47 év után Oroszországban újra felébredt a Luna-program. Most, hogy közeledünk a Luna-25 indításához, sorra vesszük a sorozat összes űreszközét.
A Luna szovjet bolygóközi szondák sorozata a Hold és a világűr tanulmányozására, számos szovjet programot egyesített a Hold felfedezésére. A sorozat holdszondáit 1958-tól 1976-ig indították el a bajkonuri kozmodrómból. Összesen 33 indítást hajtottak végre, ebből 16 sikeres és 17 sikertelen volt. 1977-ben a programot megnyirbálták, így a 34. indítást törölték a Lunohod-3-mal a fedélzeten, de most, 47 év után ismét felélesztik a programot a Luna-25; -26; -27; -28 holdszondáival. A tervek szerint mind a bajkonuri, mind a vosztocsniji kozmodrómból indításokat fognak végrehajtani, de egyelőre a többi űreszköz indítása közelebb esik a 30-as évekhez. Az 1958-ban induló holdszonda-sorozatban 1980-ig az űrszondák három generációt képviseltek.
Első nemzedék (Luna-1; Luna-2; Luna-3)
Az 1950-es években Szergej Koroljov irányításával az OKB-1 tervezőiroda 7 darab E-1 sorozatú űreszközt tervezett és épített a Holdra való közvetlen találati feladatra. A tervezőiroda 1958-ban kapott engedélyt a Hold-program tervezésére, kivitelezésére. A tervek szerint az első szondák nem álltak volna Hold körüli pályára, hanem célzottan becsapódnak. Az első négy űreszköz pálya korrigálása során nem vették figyelembe azt az időt, ami alatt a jel eljutott a parancsnoki állomástól a szondáig, ezért a Luna-1 elhaladt a Hold mellett. A következő eszközökben ezt a hibát kiküszöbölték, és a szondák az E-1A jelölést kapták.
Az E-1 eszközök tudományos céljai:
- Külső sugárzási övek regisztrációja;
- A napszél közvetlen mérése;
- Mesterséges üstökös létrehozása nátriumból;
- A Holdon lévő mágneses mező jelenlétének cáfolata.
Luna-1
A világ első űrszondája, amely elérte a második kozmikus sebességet, legyőzte a Föld gravitációját, és a Nap mesterséges műholdjává vált. 1959. január 2-án felbocsátották a Vosztok-L hordozórakétát, amellyel a Luna-1 (másnéven Luna-1D, Álom) elindult a Hold felé. A második kozmikus sebesség eléréséhez a rakétát egy harmadik fokozattal (E blokk) szerelték fel, az RD-0105 hajtóművel. A repülés célja az volt, hogy a szondával elérjék a Hold felszínét, pontosabban becsapódjon oda. A becsapódás nem következett be, mert a földi irányítórendszerben üzemzavar állt be, így a szonda mintegy 5995 kilométerrel elrepült a Hold mellett. A szonda belseje tartalmazott egy rádióadót, akkumulátorokat, és a műszerek elektronikus egységeit. Műszerei: belső és külső hőmérséklet mérő, kozmikus sugárdetektor, mikrometeorit-érzékelők, négy töltöttrészecske-csapda, magnetométer és Geiger–Müller-számláló.
A Luna-1 repülése során elért kiemelkedő tudományos eredmények közül a következőket lehet kiemelni:
- Új adatot szolgáltatott a Föld magnetoszférájáról és a bolygóközi térről egy fedélzeti magnetométer segítségével;
- Ioncsapdák és részecskeszámlálók segítségével megtörtént a napszél paramétereinek első közvetlen mérése;
- 119 500 kilométerre a Földtől egy patron segítségével nátriumpára-felhőt bocsátott ki a röppálya vizuális mérésének segítésére. A keletkezett felhőt három percen keresztül lehetett megfigyelni. A vákuumban feloszló felhő néhány percig narancssárgán izzott, és a Földről a Szűz csillagkép 6. magnitúdójú halvány csillagaként figyelték meg;
- Megállapították, hogy a Holdnak nincs jelentős mágneses tere.
A Luna-1 úgynevezett „zászlókat”, de inkább jelvényeket is tartalmazott. A gömb formát egy acél ötszögletű elemek alkották, amelynek belsejében robbanótöltetek voltak, hogy a becsapódáskor a lapkák szétszóródjanak minél nagyobb területen. A lapkákon feltüntették a szonda nemzetiségét és az indítás hónapját és évét.
Miután a Luna elhaladt a Hold mellett, heliocentrikus pályára állt. A Hold közelében elhaladva a szonda tovább távolodott a Földtől, a Föld középpontjához viszonyított sebessége tovább csökkent, megközelítette a 2,1 km/s-ot. A Hold gravitációs tere megváltoztatta a Luna pályáját, de nem tudta maga felé húzni. 1959. január 7-8-án, amikor a szonda 1 millió km-es vagy annál nagyobb távolságra volt, a Földnek az űreszközre gyakorolt hatása annyira legyengült, hogy a szonda mozgását elsősorban a Nap gravitációs ereje mozgatta. Annak ellenére, hogy a szonda nem találta el a Holdat, a Luna-1 lett az első űrszonda a világon, amely elérte a második kozmikus sebességet, legyőzte a Föld gravitációját, és a Nap mesterséges műholdjává vált. Így a repülés részben sikeresnek, a maga idejében rekordnak mondható, és tudományos szempontból igen gyümölcsözően hatott.
Az amerikaiak eleinte kételkedtek a szonda létezésében, mivel még a Jodrell Bank (Cheshire, Anglia) legnagyobb rádiómegfigyelőközpontja sem „hallotta” azt. A Jet Propulsion Laboratory (JPL) (Pasadena, California, USA) 26 méter átmérőjű antennája azonban megtalálta a Luna 1-et, amely gyenge jelet fogott be nyolc órával azután, hogy az űreszköz elrepült a Hold mellett. 1959 szeptember elején a Luna-1, körülbelül 15 millió km távolságra közelítette meg a Mars pályáját. A Luna-1 a mai napig odakint kering, becslések szerint a szondának 2109-ben kell visszatérnie a Földre, ha ezalatt a bolygók vonzása nem változtatja meg forradalmi útját.
Luna-2
A Luna-2 a világon elsőként érte el a Hold felszínét és a második az elismert sikeres indítások közül a Luna szovjet űrprogram keretében. Miután a Luna-1 elhaladt a Hold mellett, de nem csapódott be, az OKB-1 kisebb változtatásokkal folytatta a Hold elérésére tett kísérleteit a Vosztok-L hordozórakétával és a Luna-1-gyel azonos típusú űrszondával. Az 1959. június 18-i indítás balesettel végződött: 153 másodpercnyi repülés után a hordozórakéta vezérlőrendszere meghibásodott, aminek következtében a rakétát fel kellett robbantani.
Háromszor próbálták elindítani a sorozat következő szondáját, de minden alkalommal problémák adódtak:
- Szeptember 6-án az indítást az előkészítő szakaszban törölték;
- Szeptember 8-án problémák merültek fel a booster központi egység oxidálótartályának feltöltésével, aminek következtében az indítási ablakot törölték;
- Szeptember 9-én, amikor megpróbálták elindítani, az automatika ismét meghibásodott: a gyújtás után a fő parancs nem ment át.
A harmadik meghibásodás után a rakétát eltávolították az indítóállásról, majd 1959. szeptember 12-én végre megtörtént az indítás, majd 1959. szeptember 14-én a Luna-2 a világon először elérte a Hold felszínét. Az űreszköznek nem volt saját meghajtórendszere, a tudományos berendezések közül részecskedetektort, Geiger-Müller számlálót, magnetométert, és mikrometeoritdetektort tartalmazott. A küldetés egyik fő tudományos eredménye a napszél közvetlen mérése volt, egyúttal először lépték túl a második kozmikus sebességet. A szonda 3,3 km/s sebességgel csapódott a Holdba, feltehetően 15-130 méter átmérőjű krátert alkotva. A Holdba történő becsapódást megerősítették a szondával való rádiókommunikáció megszűnése, valamint a szovjet és külföldi obszervatóriumok megfigyelései, amelyek porfelhőt fényképeztek a becsapódás helye felett. Ezek közül voltak magyarországi észlelők is mint pl. az MTA Csillagvizsgáló Intézetében a Szabadság-hegyen, illetve a Bajai Obszervatóriumban vizuális megfigyeléssel detektálták a becsapódást.
A Luna-2 két rozsdamentes acélból készült gömböt tartalmazott, amelyek mindegyike 72 db ötszögletű azonos formájú lapkából állt, amelyek felületére a Szovjetunió címerét és a CCCP feliratot verték, és ezek mellett tartalmazott még 60 db szabálytalan alakú, ötágú csillagot, szintén CCCP felirattal és az indítási dátummal. A rakéta harmadik fokozatára szintén egy 150 mm átmérőjű gömböt szereltek fel a másodikat a 90 mm átmérőjűt magára a szondára rakták fel. A gömbök üregesek voltak, és robbanótöltetet tartalmaztak, egy ütős biztosítékkal, amelyet a Hold felszínével való ütközés váltott ki. Ezeken kívül még egy vékony fémszalag is készült, amelyen a következő feliratok szerepeltek: „Szovjet Szocialista Köztársaságok Uniója”; a másik oldalán a Szovjetunió címere, „Szeptember”, a széleken pedig „1959” felirat szerepelt. Az első holdtalálati kísérletek kudarca miatt öt változatban kellett a gömböket elkészíteni a különböző indítási dátumok miatt.
Luna-3
A Luna-3 repülése során először készültek képek a Hold túlsó oldaláról. Szintén a repülés során a világon először hajtottak végre gravitációs hintamanővert.
Az űreszközt 1959. október 4-én indították útjára a Vosztok-L hordozórakéta fedélzetén. A szonda a következő rendszerekkel rendelkezett: rádiótechnikai, telemetriai, fototelemetriai orientáció (a Naphoz és a Holdhoz viszonyítva), tápellátás (napelemekkel), hőszabályozás, valamint tudományos berendezések komplexuma, beleértve a fotólaboratóriumot is. A Csajka orientációs rendszert, amelyet a Luna-3 is használt egy Borisz Viktorovics Rauschenbah vezette csapat fejlesztette ki és építette meg, aki a világon elsőként oldotta meg az űreszközök világűrben történő irányításának problémáját.
A bajkonuri kozmodrómról való indítást követően a Luna-3 egy földi műhold rendkívül megnyúlt elliptikus pályájára lépett, majd északi irányban megkerülte a Holdat, tőle 6200 km-es távolságban. A Hold gravitációjának hatására a szonda pályája megváltozott, ráadásul ahogy a Hold tovább haladt a szonda pályájának síkja ugyanúgy változott. A pálya változását úgy számították ki, hogy a szonda a Földre visszatérve ismét az északi félteke felett repüljön, ahol a szovjet megfigyelőállomások voltak. A repülési pályát Msztyiszlav Keldis irányításával számították ki a Matematikai Intézetben.
A Hold áthaladása során a szondát a farával a Nap felé orientálták, és a Csajka rendszer segítségével stabilizálták, amely nap- és holdfényérzékelőket, giroszkópos szögelfordulási érzékelőket, számolóeszközt, sűrített nitrogént használó orientációs mikrohajtóműveket tartalmazott. A Luna-3 volt az első olyan űreszköz a világon, amely képes volt fenntartani az űrbeli tájékozódást. 1959. október 7-én egy 40 perces fényképezés során, a Hold felszínének közel felét lefotózta (egyharmad részben a peremzónát, kétharmad részben a Földről nem látható oldalát). A képeket a film fedélzeti előhívása után egy fotó-televíziós rendszer segítségével továbbították a Földre. A fotózáshoz ebben az esetben a hatóságok előtt titokban tartva, egy speciális sugárzásnak és hőmérséklet-változásnak ellenálló filmet használtak, amelyet a Project Genetrix (WS-119L) amerikai felderítő léggömbökből szereztek be, amelyeket rendszeresen lelőttek a Szovjetunió területe felett. A szovjet ipar akkoriban nem készített ilyen filmet, ezért ideológiai okokból ezt az információt nem is reklámozták. A képátvitel analóg módszerrel történt. A földi oldalon a vétel többféleképpen valósult meg: mozgósugaras kamera felvétele filmre, fényképezés a skiatron (katódsugárcső) képernyőről, rögzítés mágnesszalagra, illetve közvetlen képkiadás termokémiai papírra. Viszont a mágnesszalagon készült felvételeket nem tudták reprodukálni. Az egyetlen sikeres rögzítési módnak a mozgósugaras kamera használata bizonyult. A Holdra repüléskor és a jelek fogadásakor a jel minősége gyenge, viszont a zajszint magas volt. A kommunikációs munkamenetben, amikor a szonda közelebb került a Földhöz, meg lehetett ismételni a vételt magasabb jel-zaj aránnyal, de még így sem lehetett képeket készíteni. Október 18-án azonban felerősödött a jel, és 17 képet tudtak készíteni, bár zavarással, de látható objektumokkal, október 22-én pedig megszűnt a kommunikáció a szondával. A dekódolás eredményeként 499 domborműrészletet különítettek el, ebből 100 a Holdnak a Földről kalibrálás céljából látható részéről készültek. A Luna-3 távolsága a Földtől körülbelül 480 ezer km volt. Miután visszaérkezett a Földhöz, 11 fordulatot tett meg és belépett a Föld légkörébe, majd elégett. A Zond-3 néhány évvel később jobb képeket készített, így a két űreszköz filmezése a Hold felszínének 95%-át lefedte.
Bár Keldis elégedetlen volt a fényképek minőségével, az elkészült képek elsőbbséget biztosítottak a Szovjetunió számára a Hold felszínén lévő objektumok elnevezésében, mint pl. a Ciolkovszkij, Mengyelejev és más kráterek megjelentek a térképen, valamint a Moszkva-tenger is. A Szovjetunió ismét bizonyította az űrversenyben való vezető szerepét. A lakosság először 1959. október 27-én láthatta meg a Hold túlsó oldalát, amikor a Pravda újság a címlapján közölte a fotót. A híres francia borász, Henri Maire 1957-ben fogadást kötött a szovjet konzullal ezer üveg pezsgőre, hogy a szovjet szonda nem fogja látni a Hold túlsó oldalát. Amikor az újságok világszerte fényképeket publikáltak a Hold túlsó oldaláról, Henri Maier elismerte vereségét, és ezer üveg pezsgőt küldött a Szovjetunió Tudományos Akadémiájának.
