Surveyor-3 тоже почти развалился. Его радар искал подходящее место для посадки. По дороге радар наткнулся на молодой кратер. Они образуются от ударов астероидов и представляют собой круглые углубления. Кратер выглядит как чаша, и потому так называется – слово crater означает «чаша» на латыни. Поверхность этого элемента рельефа достаточно гладкая благодаря тому, что астероиды при ударе придавливают грунт, а сферическая форма кратера позволяет фокусировать излучение радара. В итоге отраженные радиоволны обманули локатор, который подумал, что под ним ровный участок. Была дана команда на посадку, но радар, путаясь в своих показаниях, двигатель вовремя не отключил. Из-за этого Surveyor-3 ударился о Луну и отскочил от нее на высоту 11 м, затем ударился снова и отскочил уже на 4 м. Хотя аппарат не должен был прыгать, как его предшественник «Луна-9».
Интересно, что кратер, обманувший радар, заинтересовал ученых, и неподалеку от него потом высаживались астронавты «Аполлона-12». Они взяли образцы грунта и кусочки станции Surveyor-3 для изучения на Земле.
Причины аварии Surveyor-4 неизвестны. Скорее всего, взорвалось топливо. Аппарат Surveyor-5 испытал трудность в непосредственной близости от Луны – из баков начал выходить гелий. Этот газ требовался, чтобы в условиях невесомости толкать топливо в двигатель. На Земле специалисты это быстро заметили и инициировали срочную посадку, пока весь гелий не вышел. Успели. Surveyor-6 сел без проблем и даже провел интересный эксперимент с перелетом на другое место с помощью повторного включения двигателей. Такое испытание должно было помочь в пилотируемой программе «Аполлон». Однако во время этого эксперимента сломался другой прибор. На борту Surveyor-6 имелся анализатор поверхности, который излучал радиоактивные альфа-частицы в поверхность Луны и смотрел, как они будут взаимодействовать с грунтом: рассеиваться, поглощаться и т. д. На приборе была защитная головка, которая не давала радиации облучать другие приборы, но после «прыжка» она перевернулась. Альфа-частицы отправлялись в космос и в сторону чувствительных систем. Когда ученые заметили, что альфа-частицы стали создавать дополнительный шум, прибор отключили.
И, наконец, Surveyor-7 также успешно совершил посадку, и все его приборы работали хорошо. Но в этот раз ошиблись ученые, сделав неточный анализ полученных материалов. На этой автоматической станции была проведена фотосъемка захода Солнца на Луне. Камера запечатлела слабое свечение на лунном горизонте, которое было похоже на зарево. Но на Луне нет плотной атмосферы, откуда взяться рассеянному закатному свету? На самом деле вокруг Луны летает много пыли. Все-таки гравитация у спутника Земли есть. Легкие атомы газов удержать Луна не может, а вот более тяжелые пылинки – вполне. Но они должны быстро оседать. Солнечная радиация выбивает из пылинок электроны и делает их положительно заряженными. Тот же процесс происходит и с грунтом. Частицы пыли и поверхности имеют одинаковый положительный заряд и отталкиваются друг от друга. Факт свечения вызвал много вопросов до того, как был исследован факт рассеивания на пыли. Одни специалисты решили, что прибор работает некорректно, другие – что космический аппарат открыл лунную атмосферу. Были люди, которые усомнились в подлинности фотографий и даже всей программы. Позже NASA для исследования этого явления даже запустило специализированную автоматическую станцию LADEE, которая раскрыла все особенности лунных пылевых облаков.
Проект Surveyor давал информацию для решения следующей задачи – доставки образца грунта Луны на Землю.
Советский Союз тоже запланировал крупные исследования, которые и должны были проводить «Луна-10» и последующие аппараты этой серии. Вопросов набралось много: как будут работать механизмы на Луне, что делать со смазкой, которая в условиях высокой температуры будет испаряться, как будет меняться траектория вблизи естественного спутника, какое место среди множества кратеров и гор на лунной поверхности будет подходящим для посадки и т. д. Потихоньку ученые, набираясь опыта, получали ответы.
«Луна-10» в рамках исследования связи должна была передавать с окололунной орбиты гимн «Интернационал», который инженеры собирались транслировать в прямом эфире во время XXIII съезда КПСС. Союз композиторов помог инженерам создать первый космический синтезатор с записанной мелодией. Во время репетиции обнаружилось, что несколько нот в мелодии пропало, и она стала «заикаться». Чтобы не упасть в грязь лицом, на торжественном заседании съезда решили транслировать запись.
«Луна-11» не смогла смотреть на Луну ровно. Вероятно, в двигателе что-то застряло, и ему не удалось заставить станцию развернуться правильно. «Луна-11» то поворачивалась к своей цели, то отворачивалась от нее. Все фотографии получались смазанными. Другие приборы по той же причине не могли дать информацию.
«Луна-12» была усовершенствована, так что фотографии она успешно делала, но на ее борту не заработал спектрометр.
Автоматическая станция для доставки лунного грунта устроена так, что надуть какую-то часть посадочного аппарата (как это было, например, в случае «Луны-9») не получится. Теперь для мягкой посадки требовались реактивные двигатели, которые бы тормозили космический аппарат. Кроме того, нужна была отдельная система, которая с Луны взлетит, то есть понадобятся еще двигатели и топливо. Значит, вся станция будет намного тяжелее предшествующих. Под новую миссию создавалась ракета-носитель УР-500 («Протон»). В начале эксплуатации у нее было много проблем и аварий, и потому многие лунные станции даже не покинули околоземную орбиту.
Первым аппаратом, который запустили с целью взятия образцов грунта и который смог выбраться с околоземной орбиты на лунную трассу, была «Луна-15». Интересно, что происходило это параллельно с полетом американского корабля «Аполлон-11». Вот только советский аппарат был полностью автоматическим, а внутри американского находились пассажиры.
В те дни середины июля 1969 года соревнование двух космических держав превратилось в настоящую гонку в прямом смысле слова. Советская машина стартовала раньше на один день, быстро разогналась и набрала хорошую скорость. Это неудивительно: «Луна-15» была намного легче «Аполлона-11». При прохождении первого поворота на трассе советский аппарат тоже лидировал, но оказалось, что выбранная дорога не самая подходящая. Радарные данные показали, что место посадки неровное, холмистое, ухабистое. Тогда водители на Земле дистанционно «притормозили», чтобы найти подходящее место. Уже на втором «повороте» за счет заминки «Аполлон-11» пошел на обгон. Водители американской машины сидели внутри и пошли на риск. Их место посадки тоже было не самым подходящим, но благодаря лучшему контролю астронавты решили, что они с этой проблемой справятся. И вот 20 июля – финишная прямая. Оба аппарата собираются сесть. «Луна-15» за несколько секунд до конца теряет управление. Радиоконтакт водителей и машины прерывается. Станция врезается в «отбойник». Связь с «Луной-15» была потеряна, так как путь радиоволнам преградила высокая гора. В нее, вероятно, и врезалась станция. Советский аппарат на финише разбился. «Аполлон-11» после нескольких заносов и на последних граммах топлива смог успешно прилуниться. На том этапе лунная гонка была выиграна США.
Тем не менее научный интерес заставлял советских инженеров двигаться вперед, и потому полеты на естественный спутник Земли продолжились. После неудачи «Луны-15» еще несколько стартов исследовательских станций не состоялось по вине ракет-носителей. Но успех не заставил себя долго ждать. Через два года «Луна-16» доставила образцы грунта земной спутницы в СССР. Правда, и здесь не обошлось без ошибок.
«Луна-16» должна была сесть на поверхность Луны ночью. Чтобы контролировать с Земли процесс бурения и взятия проб, для регистрации видеокамерой требовалось подсветить поверхность Луны и механизмы станции. В конструкторском бюро инженер Михаил Синица начал поиск и тестирование ламп. Нашлись подходящие по параметрам лампы, но у них было слабое место – соединение цоколя и стеклянного баллона. При перегрузках, подобных старту ракеты-носителя, стекло не выдерживало и трескалось. Когда инженер сообщил об этом факте главному конструктору «Луны-16» Георгию Бабакину, тот очень удивился. Дело в том, что стекло у лампы нужно, чтобы сохранить внутри вакуум, а на Луне и так плотной атмосферы нет. Нить накала будет светить и не перегорать даже вообще без баллона. Во время испытаний на Земле отработать и проверить функционирование такой лампы было сложно. Правда, эта забавная ошибка ни на что не повлияла – лампочку не установили ни с баллоном, ни без него. Подсвечивать было незачем, так как системы выбора места взятия проб тоже в конечном аппарате не было. Хотя фотографии места посадки получились очень темные и разглядеть на них ничего нельзя, это никак не отразилось на выполнении задачи.
