Станция «Луна-21» доставила на Луну автоматический самоходный аппарат «Луноход-2» весом 840 кг, который продолжил исследования лунной поверхности, проводившиеся в Море Дождей «Луноходом-1» в 1970—1971 гг. На «Луноходе-2» и посадочной ступени станции «Луна-21» установлены Государственный флаг СССР, вымпелы с барельефом Владимира Ильича Ленина, изображением Государственного Герба СССР и надписью «50 лет СССР».
Методика исследования лунной поверхности с помощью «Лунохода-2» была разработана с учетом опыта, накопленного при работе «Лунохода-1». Детальное изучение отдельных участков поверхности сочеталось с маршрутными исследованиями по всей трассе движения аппарата.
Для проведения исследований на поверхности Луны «Луноход-2» был оборудован научной аппаратурой, а также необходимыми системами управления, аппаратурой для радио- и телевизионной связи, системой энергопитания, системой терморегулирования и т. п.
16 января в 4 часа 14 минут «Луноход-2» сошел по трапу на поверхность Луны, а затем прошел по лунной поверхности 20— 30 м с тем, чтобы проверить ходовую часть аппарата и системы управления и получить телевизионные изображения посадочной ступени станции и лунного рельефа.
Анализ телевизионных панорам района посадки показал, что станция «Луна-21» совершила посадку на вал кратера диаметром около 30 м, расположенного внутри кратера Лемонье. На валу зтогр кратера были проведены измерения химического состава и механических свойств лунного грунта. (Этот участок комплексного изучения поверхности можно рассматривать как первую опорную точку вдоль трассы «Лунохода-2».)
Далее передвижная научная лаборатория осуществила движение по намеченному маршруту в направлении на юго-восток, при этом были проведены испытания ходовых качеств аппарата в различных режимах перемещения и маневрирования и впервые выполнялись маневры по обходу препятствий без остановки лунохода. В конце этого движения луноход вышел к сравнительно «молодому» кратеру диаметром около 13 м (вторая опорная точка).
В течение первого лунного дня неоднократно включался магнитометр, проводились измерения светимости лунного неба в видимом и ультрафиолетовом диапазонах спектра при помощи астрофотометра. Постоянно работал радиометр, включенный еще во время полета станции «Луна-21». Регистрация радиометром космических лучей солнечного и галактического происхождения продолжила практически непрерывный цикл подобных исследований, начатых аппаратом «Луноход-1», а затем проведенных станцией «Луна-19». Радиометр, а также специальный детектор прибора РИФМА-М отметили возрастание солнечной активности в конце первого лунного дня.
С 24 января по 7 февраля 1973 г. в районе стоянки «Лунохода-2» была лунная ночь. Во второй лунный день (8—22 февраля) основной задачей было изучение переходной зоны «море — материк».
Работа началась с комплексных научных исследований района кратера, рядом с которым аппарат остановился на исходе предыдущего лунного дня. Проводились измерения намагниченности пород на валу и склонах кратера, в зоне выбросов из него, а также в местах, удаленных от кратера на расстояния до 30—40 м. При этом луноход двигался от кратера по четырем взаимно перпендикулярным направлениям, а затем снова возвращался к нему. Такая схема движения аппарата была выбрана для повышения точности магнитных измерений и для наиболее полного изучения физико-механических свойств и химического состава лунного грунта.
Затем «Луноход-2» продолжил движение в южном направлении к горному массиву Тавр, достигнув ближайшего выступа береговой линии залива Лемонье, и в ночь на 18 февраля приблизился к кратеру диаметром около 2 км, расположенному в предгорном районе. Луноход обошел кратер по внешнему склону его вала с юго-западной стороны. Условия движения были крайне тяжелыми: крутизна склонов на отдельных участках достигала 25°, а пробуксовка колес — 80 %.
При движении в пределах «морского» участка трассы удалось оценить относительное количество так называемых вторичных кратеров, образовавшихся в результате удара о поверхность выбросов из более крупных. Число вторичных кратеров размерами от 0,5 до 2 м не превышает 0,25% от всех кратеров этого размера. Толщина слоя реголита, судя по глубине свежих кратеров, колеблется от 1 до 6 м, что хорошо согласуется с ранее полученными данными.
При переходе в предматериковую холмистую зону было отмечено уменьшение плотности малых кратеров в 2—3 раза по сравнению с плотностью в «морской» зоне. В пределах холмистой равнины мощность реголита достигает местами 10 м.
За два лунных дня «Луноход-2» прошел путь, равный 11 067 м.
В течение третьего лунного дня (9—23 марта) луноход проводил исследования в южной части кратера Лемонье. Путь аппарата начался в материковой зоне, пересек предмате-риковый холмистый район, прошел вдоль южного побережья кратера и закончился в 2,5 км от крупного тектонического разлома, получившего условное наименование Борозда Прямая (в целях удобства использования информации нескольким характерным деталям рельефа лунной поверхности в районе работы «Лунохода-2» были присвоены условные наименования).
Анализ телевизионных снимков и стереоскопических панорам, полученных в этот период, позволил выявить и изучить ряд интересных образований на лунной поверхности.
Измерения химического состава лунного грунта позволили обнаружить его вариации при движении лунохода в зависимости от типа участка поверхности. Первые измерения при помощи аппаратуры РИФМА-М были проведены на небольшом удалении от посадочной ступени станции. Содержание кремния здесь оказалось равным 24 ±4%, железа — 6 ±0,6%, кальция — 8±1%, алюминия— 9±1%. По мере продвижения «Лунохода-2» к холмам, расположенным в южном направлении, содержание железа стало снижаться и при удалении от места посадки на 5 км составило 4,9 ±0,4%; 19 февраля было зарегистрировано самое низкое содержание железа — 4 ± 0,4 %, при этом одновременно содержание алюминия возросло до 11,5 ± 1 % . Таким образом, прибор РИФМА-М зафиксировал изменения химического состава поверхности, связанные с различиями пород «морских» и «материковых» районов.
Магнитные измерения дали возможность оценить напряженность лунного магнитного поля. Предварительный анализ этих данных позволяет отметить, что магнитное поле на поверхности Луны очень неоднородно. Были продолжены измерения остаточной намагниченности отдельных кратеров, для чего аппарат выполнял в их окрестностях сложные маневры. На стоянках лунохода измерялись вариации магнитного поля, при этом были выявлены некоторые характерные изменения поля, свидетельствующие о процессах индукции токов в Луне под действием меняющихся межпланетных полей. На основе этихнаблюдений можно определить проводимость Луны на глубинах порядка сотен километров и таким образом получить некоторое представление о ее внутреннем строении.
В течение третьего лунного дня «Луноход-2» прошел 16 533 м.
В период четвертого лунного дня (8—22 апреля 1973 г.) проводились исследования, целиком посвященные изучению Борозды Прямой. Движение «Лунохода-2» в направлении к меридионально ориентированному разлому началось в сеансе связи 10 апреля. Преодолев за сеанс связи 1886 м, автоматический аппарат остановился примерно за 200 м от кромки борозды, после чего была проведена панорамная съемка поверхности. Далее аппарат двинулся на юг вдоль западной границы разлома, затем обогнул его с южной стороны и начал движение на север вдоль восточного склона. Движение лунохода проходило в трудных условиях: путь пролегал среди россыпей камней размерами до 2—3 м и множества мелких кратеров.
Во время остановок лунохода проводился детальный осмотр борозды с помощью телевизионных камер и выполнялась телескопическая съемка ее склонов и дна. Борозда имеет протяженность 15—16 км, а ее глубина в различных участках района исследований колеблется от 40 до 80 м. По мере приближения к борозде толщина реголита постепенно уменьшается, и на бровке разлома обнажаются породы скального основания в форме непрерывного каменного «бордюра». Реголит не удерживается и на крутых скло нах разлома (ниже «бордюра» крутизна стенок борозды увеличивается и достигает 30— 35°), поэтому здесь хорошо просматривается структура верхнего слоя лунной коры. Склоны борозды покрыты осыпью из крупных глыб и камней, причем обломки обнаженных горных пород имеют размеры до 1—2 м и более.
Разлом представляет собой разрушенное тектоническими силами сплошное скальное основание. Время образования Борозды Прямой относится к так называемому послеморскому периоду истории Луны — после того, как дно кратера Лемонье было затоплено базальтовыми лавами. Однако не исключено, что борозда является результатом обновления более древнего тектонического разлома, признаки которого прослеживаются в направлении борозды в материковом районе далеко за границами кратера Лемонье. Отсутствие явных следов метеоритной бомбардировки на обрывистых склонах борозды также подтверждает высокую плотность пород, подвергшихся разрушению. Таким образом, в этой части кратера Лемонье луноход установил выход коренных скальных пород мощностью в несколько десятков метров.
В течение четвертого лунного дня «Луноход-2» прошел 8600 м.
В период пятого лунного дня луноход отошел от Борозды Прямой и продолжил движение на северо-восток в направлении к ближайшему выступу береговой линии горного массива Тавр.
В общей сложности за пять лунных дней автоматический аппарат проделал путь длиной 37 км, на Землю были переданы 86 панорам и свыше 80 тысяч телевизионных снимков лунной поверхности, были получены стереоскопические изображения наиболее интересных особенностей лунного рельефа.
Впервые с поверхности Луны проводились измерения светимости лунного неба в видимой и ультрафиолетовой областях спектра (было произведено 14 включений астрофотометра). Неожиданно высокой оказалась яркость в видимых лучах дневного и «сумеречного» (после захода Солнца за местный горизонт) неба Луны. Вместе с тем одновременная светимость лунного неба в ультрафиолетовых лучах оказалась невысокой. Эти данные нуждаются в дальнейших экспериментальных уточнениях, но они могут, в частности, свидетельствовать о том, что Луна окружена слоем пылевых частиц, сильно рассеивающих видимый свет Солнца и отраженный свет Земли.
Подобные измерения были проведены глубокой лунной ночью, когда нацеленный в местный зенит астрофотометр не может «видеть» подобной пыли, освещенной Солнцем. Оказалось, что яркость лунного неба в этом случае лишь не намного больше или такая же, как измеренная со спутников в околоземном космическом пространстве на ночной стороне Земли. Таким образом, небо над Луной достаточно «темное» для проведения с ее поверхности астрономических наблюдений в ультрафиолетовом диапазоне спектра, что же касается наблюдений в видимых лучах, то на Луне, вероятно, условия в течение лунного дня и лунной ночи различны.
В соответствии с советско-французским соглашением о сотрудничестве в области космических исследований на «Луноходе-2» был установлен уголковый отражатель, предна значенный для экспериментов по лазерной локации. Регулярные измерения расстояний до отражателя проводились Физическим институтом АН СССР при помощи телескопа диаметром 2,6 м Крымской астрофизической обсерватории. Процесс измерений состоял в посылке мощных лазерных импульсов длительностью порядка 10~8 сек, сфокусированных в узкий пучок при помощи телескопа, и в последующем приеме отраженного сигнала (ослабляющегося на пути до Луны и обратно в 1019—1020 раз). Расстояние до отражателя определяется по времени распространения лазерного импульса- Точность измерений временного интервала составляла 10~8 сек. Каждое измерение представляло собой серию из нескольких сот световых импульсов, следующих с интервалом в 3 сек. Статическая точность определения расстояния между источником импульсов и установленным на Луне уголковым отражателем колеблется в пределах ±40 см.
Успешными были эксперименты по лазерной пеленгации при помощи фотоприемника «Рубин-1»: наземные обсерватории вошли в устойчивую оптическую связь с «Лунохо-дом-2» и провели сеансы точных измерений его селенографических координат. Зафиксировано свыше 4000 попаданий лазерного луча в фотоприемник и получено 1500 фотографий Луны с отметками направления лазерного луча для определения местонахождения лунохода. Полученные данные позволили независимо от других способов измерений определить координаты лунохода с высокой точностью.
Программа исследований при помощи аппаратуры «Лунохода-2» была полностью выполнена. В ходе длительного эксперимента была получена большая по объему и важная по значению научная информация, которая послужит дальнейшему расширению- наших знаний о Луне и окружающем космическом пространстве, будет способствовать систематическому накоплению новых данных о происхождении и эволюции Солнечной системы.
Наука и человечество. 1975. Сборник – М., «Знание», 1974.