Кіріспе

1959 жылы ұшырылған советтік ай зонды Луна 3, немесе Е 2А No.1 – 1959 жылы «Луна» бағдарламасы аясында ұшырылған советтік ғарыш кемесі. Бұл Айдың қас жағын суретке түсірген алғашқы миссия және Ай маңына жіберілген үшінші советтік ғарыш зонды болды. Айдың алыс жағының бұрын-соңды көрілмеген тарихи суреттері әлемдік қауымда үлкен қызығушылық тудырды, содан кейін суреттер негізінде Айдың қас жағының атласы жасалды. Бұл суреттер жақын жақтан мүлдем өзгеше таулы ландшафты көрсетті, сондай-ақ тек екі қараңғы, төмен жатқан аймақтарды көрсетті, олар Mare Moscoviense (Мәскеу теңізі) және Mare Desiderii (Тілек теңізі) деп аталды. Кейіннен Mare Desiderii кішірек Mare Ingenii (Тапқырлық теңізі) және бірнеше басқа қараңғы кратерлерден тұратыны анықталды. Айдың екі жағындағы осы айырмашылықтың себебі әлі толыққанды түсіндірілмеген, бірақ Жерге қараған жарты шардан пайда болған лава теңіздерінің көп бөлігі сол жерден құйылып, қалыптасқан болуы мүмкін.

Дизайн

Ғарыш зонды цилиндрлі, жарты шар пішіндес ұштары бар және жоғарғы жағында кең фланцы бар контейнерден тұрды. Зондтың ұзындығы болды, ал ең үлкен диаметрі фланцта орналасқан. Цилиндрлік бөлігінің көп бөлігі диаметрі шамамен тең болды. Контейнер герметикалық түрде жабылып, шамамен қысыммен толтырылды. Цилиндрдің сыртына бірнеше күн батареялары орнатылды, олар ғарыш зондының ішіндегі аккумуляторларға электр қуатын жеткізді. Термиялық бақылауға арналған жалюзилер цилиндр бойына орналастырылып, ішкі температурадан асып кеткенде сәуле шығаратын бетті ашу үшін ашылатын. Зондтың жоғарғы жарты шары камераларға арналған жабық тесікті қамтыды. Зондтың жоғарғы жағында төрт, ал төменгі жағында екі антенна орналасқан. Сыртқы жағында микрометеориттерді және ғарыш сәулелерін анықтау құралдары, сондай-ақ "Енисей-2" бейнелеу жүйесі сияқты басқа да ғылыми жабдықтар орнатылған. Газ реактивті қозғалтқыштары, оның бағытталған басқару жүйесі ғарыш аппаратының төменгі бөлігіне орнатылған. Күн мен Айға қатысты бағытты сақтауға бірнеше фотоэлектрлік жасушалар көмектесті. Бағытты түзетуге арналған реактивті қозғалтқыштар болған жоқ. Оның ішінде камералар, фотопленканы өңдеу жүйесі, радио хабар таратушы, аккумуляторлар, гироскопиялық құрылғылар және температураны бақылау үшін айналмалы желдеткіштер орналастырылған. Ұшудың көп бөлігінде айналу арқылы тұрақталды, бірақ суретке түсіру кезінде үш осьті бағытталған басқару жүйесі қосылды. "Луна-3" радиоарнасымен КСРО-дағы жер станцияларынан басқарылды. Советтік БАҚ ғарыш аппаратын Автоматты планетааралық станция деп атады. Зонд 1963 жылы "Луна-3" деп қайта аталды.

Миссия

Солтүстік полюс үстінен Luna 8K72 (I1 8) зымыранымен ұшырылғаннан кейін, Blok E қашқыш сатысы радиобақылау арқылы Luna 3-ті Айға қарай бағыттау үшін өшірілді. Алғашқы радиобайланыс ғарыш зондынан келген сигнал күтілгеннен жартысына жуық әлсіз екенін және ішкі температураның көтеріліп жатқанын көрсетті. Ғарыш кемесінің айналу осі қайта бағытталды және кейбір жабдықтар тоқтатылды, нәтижесінде температура 40°C-тан шамамен 30°C-қа дейін төмендеді. Айдан 60 000 – 70 000 км қашықтықта бағдарлау жүйесі қосылып, ғарыш кемесінің айналуы тоқтатылды. Кеменің төменгі бөлігі Күнге бағытталды, ол Айдың жарық көрмейтін жағына жарқырап тұрды. Ғарыш зонды 1959 жылғы 6 қазанда сағат 14:16 UTC-де Айдың оңтүстік полюсіне жақын жерде Айға ең жақын сәтте 6200 км-ге дейін жақындап, жарық көрмейтін жағынан өтті. 7 қазанда ғарыш зондының үстіңгі бөлігіндегі фотоэлемент Айдың күн сәулесімен шағылысқан жарық көрмейтін жағын анықтады және фотосуретке түсіру тізбегі басталды. Бірінші сурет 03:30 UTC-де Айдан 63 500 км қашықтықта түсірілді, ал соңғы сурет 40 минуттан кейін 66 700 км қашықтықта түсірілді. Барлығы 29 сурет түсіріліп, жарық көрмейтін жақтың 70%-ы бейнеленді. Фотосуретке түсіру аяқталғаннан кейін ғарыш кемесі айналуын жалғастырып, Айдың солтүстік полюсінен өтіп, Жерге қайта оралды. Суреттерді КСРО-ға жіберуге 8 қазанда кірісті, бірақ сигналдың әлсіздігіне байланысты алғашқы әрекеттер сәтсіз аяқталды. Luna 3 Жерге жақындаған сайын, 18 қазанға дейін шамамен 17 фотосурет жіберілді. 1959 жылғы 22 қазанда зондпен байланыс үзілді. Ғарыш зондының 1960 жылғы наурыз немесе сәуір айында Жер атмосферасында жануы мүмкін деп есептеледі. Тағы бір болжам бойынша, ол 1962 жылға дейін немесе одан кейін де орбитада сақталуы мүмкін. Ол бастапқыда Жер атмосферасының жоғарғы шекарасынан тыс перигеймен орбитаға шығарылды. Миссия аяқталғаннан кейін және зонд Жерді бірнеше рет айналғаннан кейін, эксцентриситеттің ұлғаюы перигейдің төмендеуіне әкелді, себебі жартылай бас ось сақталады. Он бір орбиталық айналымнан кейін Luna 3 Жер атмосферасына енді. Бұл "Лидов-Козай эффектісінің" алғашқы мысалы.

Бірінші ауырлық көмегі

Гравитациялық көмек маневрі алғаш рет 1959 жылы Луна-3 Жердің Айдың екінші жағын суретке түсірген кезде қолданылды. Байқоңыр ғарыш айлағынан ұшырылғаннан кейін Луна-3 Айдың артынан оңтүстіктен солтүстікке қарай өтіп, Жерге қайта оралды. Айдың гравитациясы ғарыш кемесінің орбитасын өзгертті, сондай-ақ Айдың өзінің орбиталық қозғалысының нәтижесінде ғарыш кемесінің орбиталық жазықтығы да өзгерді. Қайту орбитасы осылай есептелді, чтобы ғарыш кемесі советтік жер үсті станциялары орналасқан Солтүстік жарты шардан өтіп кетті. Бұл маневр Мстислав Келдиштің басшылығымен Стеклов математика институтында жүргізілген зерттеулерге негізделген.

Ай фотосуреттері

Бұл эксперименттің мақсаты – ғарыш кемесі Айдың жанынан өтіп бара жатқанда Айдың бетін фотоға түсіру болды. Кескіндік жүйе «Енисей-2» деп аталды және қос линзалы AFA E1 камерасы, автоматты фильмді өңдеу блогы және сканерден тұрды. Камераның линзалары 200 мм фокустық қашықтығы және f/5.6 диафрагмасы бар объективтен, сондай-ақ 500 мм және f/9.5 объективтен тұрды. Камерада температура мен сәулеленуге төзімді 35 мм изохромды пленканың 40 кадры болды. 200 мм объектив Айдың толық дискісін, ал 500 мм объектив – бетіндегі аймақты фотоға түсіре алатын. Камера ғарыш кемесіне бекітілді, ал бағыттау оны айналдыру арқылы жүзеге асырылды. «Луна-3» – үш осьті тұрақтандырылған алғашқы сәтті ғарыш кемесі. Миссияның көп бөлігінде ғарыш кемесі спиральді тұрақтандырылды, бірақ Айды фотоға түсіру үшін ғарыш кемесі бір осін Күнге бұрып, содан кейін Айды анықтау және камераларды оған бағыттау үшін фотоэлемент қолданылды. Айды анықтау камера қақпағын ашып, фотосуретке түсіру тізбегін автоматты түрде бастады. Тізбек бойында суреттер екі камера арасында кезекпен түсірілді. Фотосуретке түсіру аяқталғаннан кейін пленка борттағы процессорға жылжытылды, онда ол дамытылды, бекітілді және кептірілді. Содан кейін Жерден пленканы ұшқыш нүктелі сканерге жылжыту туралы команда берілді, онда катодты сәуле түтігінен шыққан нүкте пленка арқылы фотокөбейтілгішке бағытталды. Нүкте пленка бойынша сканерленді, ал фотокөбейтілгіш пленкадан өтетін жарықтың қарқындылығын электр сигналына айналдырып, Жерге жіберді (факсимильге ұқсас жиілігі модуляцияланған аналогты бейне арқылы). Фрейм 1000 (көлденең) сызықтың ажыратымдылығымен сканерленуі мүмкін еді және Жерден алыс қашықтықта баяу сканерлеу жылдамдығымен, ал жақын қашықтықта жылдам жылдамдықпен берілуі мүмкін. Камера 1959 жылдың 7 қазанында сағат 03:30-дан 04:10-ға дейін 40 минут ішінде Жер бетінен 63 500 км-ден 66 700 км-ге дейінгі қашықтықта 29 сурет түсірді, бұл Айдың жасырын жағының 70% -ын қамтыды. Осы кадрлардың он жетісі (кейбіреулер он екі дейді) Жерге сәтті жіберілді (Қырым мен Камчаткадағы қадағалау станциялары), ал алтауы жарияланды (26, 28, 29, 31, 32 және 35 нөмірлі кадрлар). Бұл Айдың алыс жарты шарының алғашқы суреттері болды. Кескіндік жүйені П. Ф. Братславец және И. А. Росселевич Ленинградтағы Телевизия ғылыми-зерттеу институтында жасады, ал алынған суреттерді Иу. Н. Липский және оның командасы Стернберг астрономиялық институтында өңдеді және талдады. AFA E1 камерасын КМЗ зауыты (Красногорск механикалық зауыты) жасап, өндірді. Температураға және сәулеленуге төзімді пленка советтер қалпына келтірген американдық Genetrix шарындарынан алынған.

Мұра

Суреттер талданып, 1960 жылы 6 қарашада КСРО Ғылым академиясы Айдың қабырға бетінің алғашқы атласын жариялады. Онда 500 ерекше ландшафт нысанының каталогы қамтылған. 1961 жылы Жерден көрінбейтін Айдың ерекшеліктері бар алғашқы жершар (1:13600000 масштабы), «ЛУНА-3» аппаратынан алынған суреттер негізінде КСРО-да жарық көрді. Аталған нысандардың ішінде Маре Московиенсе және Константин Циолковский, Жюль Верн, Мари Кюри және Томас Эдисон атымен аталатын кратерлер бар.