«Луна-15» разбилась, пока астронавты «Аполлона-11» были на Луне

К 21 июля 1969 года советская «Луна-15» провела у Луны почти четверо суток и совершила 52 витка. После коррекций нижняя точка её орбиты проходила всего в 16 километрах над поверхностью. Посадку всё равно откладывали: специалисты уточняли, где именно окажется станция к началу торможения и что встретится ей на пути вниз. В 15:47 по всемирному времени двигатель «Луны-15» включился. В Море Спокойствия Нил Армстронг и Базз Олдрин уже готовились к взлёту. Советская станция должна была сесть в другой части Луны, взять образец грунта и отправить его на Землю. Через четыре минуты после начала спуска её сигнал исчез. До расчётной посадки оставалось ещё около двух минут.

С Луны нужно было не только взять грунт, но и взлететь

К тому времени СССР уже умел сажать автоматические станции на Луну. В 1966 году «Луна-9» передала первые снимки, сделанные с её поверхности. У «Луны-15» была следующая по сложности задача: извлечь образец и вернуть его на Землю.

Станцию серии Е-8-5 разработали в ОКБ имени Лавочкина. Её посадочная часть несла двигатели, приборы управления и бур на подвижной штанге. После посадки бур должен был войти в грунт и перенести образец в герметичную капсулу. На платформе также стояла небольшая ракета. Взлетев с Луны, она направила бы капсулу к Земле; сама платформа осталась бы на месте.

Возвращаемая капсула была невелика — около полуметра в диаметре и массой примерно 39 килограммов. Ограничение по массе определяло весь полёт. Возвратную ракету рассчитывали вывести с поверхности сразу на путь к Земле, без стыковки на окололунной орбите и без крупных исправлений курса в дороге. Поэтому инженерам требовалось заранее согласовать место посадки с моментом будущего взлёта. Выбрать площадку только потому, что она выглядит ровной, было недостаточно.

Массу экономили до килограммов. Накануне запуска расчёты показали, что взлётная часть тяжелее установленного предела примерно на 1,3 килограмма. С неё сняли один из двух радиопередатчиков, оставив основной без дублёра. Этот выбор не объясняет аварию при посадке, но хорошо передаёт условия, в которых создавали аппарат: любое дополнение отнимало запас массы у другой системы.

«Луна-15» была второй попыткой отправить к Луне станцию для доставки грунта. Предыдущий аппарат погиб при запуске в июне 1969 года. В начале июля аварией закончилось и очередное испытание ракеты Н1, предназначенной для советской пилотируемой лунной программы. «Луну-15» запустили 13 июля на «Протоне-К», за три дня до старта «Аполлона-11».

Почему станция сделала 52 витка

17 июля «Луна-15» вышла на орбиту Луны. Её двигатель ещё не был готов просто «опустить» аппарат на поверхность: сначала нужно было придать орбите нужную форму и провести её над районом посадки. Специалисты измеряли траекторию во время сеансов связи и последовательно меняли её двигателем станции.

К 20 июля получилась вытянутая орбита с верхней точкой около 110 километров и нижней около 16 километров над Луной. В нижней точке станция летела вдоль поверхности со скоростью порядка 1,7 километра в секунду. Посадочный двигатель должен был погасить почти всю эту скорость за считаные минуты. Начать торможение существенно выше означало потратить больше топлива; начать ниже — оставить меньше времени до встречи с поверхностью.

Для управления спуском у Е-8-5 были приборы измерения высоты и скорости. Но даже правильно работающий высотомер сообщает расстояние до поверхности в определённый момент. На низкой орбите аппарат быстро пересекает местность, и возвышенность впереди может стать препятствием раньше, чем закончится торможение.

При подготовке посадки показания высоты над намеченным районом оказались неоднозначными. Специалисты продолжали уточнять траекторию на новых витках. По реконструкции полёта, решение о спуске задержали примерно на 18 часов. За это время «Орёл» сел в Море Спокойствия, а Армстронг и Олдрин успели выйти на поверхность и вернуться в модуль. «Луна-15» готовилась к посадке в районе Моря Кризисов, вдали от американской площадки.

Одновременная работа аппаратов вызвала у NASA ещё один вопрос: не пересекутся ли их траектории. Астронавт Фрэнк Борман связался с президентом Академии наук СССР Мстиславом Келдышем, с которым познакомился во время недавнего визита в Москву. Советская сторона передала NASA параметры орбиты «Луны-15». Назначение станции при этом публично раскрывали не полностью.

Что позволяют установить последние сигналы

Спуск начался 21 июля в 15:47 по всемирному времени. Расчётное время от включения двигателя до посадки составляло около шести минут. Примерно через четыре минуты связь прекратилась. Последняя доступная оценка высоты — около трёх километров. Станция столкнулась с лунной поверхностью в районе Моря Кризисов.

По одной реконструкции, аппарат ударился о склон возвышенности, ещё сохраняя слишком большую скорость. Оценка высоты при последней передаче этому не противоречит: под станцией в тот момент могло оставаться несколько километров, а впереди по её пути поверхность поднималась.

Исследователи обсуждают и влияние неоднородного притяжения Луны на точность низкой орбиты. Под её поверхностью находятся области с повышенной концентрацией массы, способные понемногу менять движение аппарата. Для полёта на высоте в десятки километров такую поправку нельзя игнорировать. Однако имеющиеся публикации не позволяют установить, какую роль она сыграла в аварии «Луны-15», и назвать единственную подтверждённую причину столкновения.

Сигнал станции принимали также в британской обсерватории Джодрелл-Бэнк. Сохранилась запись наблюдения за её последним спуском. Она помогает независимо сверить последовательность событий, но не заменяет утраченные данные о том, что происходило с аппаратом после прекращения связи.

В сообщении ТАСС говорилось о 52 витках вокруг Луны и 86 сеансах связи. Завершение полёта описали словами: станция «достигла поверхности Луны в заданном районе». Она действительно достигла Луны, однако мягкая посадка не состоялась. Бур не взял грунт, возвратная ракета не стартовала.

Примерно через два часа после потери «Луны-15», в 17:54 по всемирному времени, Армстронг и Олдрин взлетели с поверхности. Позднее экипаж «Аполлона-11» вернулся на Землю примерно с 21,5 килограмма лунных пород и грунта.

Советский аппарат выполнил весь путь до последнего этапа снижения, но проверить взятие и возвращение образца в этом полёте не удалось. Схему завершила «Луна-16» в сентябре 1970 года: она мягко села, извлекла грунт и доставила на Землю около 101 грамма лунного вещества.