Luna 16

Luna 16 (på russisk Луна-16 også kalt Lunik 16 eller Object 04527 ) er et robotromoppdrag fra det sovjetiske Luna- romprogrammet som ble lansert i 1970 til månen . Romsonden lykkes for første gang i historien om romforskning å samle og bringe tilbake en prøve av jorden fra en annen himmellegeme på jorden uten menneskelig inngripen . På lanseringsdatoen hadde månebjellene allerede blitt brakt til jorden av amerikanske Apollo 11 og Apollo 12 oppdrag .

Kontekst

Luna-programmet og Space Race

Månen er det primære målet for interplanetære oppdrag lansert i begynnelsen av romalderen . Den Sovjetunionen har en viss bly, takket spesielt til kraft av sine bæreraketter, i romkappløpet som motsetter seg den til USA , og som gjenspeiler den kalde krigen som raser mellom de to verdensmaktene i USA. 'Tid . Sovjetiske astronautics oppnådd et stort antall nyvinninger i løpet av sine første Moon leteoppdrag gruppert under Luna programmet  : første bilde av månens bakside, første myk landing på månen jord. Men gradvis får det amerikanske romprogrammet og nærmere bestemt Moon-leteprogrammet fart. På den ene siden lanserte NASA Apollo-programmet i 1961, som skulle slippe menn på månen før slutten av tiåret, og på den andre siden utviklet det flere programmer for automatiske sonder som Surveyor landers eller Lunar Orbiter orbiters . Sovjetunionen svarte med å sette stadig mer ambisiøse mål for sine månesonder og ved å lansere i 1964 et bemannet romfartsprogram som konkurrerte med Apollo-programmet.

Utvikling av prøvenes returmisjon

På slutten av 1968 bemerket tjenestemennene i Sovjetunionen at Apollo-programmet gikk raskt og at amerikanerne snart kunne lykkes med å plassere menn på månen. Det konkurrerende programmet utviklet av Sovjetunionen, derimot, falt langt etter. For ikke å miste all prestisje som ble oppnådd av sovjetisk astronautikk takket være suksessene på begynnelsen av 1960-tallet, i begynnelsen av 1960-årene, bestemte sovjettene seg for å utvikle seg parallelt med sitt bemannede måneprogram , et automatisk soneprogram som hadde for mål å bringe tilbake en jordprøve fra Månen før NASA-astronautene. Sonden har et nedstigningsstadium som er ansvarlig for landing på Månen og et returbil som er ansvarlig for å bringe prøven tilbake. Nedstigningsfasen er den for Lunokhod- roveren som utvikles (modell Ye-8). Målet er vanskelig å oppnå fordi den totale massen til sonden ikke må overstige kapasiteten til den tunge bæreraketten Proton 8K82K . I tillegg er dette et oppdrag som krever suksess med å strikke sammen mange komplekse oppgaver, og de sovjetiske ingeniørene har bare noen få måneder på seg til å utvikle returstrinnet, prøvetakingssystemet og kapselen som må komme tilbake til jorden. Imidlertid fraJuni 1969, en første kopi er tilgjengelig for flyreise. Proton-bæreraketten er optimalisert for å øke lanseringskapasiteten til månebane fra 5500 til 5880  kg , den endelige vekten til den nye sonden.

Første mislykkede forsøk

Det første forsøket (kalt E-8-5-402) finner sted den 14. juni 1969men den siste fasen av Proton-bæreraketten tennes ikke, og sonden faller tilbake i Stillehavet . Den andre testen, Luna 15 , startet videre13. juli 1969tre dager før lanseringen av Apollo 11 . Sonden kretser rundt Månen og begynner sin nedstigning mot månens jord like etter at Apollo 11- månemodulen gjør det samme. Men landingen går dårlig og sonden krasjer på bakken av Månen. Hovedmålet med oppdraget kunne ikke lenger oppfylles, ettersom Apollo 11 førte de første måneklippene tilbake til jorden noen dager senere. De neste tre forsøkene som finner sted den23. september 1969, den 22. oktober 1969 og 6. februar 1970 er alle feil som kan tilskrives Proton-bæreraketten.

Tekniske egenskaper til Luna 16-sonden

Luna 16-sonden er en del av Ye-8-5-seriefartøyet som inkluderer sonder fra Luna-programmet designet for å bringe en prøve av månens jord tilbake til jorden. Elleve sonder av denne serien ble lansert, men bare tre lyktes i oppdraget. Sonder av typen Ye-8-5 inkluderer et nedstigningsstadium som er overvunnet av et stadium som er ansvarlig for å bringe kapselen som inneholder prøven tilbake til jorden. Den totale massen til sonden som går fra jorden er 5880  kg .

Nedstigningsetappen

Nedstigningstrinnet er praktisk talt identisk med det som tidligere var utviklet for å lande Lunokhod- roveren på månen. Forskjellene var fjerning av ramper som tillot roveren å senke seg ned til månen og tilsetningen av jordprøvesamlingssystemet, for de første åtte oppdragene av et par stereo-TV-kameraer for filming av landingsstedet og belysning for natten landinger. Et toroidalt rom med instrumentering og avionikk for bakkeoperasjoner erstattet de originale rampene og fungerte som en støtte for lanseringen av returbilen.

Retur kjøretøy

Returkjøretøyet er plassert over underetasjen. Denne maskinen på 520  kg (245  kg uten drivstoff) består av et utstyrsrom som inneholder flyelektronikken , sylindrisk i vertikal posisjon og som overgår de tre kulene som inneholder drivstoffet og den viktigste rakettmotoren . Denne (KRD-61 Isayev) er av samme type som motoren i nedstigningsfasen, men trykkraften er ikke justerbar. Den brenner en blanding av salpetersyre og UDMH og gir en skyvekraft på 18,8 k Newton i 53 sekunder som genererer en delta-V på 2,6 til 2,7  km / s tilstrekkelig til å unnslippe månens trekk.

Prøvekapslen

Kapslen som inneholder prøven er den eneste delen av sonden som kommer tilbake til jorden. Det er en kule med en diameter på 50  cm og en vekt på 34  kg, dekket av et ablativmateriale som beskytter innholdet mot varme på tidspunktet for atmosfærisk gjeninnføring, som finner sted med en hastighet på 11  km / s . Kapselen gjennomgår en retardasjon på opptil 315  g . Kapslen bruker et fallskjermsystem for å avbryte den endelige hastigheten før den lander på bakken: en pilotskjerm med et areal på 1,5  m 2 etterfølges av den viktigste fallskjermen på 15  m 2 .

Hvordan Luna 16-oppdraget utspiller seg

Lansering og ankomst på månens jord

Luna 16 er lansert fra Baikonur Cosmodrome på12. september 197013:25 UTC av en Proton 8K82K rakett som plasserte den i en parkeringsbane . 70 minutter senere antennes den siste fasen av bæreraketten, en blokk D , og injiserer månesonden i en transittbane mot månen. En rettelse på midtreisen blir gjort den13. september. De17. september, sonden bruker motorene til å plassere seg selv i en nesten sirkulær bane rundt Månen 110 × 119  km med en helning på 71 °. Etter å ha gjort målinger av gravitasjonsfeltet i hele bane, blir motoren avfyrt to ganger den 18. og19. septemberslik at perigee (perilune) senkes til 15,1  km like over landingsstedet (apolune 106  km ). De20. septemberblir de ytre reservoarene kastet ut når sonden nærmer seg perigee, og deretter blir nedstigningsmotoren slått på i 270 sekunder for å avbryte banehastigheten. Sonden faller deretter i fritt fall  ; en høydemåler starter motoren på nytt når sonden har kommet ned til en høyde på 600 meter og hastigheten er 700  km / t . 20 meter fra bakken ble motoren slått av da hastigheten falt til 7  km / t . Klokka 05:18 UTC berørte sonden bakken til månen i Fertilitetshavet med en hastighet på 17  km / t bare 1,5  km fra målplasseringen.

Ta av og gå tilbake til jorden

Luna 16 landet i løpet av månenatten og har i motsetning til de første eksemplene på modellen ikke spotlights for å belyse området der prøven skal tas. Boret settes ut en time etter landing. Etter 7 minutter har boret sunket 35  cm og treffer et hinder. Armen løfter boret og jordprøven helles i kapselen på toppen av returtrinnet gjennom en sideåpning som deretter lukkes. En del av det innsamlede materialet går tapt i denne fasen. Etter et opphold på 26 timer på overflaten av månen, blir motoren til returbilen slått på for start og når den har nådd en hastighet på 2,7  km / s, unnslipper den tiltrekningen til månen og går mot jorden. Nedstigningsfasen fortsetter i løpet av denne tiden for å ta regelmessige avlesninger av temperatur og stråling. De24. september, mens returstrinnet er 48.000  km fra jorden, frigjøres kapselen som inneholder prøven og begynner kort tid etter gjeninnføring med en hastighet på 11  km / s . Retardasjonen når en topp på 350  g . I en høyde på 14,5  km distribueres pilotfallskjermen, deretter på 11  km hovedskjermen, mens transponderantennene , ment å lette gjenoppretting, blir utplassert. Kapselen lander omtrent 80  km fra byen Djezkazgan i Kasakhstan, 400  km fra Baikonur Cosmodrome , utgangspunktet for sonden. Etter å ha åpnet kapselen, finner sovjeterne at prøvetakingssystemet har fungert bra, og at de nå har 100 gram månjord.

Forsøkte politisk utnyttelse av Luna 16s suksess

Med tanke på den svært korte tiden som har gått mellom prosjektstart og det første vellykkede oppdraget, er Luna 16 en spesielt bemerkelsesverdig prestasjon. For astronautikken og de sovjetiske lederne utgjør suksessen til Luna 16 en uventet suksess som delvis kompenserer nederlaget som ble påført da NASA iJuli 1969landet astronauter på månen for første gang uten at sovjeterne klarte å vise suksess. Siden lanseringen av Apollo-programmet hadde de sovjetiske lederne ikke avslørt noe om sin intensjon, og det sovjetiske bemannede måneprogrammet hadde forblitt hemmelig (dets eksistens ble ikke avslørt før slutten av 1980-tallet). Noen sovjetiske ledere insinuerte at deres intensjon fra starten ikke var å gå i gang med et så dyrt prosjekt som Apollo-programmet, men å oppnå det samme resultatet ved hjelp av automatiske oppdrag med et budsjett ti til hundre ganger mindre. Argumentet er imidlertid svakt, siden de to første Apollo-oppdragene på tidspunktet for disse erklæringene allerede hadde brakt tilbake 60  kg utvalgte bergarter, mens prøven på Luna 16 ble tatt tilfeldig og er av veldig liten størrelse, og at det amerikanske programmet har også gjort det mulig å utføre et visst antall vitenskapelige eksperimenter in situ.

Vitenskapelige resultater

Jordprøven som ble brakt tilbake av sonden etter overføring til en beholder fylt med en inert gass ( helium ), overføres til Moskva til Spesialiserte forskningsinstitutt hvor den umiddelbart blir analysert. Innholdet, som består av et mørkt basaltpulver, viser seg å være lik steinene som ble brakt tilbake av Apollo 11-oppdraget samtidig. IJuni 1971, ved anvendelse av avtaler inngått med NASA, byttes 3 gram av prøven ut mot 3 gram bergarter som er brakt tilbake av Apollo 11-oppdraget og 3 gram som er brakt tilbake av Apollo 12 .

Oppfølgingen til Luna 16-oppdraget

Fem andre oppdrag av samme type ble lansert mellom 1971 og 1976, hvorav to, Luna 20 og Luna 24 , klarte å bringe tilbake en prøve av månens jord.

Sovjetunionen produserte i 1970 en serie med tre frimerker for å feire begivenheten som representerte henholdsvis landingen av sonden på Månen, dens start fra månens jord og ankomsten til jorden av kapselen suspendert fra fallskjermen.

Tre månestensprøver ble opprinnelig tilbudt kona til Sergei Korolev, som døde i 1966. Først solgt av Sotheby's for 442 500 dollar i 1993, og settet med tre fragmenter ble solgt for 855 000 dollar (751 000 euro) den30. november 2018 under en andre auksjon organisert av Sotheby's i New York, som erklærer at dette er den eneste prøven som ikke eies av en regjering.

Referanser

1. Huntress et al. , op. cit. , s.  215-218 .
2. Huntress et al. , op. cit. , s.  224-225 .
3. Huntress et al. , op. cit. , s.  218-224 .
4. Huntress et al. , op. cit. , s.  225 .
5. Huntress et al. , op. cit. , s.  225-226 .
6. Sidiqqi s.  740 op. cit. .
7. Antoine Fenaux, "  I New York, vi kjøper månen  " , på France Info ,30. november 2018(åpnet 4. november 2018 ) .
8. "  Lunar rock solgt for $ 855,000  " , på /www.24heures.ch ,29. november 2018(åpnet 7. desember 2018 ) .
9. AFP, "  Exploration: Fragments of lunar rock solgt for 751.000 euro på auksjon  " , på 20 minutter ,30. november 2018(åpnet 4. desember 2018 ) .

Kilder

• (en) Asif A. Siddiqi, det sovjetiske romfartsløpet med Apollo , University Press of Florida,1996, 489  s. ( ISBN  978-0-8130-2628-2 )
• (no) Wesley T. Huntress og Mikhail Ya. Marov, sovjetiske roboter i solsystemet: misjonsteknologier og oppdagelser , New York, Springer Praxis,2011, 453  s. ( ISBN  978-1-4419-7898-1 , les online )
• (en) Andrew J. Ball, James RC Garry, Ralph D. Lorenz og Viktor V. Kerzhanovichl, Planetary Landers and entry Probes , Cambridge University Press ,2007( ISBN  978-0-521-12958-9 )

Se også

Relaterte artikler

• Luna-program
• Eksempel på returmisjon
• Luna 20 og Luna 24 analoge oppdrag.

Eksterne linker

• (no) Fil i NASA- hovedkatalogen