает 0,25% от всех кратеров этого размера. Мощность реголита колебалась от 1 до 6 м. В холмистой предматериковой зоне, в районе двухкилометрового кратера, вблизи кратера диаметром 15-20 м, были обнаружены оползневые террасы протяженностью до 10-15 м. В этом же районе отмечено уменьшение плотности малых кратеров в 2-3 раза по сравнению с нормальной «морской» плотностью. Мощность реголита в пределах этой холмистой равнины достигает местами 10 м.

У восточной и западной границ борозды были выявлены зоны шириной 30-40 м одностороннего интенсивного смещения лунного вещества в сторону разлома. По мере приближения к борозде толщина реголита уменьшалась и на бровке разлома уже обнаруживались обнаженные породы скального основания в форме непрерывного каменного «бордюра». Обломки обнаженных горных пород часто имели размер до 1-2 м и более. Ниже каменного «бордюра» крутизна борозды увеличивается и достигает 30-35°. Здесь склоны покрыты осыпью, состоящей из крупных глыб и камней. Установлен выход коренных скальных пород мощностью несколько десятков метров.

Механические свойства грунта по трассе движения изменялись в широких пределах. Несущая способность колебалась от 0,1 кг/см² до 1÷1,5 кг/см². Однако общий характер распределения механических характеристик грунта по поверхности достаточно близок к данным, полученным с борта «Лунохода-1». При измерении механических свойств грунта были обнаружены участки с повышенной просадочностью, а также с небольшим слоем рыхлого материала на твердом основании.

Первые измерения химического состава лунного грунта были проведены на небольшом удалении от посадочной ступени на валу кратера диаметром 40 м. Содержание Si здесь оказалось равным 24 ± 4%, Са - 8 ± 1%, Fe - 6 ± 0,6%, А1 - 9 ± 1%. (Измерения, проведенные «Луноходом-1» в Море Дождей, показали содержание Fe - 10-4-12%.) Исследования кратера диаметром 13 м показали, что грунт во втором районе, удаленном от места посадки примерно на 1,5 км, по составу схож с первым исследованным участком. По мере продвижения «Лунохода-2» к холмам, расположенным в южном направлении, содержание Fe стало снижаться и при удалении от места посадки на 5 км составило 4,9±0,4%. В сеансе, проведенном 19 февраля, зарегистрировано самое низкое содержание Fe - 4,0 + 0,4%. Причем одновременно содержание Аl возросло до 11,5±1,0%. Эти результаты свидетельствуют, что были зафиксированы изменения химического состава поверхности, связанные главным образом с различиями горных пород в «морских» и «материковых» районах.

В течение всего времени работы лунохода магнитные измерения проводились непрерывно во время движения и на стоянках. Предварительный анализ данных позволяет отметить, что магнитное поле на поверхности Луны очень неоднородно. В магнитограммах, полученных при стоянках лунохода, выявлены некоторые характерные изменения поля, свидетельствующие о процессах индукции токов в Луне под действием меняющихся межпланетных полей. Это позволяет определить проводимость Луны на глубинах порядка сотен километров и таким образом получить некоторые представления о ее внутреннем строении. Можно предполагать, что до глубины порядка 200 км материал Луны представляет собой диэлектрик, а на большей глубине имеет заметную проводимость. Сравнение с результатами аналогичных измерений американских ученых дает основание считать, что характер электропроводимости в морских и материковых районах различен. Это, вероятно, свидетельствует об их различной термической истории. За время работы самоходного аппарата было проведено 14 включений астрофотометра. Полученные данные свидетельствуют, что небо над Луной достаточно «темное» для проведения с ее поверхности ультрафиолетовых астрономических наблюдений как днем, так и ночью. Что же касается наблюдений в видимых лучах, то на Луне, вероятно, условия в течение лунного дня и лунной ночи различны.

Регулярные лазерно-локационные измерения расстояний до отражателя «Лунохода-2» проводились на телескопе Крымской астрофизической обсерватории в течение нескольких месяцев. Статистическая точность определения расстояния между источником импульсов и установленным на Луне отражателем составляет ±40 см. В периоды лунных дней с борта самоходного аппарата выполнялись непрерывные измерения интенсивности корпускулярного излучения солнечного и галактического происхождения. При этом радиационная обстановка в районе Луны была спокойной.

Выполнение программы экспериментов с помощью «Лунохода-2» осуществлялось оперативной группой управления, включавшей в себя инженерно-конструкторский состав, ученых и экипаж лунохода.