Ошибку исправили, и ещё неделю без перерыва гоняли одни и те же тесты на ошибочной и исправленной версиях программы, пытаясь выловить, в каких случаях ошибка могла сказаться на результате работы системы ориентации. При прогонах попутно выявили и устранили ещё несколько ошибок, к счастью, не настолько серьёзных (АИ, в реале система управления была полностью аналоговая, и ошибки / недоработки в ней пёрли как из рога изобилия).
Третью попытку подготовили на 2 апреля. Программа управления была к этому времени отлажена и тщательно проверена. 'Железные' неисправности тоже, казалось бы, все выловили. Старт прошёл штатно, первая, вторая и третья ступени были уже в достаточной степени отлажены. Перед запуском двигателя разгонного блока 'Л' все дружно сжали кулаки и глубоко вдохнули. Вскоре было получено по спутниковому каналу сообщение с управляющего судна Контрольно-измерительного комплекса в Гвинейском заливе. Блок 'Л' завёлся успешно и вывел станцию на траекторию полёта к Луне.
— Не расслабляемся, — предупредил всех вновь собравшихся на НИП-10 Богуславский. — Впереди ещё коррекции траектории, снижение и посадка. Могут быть любые неожиданности.
— Лишь бы очередная 'детская неожиданность' не случилась, — пробормотал Черток.
Королёв молча показал ему внушительный кулак.
Первая коррекция траектории прошла успешно, на расстоянии около 250 тысяч километров от Земли. Тщательная отладка программы дала результаты — коррекция была проведена правильно, ориентация АМС не нарушилась, точность коррекции даже возросла, что позволило обойтись одним сеансом вместо двух. Проведённые баллистиками расчёты траектории показывали, что станция направляется в заданный район посадки в лунном 'Океане Бурь'.
Вместо поплавковых гироскопов, отказавших в одном из запусков в 'той' истории станция была уже оснащена волоконно-оптическими гироскопами, не требовавшими 'прогрева' (АИ). Примерно за 2 часа до расчётного момента посадки станцию вновь сориентировали, нацелив сопло тормозного двигателя на поверхность Луны. После этого система астроориентации 'Юпитер' весом 312 кг, размещённая по бокам станции в двух навесных отсеках, была сброшена для уменьшения массы перед торможением.
С расстояния 8700 километров от Луны ориентацию АМС поддерживала 'лунная вертикаль' — прибор, определяющий направление на центр Луны по тепловой контрастной границе между Луной и окружающим космосом. Прибор был достаточно тяжёлый, габаритный, оснащённый инфракрасными датчиками и вращающимся зеркалом (Картинка https://hsto.org/files/08d/989/b7e/08d989b7eb1c4f6e8505344112eed4a6.jpg). Сигналы от ИК-датчиков подавались на вход БЦВМ, которая и рассчитывала положение центра Луны, выдавая при необходимости команды коррекции.
Королёв учёл и поздние неудачи, сразу рекомендовав Бабакину надувать амортизаторы в момент работы тормозной двигательной установки, когда станция жёстко ориентирована и на неё действуют максимальные ускорения. При этом даже случайный разрыв одного из амортизаторов, с выбросом сжатого газа, не изменил бы ориентацию.
Облом случился, когда не ждали. Незадолго до включения тормозного двигателя ИК-вертикаль неожиданно потеряла направление на центр Луны. Случись такое немного раньше — ничего страшного, прибор вновь построил бы вертикаль, в автоматическом режиме отработав перезапуск цикла. Но потеря произошла слишком поздно, и цикл построения не успел отработать до конца. Соответственно, программа БЦВМ не позволяла включить торможение, пока не построена местная вертикаль. Вместо плавного спуска с высоты 260 метров со скоростью в несколько метров в секунду, 'Луна-5' на непогашенной подлётной скорости 2,6 километра в секунду врезалась в поверхность Луны.
(В реальной истории ИК-вертикаль в орбитальных полётах использовалась для ориентации корабля перед сходом с орбиты и тоже периодически 'теряла край' и направление на центр Земли. Там это решалось повторным построением вертикали и посадкой на следующем витке. Отличие лунной миссии в том, что используется траектория прямой посадки, и второй попытки уже не будет. 'Котлета...' (с) 'Особенности национальной охоты'. В ходе 12-го пуска АМС 'Луна-8' потеряла вертикаль из-за разрыва надувного амортизатора торчащим рядом острым кронштейном. Станцию закрутило, вместо положенных 42 секунд ТДУ отработала только 9 с. в результате чего АМС разбилась.)
Разочарование всех участников пуска трудно было описать словами. Неудача подстерегла миссию буквально 'на самом пороге' Луны. Королёв в ярости шарахнул кулаком по столу и негромко пробормотал несколько таких слов, которые обычно себе не позволял.
(СП ругался часто, грозно, но практически никогда не матерился. Матом часто выражался Туполев)
Причины аварии установили быстро — станция до последней секунды исправно продолжала передавать телеметрию, в том числе показания всех датчиков. Изучив записи, восстановили посекундно всю последнюю фазу полёта.
— Да что ж такое-то... Что за невезуха, — сокрушённо произнёс Борис Викторович Раушенбах. — Всего бы на несколько минут раньше сбойнуло — и успели бы повторный цикл закончить.
Делать было нечего, о случившемся пришлось доложить в ЦК.
— Ну, всё, готовьте вазелин, — мрачно пошутил СП. — Одно хорошо — у американов дела пока что идут не лучше.
Американцы тоже вели исследования Луны беспилотными космическими аппаратами по программе 'Ranger'. Первые запуски у них также были неудачными. 23 августа 1961 г первый испытательный 'Ranger-1' был выведен на околоземную орбиту носителем 'Atlas-Agena', но при попытке перевести его на более высокую траекторию произошёл отказ носителя. 30 августа аппарат сгорел в атмосфере.
18 ноября 1961 г янки сделали вторую попытку. 'Ranger-2' благополучно вышел на околоземную орбиту, но на этот раз подвёл гироскоп, из-за чего перевести аппарат на отлётную траекторию к Луне снова не удалось.
Американцы не сдавались, и 26 января 1962 года запустили 'Ranger-3'. Он благополучно покинул орбиту Земли и направился к Луне. Однако, на расстоянии 36 000 километров от Луны произошёл сбой системы наведения, в Луну аппарат не попал.
'Ranger' был намного более простой АМС, чем советская Е-6. У него поначалу не было спускаемого аппарата. Его запускали прямо в Луну, и он должен был передавать всё более подробные снимки по мере приближения, пока не произойдёт столкновение с поверхностью. Вопрос о выводе АМС на орбиту Луны или мягкой посадки на 1962-63 годы у американцев даже не ставился, т.к. для этого требовался аппарат со много большим запасом топлива. Мощности разгонного блока 'Agena' для запуска такого тяжёлого аппарата было недостаточно, а более мощный разгонный блок 'Centaur' только разрабатывался. (Первый неудачный запуск 'Centaur' — 8 мая 1962 г, 2 запуск, удачный, 27 ноября 1963 г,)
В 1962 году NASA запустило ещё два аппарата 'Ranger' — 23 апреля к Луне ушёл 'Ranger-4'. Запуск мог бы стать удачным, но вскоре после старта отказала бортовая радиоаппаратура. Аппарат перестал принимать команды, и ни одного изображения Луны с него получить не удалось. Луны он всё же достиг, при этом упал на её невидимую с Земли сторону.
18 октября 1962 года был запущен 'Ranger-5', и снова неудачно. Из-за отказа панелей солнечных батарей полёт проходил с питанием бортовой аппаратуры от аккумуляторов. Они разрядились уже через 4 часа. Неуправляемый аппарат пролетел на расстоянии 725 км от Луны и вышел на гелиоцентрическую орбиту. Следующий пуск состоялся только 30 января 1964 года. 'Ranger-6' снова не смог передать никаких изображений, из-за неисправности телевизионной системы.
'Рейнджеры' с номерами 4 и 5 уже несли сбрасываемые контейнеры с научной аппаратурой, в виде двойного шара, промежуток между шарами был заполнен маслом для амортизации. После посадки и успокоения внутреннего шара масло должно было сливаться на поверхность Луны. Внутренний шар имел диаметр 30,5 см (1 фут), в нём располагались магнитный сейсмометр и радиопередатчик с аккумуляторами. Конструкция была намного скромнее, чем на полуторатонной Е-6, из-за ограничений разгонного блока 'Agena'.
Эти запуски, хотя и сплошь неудачные, не могли не нервировать политическое руководство СССР. Иррациональное желание утвердить своё первенство, пусть и не афишируемое, периодически прорывалось, хотя и не на высшем уровне. Некоторые из 'посвящённых', в частности, Устинов, тоже нервничали. Не было гарантии, что в меняющихся условиях американские запуски, неудачные в 'той' истории, точно так же окажутся неудачными в этой. Только Первый секретарь непоколебимо придерживался своего исходного мнения, доверяя Королёву и Келдышу:
— Товарищи всю необходимую информацию получили. Будем считать, что они её в своей работе учли. Но и совсем без партийного контроля не оставим.
Руководители Главкосмоса отбрёхивались от наседающих партийных функционеров объяснениями, что мягкая посадка на лишённую атмосферы Луну намного сложнее, чем даже на Марс. Успешная посадка марсианского зонда в мае 1961 года (АИ, см. гл. 06-09) теперь отчасти даже мешала. Сложно было аргументированно объяснить технически безграмотным, но облечённым немалой властью оппонентам, почему посадить АМС на Марс в 60 миллионах километров от Земли получилось со второй попытки, а на Луну 'всего' в 480 тысячах километров сесть не получается.
Пока неудачи случались на этапе перелёта к Луне, эти 'отмазки' ещё как-то прокатывали. Но после трёх неудачных пусков подряд, опозорившись на последних секундах полёта, сложно было кивать на 'труднопреодолимые обстоятельства межпланетного перелёта', 'процесс познания' и использовать прочие традиционные объяснения, вроде 'посторонней частицы'. Тем более, контроль качества изделий и так уже был драконовский, с АМС вручную сдували каждую пылинку, исследуя станцию едва ли не под лупой.
Наезды партийного начальства на Главкосмос прекратил сам Хрущёв:
— Хватит гавкать на специалистов и пытаться с партийно-идеологической колокольни судить о технических вопросах, в которых ни я, ни вы ни уха ни рыла не понимаем. Надо собраться, выслушать их объяснения, выявить причины неудач и решить, как действовать дальше. Наша задача сейчас — не сесть на Луну раньше американцев, а сесть на Луну вообще, и получить научные результаты. Характеристики грунта, рельефа, освещённости, и чего там мы ещё получить хотели?
— Товарищ Первый секретарь, они нам так и будут голову морочить своими объяснениями, — возразил Устинов. — У них что ни попытка, то отказы совершенно разных систем. Очевидно, что конструкция станции недостаточно отработана, и продолжать запуски 'сырого' изделия бесполезно. Иначе так и будем 'стрелять городами'. Учитывая, сколько стоит каждый пуск, и сколько квартир можно было бы на эти деньги построить.
— Дмитрий Фёдорович, и вы, и, тем более, я, в технических вопросах разбираемся недостаточно, — ответил Хрущёв. — Вы тут рассуждаете про 'конструкцию станции', но эта конструкция состоит из множества систем, каждую из которых разрабатывает отдельное КБ, и каждое вносит в конструкцию свои косяки, а мы чохом обвиняем ракетчиков. Как раз их-то часть, двигательная, уже который раз отрабатывает исправно. Это не пушка и не снаряд, изделие многократно более сложное. Сыплется каждый раз система управления, с её разработчиками и будем разбираться.
Соберём НТС, выслушаем специалистов, обсудим причины, предложения по выходу из ситуации, наметим план мероприятий, установим разумные сроки исполнения, меры ответственности каждой стороны.
НТС собрали в начале апреля, через несколько дней после фиаско, постигшего 'Луну-5'. Это был именно учёный совет, а не партийное судилище, чего требовал рассвирепевший из-за случившихся подряд трёх неудач Устинов. Поэтому 'на отчёт' вызвали не только руководителей Главкосмоса, но и их заместителей, и руководителей разработок по системам управления. Им и пришлось объяснять причины столь обидной неудачи. Причём объяснять не кому-нибудь, а непосредственно Председателю Совета министров Косыгину. Алексей Николаевич хотя и получил высшее образование по профилю текстильной промышленности, но в технике и физике разбирался достаточно хорошо, (что подтверждается многими производственниками и учёными, которым приходилось с ним общаться). Хрущёв слушал внимательно, но сам в 'разборку' не вмешивался, сразу объяснив, что у него недостаточно знаний, чтобы высказывать своё мнение, по крайней мере, не выслушав предварительно специалистов.
— Итак, что произошло в последнем полёте к Луне? — прямо спросил Косыгин. — Причину выяснили?
— Так точно, выяснили, — ответил Королёв. — Отказ одного из приборов ориентации.
— Какого именно прибора? — уточнил Алексей Николаевич.
— Инфракрасная вертикаль. Она задаёт требуемое пространственное положение аппарата перед торможением, без этого тормозной двигатель не включается.
— Кто разработчик?
Инфракрасную вертикаль разрабатывали в ЦКБ-589 'Геофизика' у Давида Моисеевича Хорола. Идею вычислять направление на центр планеты по расположению краёв горизонта, положенную в её основу, высказал Борис Викторович Раушенбах. Главным конструктором прибора был Владимир Александрович Хрусталёв, ему помогал его заместитель Борис Медведев, но сейчас Хорол, как руководитель ЦКБ, взял всю ответственность на себя. Организация была на хорошем счету и считалась головной по инфракрасной технике. Хрущёв помнил и созданные в ЦКБ 'Геофизика' всеракурсные ИК ГСН для ракет Р-3С, и систему управления строительным 3D-принтером (АИ, см. гл. 03-03)
Давид Моисеевич поднялся, представился и, волнуясь, слегка сбивчиво начал пояснять принцип действия прибора (https://pandia.ru/text/80/218/42468.php) и причины отказа:
— Прибор при помощи вращающегося зеркала и инфракрасных датчиков отслеживает край горизонта и измеряет изменение уровня лучистого потока во времени. Если ось вращения зеркала совпадает с направлением на центр видимого диска планеты, зеркало отслеживает край горизонта, и уровень инфракрасного излучения при вращении зеркала не меняется, либо меняется мало. Если есть рассогласование направлений, появляется градиент уровня сигнала, из которого уже можно вычислить необходимое управляющее воздействие.
— И что же случилось с прибором? — спокойно спросил Косыгин.
— После первоначальной ориентации прибор продолжал контролировать направление в ожидании сигнала от радиовысотомера на включение тормозного двигателя. В какой-то момент произошёл сбой. Изменился уровень измеренного сигнала. Прибор счёл измеренную величину рассогласования слишком большой и запустил цикл поиска вертикали, занимающий несколько минут. Отказ произошёл слишком поздно, и на завершение цикла построения вертикали не хватило времени.
— Почему изменился уровень сигнала — выяснили? — продолжал спрашивать Председатель Совета министров. — Это случайная ошибка прибора, недостаток конструкции или была какая-то внешняя причина?
— По телеметрии причину однозначно установить не удалось, — признал Хорол.
— Этот прибор используется на других космических кораблях?
