Система ориентации, обеспечивающая ориентацию станции при проведении сеанса коррекции траектории и перед сеансом торможения у Луны, состоит из оптического блока, датчиков угловых скоростей, счетнорешающего логического устройства и исполнительных органов – микродвигателей, работающих на сжатом газе. Размещается система ориентации в навесном отсеке.

В отсеке управления размещаются гироскопические и управляющие устройства, программное устройство, радиосистема мягкой посадки, источники питания (химические батареи), радиотелеметрическая система.

Поскольку одной из важнейших научных задач полета станции являлось изучение характера функционирования аппаратуры в совершенно новых и сложных условиях нахождения на Луне, большое внимание было уделено тщательному исследованию работы самой станции «Луна-9».

Рис. 17. Устройство автоматической станции «Луна-9»:

1 – уэконаправленная антенна радиовысотомера; 2 – радиовысотомер; 3 – аппаратура; 4 – микродвигатели системы ориентации; 5 – баллоны с газом; 6 – отсек системы управления; 7 – автоматическая лунная станция; 8 – блок системы астроориентации; 9 – сферический бак окислителя; 10 – торовый бак горючего; 11 – управляющие двигатели; 12 – ЖРД

Рис. 18. Автоматическая лунная станция:

1 – лепестковые антенны; 2 – штыревые антенны; 3 – эталоны яркости; 4 – двугранные зеркала

Поэтому радиотелеметрическая система и АЛС обеспечивали не только передачу научной информации, но и контроль работы аппаратуры и состояния различных элементов конструкции. Контролировались температура и давление в АЛСе, электрическое напряжение, передавались сигналы, подтверждающие осуществление различных операций – раскрытие антенн, срабатывание механизмов и пр„

Масса станции после выведения ее на траекторию попета к Луне составляла 1583 килограмма.

Автоматическая лунная станция (рис. 18) представляла собой герметичный контейнер сферической формы.

Внутри корпуса станции, состоящего из двух полусфер, установлена рама с приемо-передающей аппаратурой, приборами командной радиолинии, электронными программно-временными устройствами, химическими батареями, приборами автоматику, научной и телеметрической аппаратурой. В нижней полусфере закреплены агрегаты активной системы терморегулирования, а в верхней – телевизионная система и счетчики космической радиации. Телевизионная система обеспечивала возможность кругового обзора с непосредственной передачей изображений лунного ландшафта на Землю без их предварительного фотографирования.

Снаружи на корпусе установлены четыре лепестковые антенны 1, четыре штыревые антенны 2 с подвешенными на них эталонами яркости 3 и три двугранных зеркала 4. Лепестковые и штыревые антенны и зеркала при посадке находятся в сложенном положении. Двугранные зеркала позволяют передавать стереоскопическое изображение шести узких участков лунной поверхности, а эталоны яркости, имеющие различную окраску с известными коэффициентами отражения, предназначены для оценки альбедо лунных пород в районе посадки и определения направления лунной вертикали.

АЛС вместе с посадочными устройствами закрепляется на отсеке системы управления станции.

Центр тяжести АЛС расположен ближе к основанию, и поэтому после посадки станция принимает заданное положение на лунной поверхности (лепестками вверх). Лепестки АЛС защищают телевизионную камеру, штыревые антенны, механизмы и зеркала от случайного повреждения и запыления во время посадки, а также являются приемо-передающими антеннами во время полета и после посадки до раскрытия лепестков.

После посадки АЛС на лунную поверхность по команде от бортового программно-временного механизма или от часового механизма срабатывает пирозатвор открытия лепестков и раскрываются четыре штыревые приемные антенны; с этого момента лепестки выполняют роль лишь передающих антенн.

Выбранная схема размещения и использования антенн обеспечивает связь с АЛС после посадки как в случае, если по каким-либо причинам не раскроются лепестки, так и в случае, если станция не примет нормального положения на Луне.

Температурный режим лунной станции после посадки обеспечивается теплоизоляцией и активной системой терморегулирования: первая максимально изолирует станцию от внешних тепловых потоков, а вторая обеспечивает отвод выделяемого приборами тепла.

Для обеспечения теплового режима телевизионной камеры, выступающей за обводы герметичного корпуса станции, ее наружная поверхность позолочена, а на верхней части установлен теплоизолирующий экран.

Масса АЛС составляла 100 килограммов. Высота АЛС с антеннами 112 сантиметров, диаметр описанного круга после раскрытия лепестков 160 сантиметров.

Полет автоматической станции «Луна-9»

Общая схема полета станции «Луна-9» состояла из нескольких основных этапов:

– на первом этапе полета с помощью ракеты-носителя станция «Луна-9» с разгонным блоком выводится на орбиту спутника Земли;

– на втором этапе полета осуществляются запуск разгонного блока и выведение автоматической станции на траекторию полета к Луне;

– третий этап полета – коррекция траектории движения, обеспечивающая встречу автоматической станции с поверхностью Луны в заданном районе;

– четвертый этап полета – торможение и мягкая посадка на поверхность Луны.

Стартовав 31 января 1966 года в 14 часов 41 минуту 37 секунд, станция с разгонным блоком была выведена на околоземную орбиту. После включения двигателя разгонного блока, когда была достигнута необходимая скорость, двигатель выключился, станция отделилась от разгонного блока и легла на траекторию движения к Луне.

Данные траекторных измерений, полученные с помощью радиотехнических средств и обработанные в вычислительном центре, показали, что если не будет осуществлена коррекция, то станция пройдет мимо Луны примерно в 10 000 километров от ее центра.

В соответствии с полученным прогнозом фактического движения станции наземным командно-измерительным комплексом были подготовлены исходные данные для коррекции.

Сеанс коррекции был проведен 1 февраля; он начался по радиокоманде с Земли и, производился в течение около двух часов автоматически – по программе, предусмотренной автоматикой. В результате проведенной коррекции скорость движения автоматической станции изменилась в требуемом направлении на 71,2 метра в секунду а скорректированная траектория стала проходить через расчетную точку прилунения.

3 февраля в 19 часов 28 минут в момент, соответствующий высоте около 8300 километров от центра Луны, с помощью оптических средств продольная ось станции была сориентирована по направлению лунной вертикали при этом ее тормозной двигатель был направлен соплом в сторону Луны. С помощью оптических датчиков слежения за Солнцем и Землей и гироскопической системы это направление сохранялось примерно в течение часа – до срабатывания тормозной двигательной установки.

Когда до лунной поверхности оставалось около 75 километров (за 48 секунд до посадки), по команде автономного радиовысотомера от станции отделились ставшие ненужными два отсека с аппаратурой и включилась тормозная установка. Перед этим включением двигателя амортизационные баллоны мягкой посадки, уложенные вокруг станции, были надуты сжатым газом.

Система управления посадкой и двигательная установка обеспечили гашение скорости от 2600 метров в секунду до нескольких метров в секунду на малой высоте над поверхностью Луны. Перед моментом прилунения станция была отделена от двигательной установки и достигла лунной поверхности, при этом энергия удара была погашена амортизационными баллонами, которые перед посадкой были надуты и после прилунения сброшены.

3 февраля в 21 час 45 минут 30 секунд по московскому времени советская автоматическая станция «Луна-9» совершила мягкую