60 років тому, 31 березня 1966 року, з космодрому Байконур було здійснено пуск ракети-носія «Молнія-М», яка вивела на траєкторію польоту до Місяця автоматичну міжпланетну станцію (АМС) «Луна-10». 3 квітня 1966 року станція «Луна-10» вперше у світі вийшла на орбіту навколо Місяця. 29 травня 1966 року АМС «Луна-10» впала на поверхню Місяця.
Призначення
Космічний апарат був призначений для виведення на орбіту штучного супутника Місяця та проведення досліджень Місяця і навколомісячного простору. Він складався з перелітного ступеня, який здійснював корекцію траєкторії та перехід на навколомісячну орбіту, і відокремлюваного супутника Місяця. Перелітний ступінь був уніфікований зі станціями «Луна-4»—«Луна-9». Оскільки для виходу на орбіту штучного супутника Місяця потрібна менша зміна швидкості, маса супутника була помітно більшою за масу АМС «Луна-9» і становила близько 250 кг. Повна маса станції під час перельоту Земля—Місяць — близько півтори тонни.
Політ
На початковому етапі і до підльоту до Місяця рух АМС «Луна-10» принципово не відрізнявся від руху «Луни-9» та інших станцій, на яких відпрацьовувалася м’яка посадка. Спершу «Луна-10» була виведена на орбіту штучного супутника Землі. За допомогою розгінного блоку швидкість станції було доведено до 10,9 км/с. За такої початкової швидкості тривалість польоту до Місяця мала становити трохи менше ніж три з половиною доби.
Для потрапляння «Луни-10» у задану точку навколомісячного простору було проведено корекцію траєкторії, після чого станція увійшла в сферу дії Місяця, тобто в ту область космічного простору, у якій Місяць своїм тяжінням здатен істотно впливати на політ станції. Радіус цієї сфери — близько 66 тис. км.
Продовжуючи рухатися пролітною траєкторією, «Луна-10» досягла розрахункової точки, віддаленої від поверхні Місяця на 1000 км. У момент проходження цієї точки швидкість станції становила 2,1 км/с, а після роботи гальмівної рухової установки була знижена до 1,25 км/с. Таке зменшення швидкості забезпечило перехід станції під дією тяжіння Місяця з пролітної траєкторії на селеноцентричну орбіту.
Через 20 секунд після вимкнення рухової установки автоматична місячна станція «Луна-10» відокремилася від рухової установки і відсіків системи керування та перетворилася на штучний супутник Місяця (ШСМ).
Конструкція
Перший ШСМ являв собою герметичний контейнер масою 245 кг. Обладнання супутника і джерела живлення були розташовані всередині корпусу. Зовні на корпусі розміщувалися лише антенні пристрої та деякі наукові прилади, зокрема магнітометр, «пастки» метеорних частинок, блок теплових датчиків тощо.
Первинна еліптична орбіта супутника мала такі параметри:
- найбільша відстань від поверхні Місяця — 1017 км;
- найменша — 350 км;
- період обертання — 2 год 58 хв 15 с;
- кут нахилу орбіти до площини місячного екватора — 71° 54′.
Створення таких супутників було необхідним етапом в освоєнні найближчого до нас небесного тіла. Якщо за допомогою автоматичних місячних станцій, що здійснюють посадку на Місяць, детально вивчаються невеликі ділянки його поверхні, то за допомогою ШСМ можна проводити глобальні дослідження Місяця та навколомісячного простору.
Наукові завдання
Одним із найважливіших завдань було дослідження гравітаційного поля Місяця. Рух ШСМ визначається переважно силою місячного тяжіння, тоді як Земля і Сонце його збурюють. Однак ще більші збурення супутник відчуває з боку самого Місяця.
Якби Місяць був ідеальною кулею з однорідним розподілом речовини, він не створював би збурень. Проте Місяць не є кулею, і маси в його надрах розподілені нерівномірно. Це впливає на рух супутника: змінюється форма орбіти, її розміри і положення в просторі. У результаті таких змін супутник зрештою має впасти на Місяць.
Аналізуючи рух першого ШСМ, радянські вчені встановили несиметричність поля тяжіння Місяця. Його дія помітно посилюється в середній меридіональній зоні зворотного боку. Це пояснюється витягнутістю, завдяки якій Місяць має грушоподібну форму. Це відкриття розширило уявлення про будову Місяця і викликало значний інтерес у вчених-космогоністів.
До завдань, які можна вирішити лише за допомогою ШСМ, належить уточнення маси небесного тіла. Чим точніше визначено період обертання супутника навколо Місяця, тим точніше можна обчислити відношення маси Місяця до маси Землі. За результатами досліджень це відношення було прийнято рівним 1/81,3.
Протягом близько двох місяців за допомогою першого ШСМ вивчалися фізичні властивості навколомісячного простору, зокрема напруженість магнітного поля Місяця.
Результати місії
Вимірювання показали, що Місяць має дуже слабке магнітне поле — приблизно в тисячу разів слабше за земне. На відміну від земного дипольного поля, воно виявилося майже однорідним.
Сонячний вітер — потік заряджених частинок, що безперервно випромінюються Сонцем, — «здуває» земну магнітосферу в бік, протилежний Сонцю, утворюючи магнітний шлейф, який простягається на сотні тисяч кілометрів і може досягати орбіти Місяця. «Луна-10» встановила, що цей вплив дійсно має місце, коли Місяць під час повні перебуває на лінії Земля—Сонце.
Отже, фізика навколомісячного простору лише частково визначається самим Місяцем. Основний вплив здійснюють сонячне випромінювання, космічні промені та періодично магнітний шлейф Землі. Оскільки Місяць не має істотного магнітного поля, навколо нього відсутній радіаційний пояс.
Датчики на обшивці ШСМ «Луна-10» фіксували удари метеорних частинок. Дослідження показали, що щільність мікрометеорної речовини в околицях Місяця більш ніж у 100 разів перевищує середню для міжпланетного простору. Це свідчить про існування локального метеорного рою, пов’язаного з Місяцем його гравітацією.
Важливим було також вимірювання радіоактивності місячних порід. Було виявлено гамма-випромінювання, пов’язане як із природним розпадом елементів (торію, урану, калію-40), так і з дією космічних променів (так звана наведена радіація). Остання становить до 90% загального випромінювання.
Загальний рівень радіації на Місяці в 1,5–2 рази вищий, ніж на Землі. Вміст радіоактивних елементів у місячних породах виявився подібним до земних базальтів. Основними елементами є кисень, магній, алюміній і кремній.
Таким чином, дослідження, виконані за допомогою першого ШСМ «Луна-10», суттєво збагатили світову науку новими даними про Місяць і навколомісячний простір.
Маса космічного апарата після відокремлення від ракети-носія становила 1582 кг, маса супутника — 240 кг. На ШСМ було встановлено наукову апаратуру: гамма-спектрометр, прилади для вивчення радіаційної обстановки, сонячної плазми, інфрачервоного випромінювання та реєстратор метеорних частинок.
ШСМ «Луна-10» функціонував 56 діб, здійснивши 460 обертів навколо Місяця. Було проведено 219 сеансів радіозв’язку.
Поштова марка СРСР із зображенням «Луна-10»
Сложный путь освоения Космоса.