Тщательный осмотр и обмеры ракеты показали, что ступень не получила повреждений, кроме слегка поцарапанной тросами краски. Двигатель исследовали особенно тщательно, но, как и в ходе стендовых испытаний, не обнаружили никакого нагара, характерного для керосиновых двигателей. Детали двигателя изнутри остались практически чистыми, как конфорка у новой газовой плиты после первой пробы, даже ещё чище, т. к. метан для использования в качестве ракетного топлива проходил дополнительную очистку.
Изучив результаты первого испытательного пуска, Сергей Павлович распорядился готовить метановую первую ступень к ближайшему запуску очередного спутника. Многоразовое использование хотя бы первых ступеней носителей могло значительно удешевить запуски.
Следующим шагом советской лунной программы после мягкой посадки на Луну АМС 'Луна-7' было исследование радиационной обстановки и плотности потоков микрометеоритов на трассе полёта и вокруг Луны, а также фотографирование поверхности Луны с окололунной орбиты. Для решения этих задач были подготовлены две модификации АМС — Е6С для радиационного и метеоритного исследования, и Е-6ЛФ для фотографирования. Эти АМС несли по 250 кг научного оборудования, против всего лишь 100 кг у посадочной модификации Е-6, т. к. выход на орбиту Луны требовал значительно меньшего запаса топлива, чем для торможения при посадке.
Королёв так же изучил по присланным документам результаты полётов беспилотных космических кораблей 7К-Л1 под обозначениями 'Зонд-5', 'Зонд-6', 'Зонд-7' и 'Зонд-8', и пришёл к выводу, что программу изучения Луны с орбиты необходимо пересмотреть. Наличие более мощного носителя 'Днепр' позволяло быстрее перейти к исследованию Луны более тяжёлыми автоматическими станциями.
Станцию Е-6С, получившую официальное обозначение 'Луна-8', запустили 23 января 1964 года. Схема полёта к Луне в основном соответствовала уже отработанной полётной схеме 'Луны-7'. Первая коррекция траектории была проведена через 30 часов полёта, вторая — на расстоянии в 250 тысяч километров от Земли. Но на этот раз станция не садилась на Луну, перед ней стояла задача выйти на орбиту. Поэтому, если 'Луна-7' наводилась на центр Луны, то 'Луна-8' шла по пролётной траектории, проходящей вблизи поверхности Луны. Она начала торможение, имея Луну 'на траверзе', с расчётом, чтобы периселений орбиты находился над обратной стороной Луны, а апоселений — над видимой с Земли стороной. Это была заодно отработка орбиты для следующей станции Е-6ЛФ, которой предстояло получить более подробные фотоснимки невидимой стороны Луны. АМС вышла на орбиту с параметрами: периселений — 352 км, апоселений — 1016 км, наклонение к плоскости лунного экватора — 71R54', период обращения 2 часа 58 минут 15 секунд
Увеличенный запас полезной нагрузки — 245 кг вместо 100 кг у Е-6С 'Луны-7', позволил разместить на борту АМС достаточно серьёзный комплект научной аппаратуры: трёхкомпонентный магнитометр СГ-59М для уточнения нижнего предела возможного магнитного поля Луны; гамма-спектрометр 3134-03 для исследования интенсивности и спектрального состава гамма-излучения поверхности Луны; газоразрядные счётчики для регистрации солнечного корпускулярного и космического излучения, а также для исследования мягких электронов с целью обнаружения ионосферы Луны и изучения заряженных частиц шлейфа магнитосферы Земли у орбиты Луны; ионные ловушки для регистрации полного потока ионов и электронов солнечного ветра и поиска ионосферы Луны; пьезоэлектрические датчики регистратора метеоритных частиц РМЧ-1 для обнаружения и подсчёта в межпланетном и окололунном пространстве метеорных частиц с массой, превышающей одну стомиллионную грамма; инфракрасный датчик ИД-1 для определения интегрального теплового излучения Луны и для уточнения данных о тепловом режиме лунной поверхности; счётчик мягких рентгеновских фотонов РФЛ-1 для измерения рентгеновского флюоресцентного излучения пород лунной поверхности, Д-153 — прибор для изучения солнечной плазмы.
(http://chaltlib.ru/articles/resurs/jubilei_goda/god_rossijjskojj_kosmonavtik/ubileinie_dati_2016_goda/luna_10/)
Газоразрядные счётчики были установлены на внешнем корпусе АМС: счётчик СБТ-9, для регистрации мягкого излучения, располагался возле оси в носовой части, имел направленное вперёд по оси спутника торцевое входное окно из слюды площадью 0,2 см2 диаметром 0,5 см, с толщиной 1,2 мг/см2 и напылённым слоем золота толщиной 0,3 мг/см2 для экранирования мягкого солнечного рентгена; вне окна защищён медным экраном толщиной 2,5 г/см2, угол обзора окна составлял около 2 стерадиан. Этот счётчик регистрировал электроны с энергией более 40 кэВ и протоны с энергией более 500 кэВ с эффективностью, близкой к 100 %. Кроме того, регистрировалось рентгеновское излучение жёстче 10 ангстрем, но с малой эффективностью.
Второй счётчик СБТ-9, предназначенный для регистрации жёсткого корпускулярного излучения, был аналогичен по конструкции предыдущему, но экранирован медью толщиной 2,5 г/см2 со всех сторон. Он также был установлен вверху носового конуса спутника параллельно его оси. Через медный экран счётчика могли проникать электроны с энергией более 5 МэВ и протоны с энергией более 50 МэВ.
Помимо двух СБТ-9, АМС несла три счётчика СФ, установленных на боковой поверхности, и предназначенных для обнаружения рентгеновского излучения Луны. Они были включены после выхода на окололунную орбиту. Счётчики СФ имели входные окна из алюминиевой фольги площадью 0,5 см2 и толщиной 2,7 мг/см2. Они регистрировали рентгеновское излучение жёстче 14 ангстрем, электроны с энергией более 50 кэВ и протоны с энергией более 800 кэВ.
(Описание реальной аппаратуры АМС 'Луна-10')
Зная, что в 'той' истории АМС активно проработала всего два месяца, но при этом оставалась на орбите Луны несколько лет, станцию оснастили солнечными батареями. (В реальной истории питание АМС 'Луна-10' осуществлялось от аккумуляторов, которых хватило на 56 суток)
Во время полёта АМС были получены важные научные данные. Были уточнены особенности магнитного поля Луны, её гравитационный потенциал и измерена радиационная обстановка на Луне и окололунной орбите, в период спокойного Солнца и в период солнечных вспышек, а также измерен уровень первичного космического излучения на участке между Землёй и Луной (галактические космические лучи). Радиационный фон на орбите Луны составил 10-11 импульсов в секунду (аналогично 'щелчкам' счётчика Гейгера), на трассе полёта от Земли к Луне — усреднённо 12,2 имп/с, что с учётом геометрического фактора счётчика (2,6 + 0,2) см2 соответствовало потоку частиц 4,7 + 0,4 см-2·с-1, т. е. уровень радиации на окололунной орбите оказался невысоким.
(см. Н. Л. Григоров, В. Л. Мадуев, Н. Ф. Писаренко, И. А. Савенко 'Исследование космического излучения на искусственном спутнике Луна-10' http://www.mathnet.ru/php/getFT.phtml?jrnid=dan&paperid=32582&what=fullt&option_lang=rus В АИ полёт АМС 'Луна-8' и его результаты соответствуют полёту реальной АМС 'Луна-10')
В период солнечных вспышек количество отсчётов на счётчиках закономерно возрастало до 50 имп/с от солнечных космических лучей, и затем снижалось до 20-23 имп/с. После окончания вспышек уровень радиации снижался до фонового значения.
Интенсивность гамма-излучения на поверхности Луны, измеренная для нескольких районов, составляла 20-30 мкрентген/час.
Результаты измерений радиации пересчитали на среднетканевую эквивалентную дозу и свели в график, который академики Королёв и Келдыш обсудили с Челомеем и Барминым.
График отображал в виде кривых среднетканевые эквивалентные дозы, с учётом риска превышения величины безопасной дозы на 1%, 3% и 10%, в зависимости от продолжительности пребывания космонавтов на Луне. (график из статьи 'Оценка радиационного риска для космонавтов на Луне' http://www.d54x.ru/articles/Luna/S2012_Luna.pdf)
— Выходит, что кратковременное пребывание, в течение нескольких дней, даже в период максимальной солнечной активности, космонавтам повредить не сможет, — заметил Челомей, изучая график.
— Именно так. А если обеспечить космонавтов защитным экраном, то до полутора месяцев. Учитывая, что солнечные вспышки даже на максимуме активности не продолжаются в течение месяца, реальный срок будет ещё больше. Но нас интересует возможность постоянного пребывания на Луне, — ответил академик Келдыш.
— Или хотя бы продолжительного, до полугода, — добавил Королёв.
— Тогда, получается, постоянную лунную базу надо строить заглублённой в грунт, — почесал затылок Бармин.
— Либо сначала посылать на Луну робот-луноход, который будет при помощи фокусированного солнечного света плавить реголит и 'печатать' из расплава купол. А потом уже внутри этого купола можно будет установить надувную герметичную оболочку, — предложил Челомей.
— Можно так, а ещё проще — надуть комплект из отверждаемых оболочек, и сверху реголитом засыпать, с помощью того же лунохода, — ответил Бармин.
— Надо создавать лунную орбитальную станцию, — уверенно заявил Челомей. — От неё должен курсировать челнок до Луны. А там — луноход и элементарное убежище. Сначала пусть будет не постоянная, а посещаемая база, её построить намного проще и дешевле, чем долговременную. Мы с Сергеем такой вариант уже обсуждали. (АИ, см. гл. 08-14)
— Строить лунную базу надо у Южного полюса, — сказал Келдыш. — Есть сведения, что под реголитом в кратерах есть лёд, а значит, есть и вода. Днём Солнце прогревает поверхность Луны до 150 градусов, но на полюса солнечные лучи не попадают. Вода, 'налетевшая' за миллионы лет на полюс вместе с метеорными частицами, могла там сохраниться в виде льда. Это хорошие условия для базы.
— А если прямые солнечные лучи на базовый модуль, размещённый на Луне, попадать не будут, например, при размещении модуля в постоянной тени, то и среднетканевая эквивалентная доза радиации снижается в несколько раз, — подсказал Бармин. — Задачу отопления модуля решить легче, чем защитить его от радиации. В вакууме рассеять избыточное тепло сложнее, чем нагреть аппарат.
— Тогда надо обснять с лунной орбиты районы Северного и Южного полюсов Луны, чтобы выявить постоянно затенённые места, — задумался Королёв. — Первый шаг в освоении Луны — сделать лунную орбитальную станцию. На ней тоже надо предусмотреть отсек-убежище, на случай сильных солнечных вспышек.
— Убежище можно сделать внутри стыковочного отсека-шарика, — тут же предложил Челомей, — у него стенки самые толстые, да ещё и сами стыковочные узлы будут дополнительной защитой. Только надо разработать автоматическую систему предупреждения экипажа. Пусть она будет постоянно направлена датчиком на Солнце и отслеживает уровень радиации. При вспышке она будет подавать сигнал экипажу, или даже автоматически выполнит 'закрутку на Солнце', повернувшись к нему пристыкованным посадочным модулем. Он послужит дополнительной теневой защитой.
Они ещё долго обсуждали технические вопросы. Следующий запуск уже был запланирован. 22 февраля к Луне ушла станция Е-6ЛФ — 'лунный фотограф'. Её задачей было обснять Луну по возможности более подробно, включая её невидимую с Земли сторону. По этим снимкам затем предстояло выбрать наиболее перспективные районы для дальнейших исследований, для посадки луноходов и пилотируемых экспедиций.
АМС несла сразу две фототелевизионные установки, размещённые в одном из двух боковых навесных отсеков — ФТУ-Б высокого разрешения с фокусным расстоянием объектива 500 мм, и ФТУ-М низкого разрешения с фокусным расстоянием объектива 110 мм. ФТУ-М использовалась для 'привязки' к местности детальных изображений участков лунной поверхности, полученных от ФТУ высокого разрешения. Каждая ФТУ имела запас плёнки на 42 кадра, рассчитанный только на один сеанс съёмки. Максимальное разрешение снимков составляло 14.9 ? 19.8 метров. Каждый снимок раскладывался в телевизионном изображении на 1100 строк.
Передачу снимков и телеметрии на Землю обеспечивал радиокомплекс дециметрового диапазона РК-Д. Информация могла передаваться как в режиме непосредственной передачи, так и в записи на магнитофон с последующим воспроизведением. Время передачи на Землю одного отснятого кадра составляло около 17 минут. В качестве источника питания на станции были установлены аккумуляторные батареи, так как фототелевизионные установки имели ограниченные возможности, как по запасу плёнки, так и по запасу реактивов для их проявки, а организовать перезарядку плёнки было невозможно из-за весовых ограничений. Поскольку контейнер научной аппаратуры на Е-6ЛФ был неотделяемым, блок управления, который на Е-6С сбрасывался вместе с КТДУ, теперь должен был работать и после выхода на орбиту Луны. Для отвода избытка тепла в космос вокруг приборного отсека был установлен радиатор-охладитель в виде усеченного конуса. Комплекс аппаратуры, управляемый БЦВМ, обеспечивал стабилизацию аппарата для проведения съёмки лунной поверхности после выхода на орбиту вокруг Луны в течение 3 часов. По окончании съёмки аппарат переводился в режим 'закрутки' и продолжал исследования. В научную программу полёта входило изучение химического состава лунной поверхности с помощью спектрофотометра, исследование гравитационного поля Луны, изучение микрометеоритной и радиационной обстановки в окололунном пространстве. На борту АМС был установлен большой комплект спектрометров — ультрафиолетовый, рентгеновский и гамма-спектрометр.
(Состав аппаратуры АМС Е-6ЛФ — по данным из http://www.astronaut.ru/luna/ussr_a2.htm)
Королёв помнил, что в 'той' истории аналогичная станция 'Луна-11' успешно вышла на орбиту Луны, но не смогла стабилизироваться из-за неисправности двигателя ориентации. Поэтому Е-6ЛФ, получившую официальный порядковый номер 'Луна-9', проверяли самым 'драконовским' образом. Тщательная подготовка и жёсткое соблюдение всех техпроцессов и регламентов обеспечили успех — в 21.48 25 февраля АМС вышла на окололунную орбиту с параметрами 103 х 1742 км, наклонением 36,6R, с периодом 3 часа 25 минут. Через 3 часа после окончания стабилизации были включены обе фототелевизионные установки. Они проработали 64 минуты, продолжая снимать в непрерывном режиме, пока не кончились плёнки. После её проявки и сушки АМС начала сканировать полученные изображения и передавать их на Землю по радиоканалу УКВ-диапазона. Всего было передано по 40 кадров с каждой из фотоустановок, но качественными оказались не все.
(В реальной истории с 'Луны-12' также было получено 28 качественных кадров высокого разрешения и 14 кадров общего плана, используемых для привязки крупномасштабных снимков к местным ориентирам. Некоторые фотоснимки, сделанные АМС 'Луна-12' http://epizodyspace.ru/e2/foto-e2/l-12/l12.html)
Тем не менее, полученные результаты были высоко оценены специалистами. Среди снимков, полученных с высот от 103 до 340 километров, специалисты особо отметили изображения области вблизи кратера Аристарх. Особенно интересными оказались снимки района светлых лучей, исходящих из этого кратера: они показали повышенную концентрацию мелких кратеров на участках, характеризующихся повышенной яркостью согласно наземным наблюдениям. Наименьшие, разрешаемые на этих снимках объекты достигали 15 — 20 метров в поперечнике. Морфологические характеристики кратеров позволяют отнести их к так называемым вторичным кратерам, образование которых предположительно явилось следствием выброса фрагментов породы из очага вулканической деятельности или при падении на лунную поверхность метеорного тела. (по информации http://epizodsspace.airbase.ru/bibl/osvoen-kosm-pr-sssr/1968-1970/05.html)
