– третий этап полета – коррекция траектории движения, обеспечивающая встречу автоматической станции с поверхностью Луны в заданном районе;
– четвертый этап полета – торможение и мягкая посадка на поверхность Луны.
Стартовав 31 января 1966 года в 14 часов 41 минуту 37 секунд, станция с разгонным блоком была выведена на околоземную орбиту. После включения двигателя разгонного блока, когда была достигнута необходимая скорость, двигатель выключился, станция отделилась от разгонного блока и легла на траекторию движения к Луне.
Данные траекторных измерений, полученные с помощью радиотехнических средств и обработанные в вычислительном центре, показали, что если не будет осуществлена коррекция, то станция пройдет мимо Луны примерно в 10 000 километров от ее центра.
В соответствии с полученным прогнозом фактического движения станции наземным командно-измерительным комплексом были подготовлены исходные данные для коррекции.
Сеанс коррекции был проведен 1 февраля; он начался по радиокоманде с Земли и, производился в течение около двух часов автоматически – по программе, предусмотренной автоматикой. В результате проведенной коррекции скорость движения автоматической станции изменилась в требуемом направлении на 71,2 метра в секунду а скорректированная траектория стала проходить через расчетную точку прилунения.
3 февраля в 19 часов 28 минут в момент, соответствующий высоте около 8300 километров от центра Луны, с помощью оптических средств продольная ось станции была сориентирована по направлению лунной вертикали при этом ее тормозной двигатель был направлен соплом в сторону Луны. С помощью оптических датчиков слежения за Солнцем и Землей и гироскопической системы это направление сохранялось примерно в течение часа – до срабатывания тормозной двигательной установки.
Когда до лунной поверхности оставалось около 75 километров (за 48 секунд до посадки), по команде автономного радиовысотомера от станции отделились ставшие ненужными два отсека с аппаратурой и включилась тормозная установка. Перед этим включением двигателя амортизационные баллоны мягкой посадки, уложенные вокруг станции, были надуты сжатым газом.
Система управления посадкой и двигательная установка обеспечили гашение скорости от 2600 метров в секунду до нескольких метров в секунду на малой высоте над поверхностью Луны. Перед моментом прилунения станция была отделена от двигательной установки и достигла лунной поверхности, при этом энергия удара была погашена амортизационными баллонами, которые перед посадкой были надуты и после прилунения сброшены.
3 февраля в 21 час 45 минут 30 секунд по московскому времени советская автоматическая станция «Луна-9» совершила мягкую посадку на поверхность Луны на западном краю Океана Бурь в точке с координатами: 7 градусов 8 минут северной широты, 64 градуса 32 минуты западной долготы. Через 4 минуты 10 секунд после посадки раскрылись антенны, и начался первый в истории космонавтики сеанс радиопередачи с поверхности Луны. Однако плохая освещенность местности в момент посадки (высота Солнца над горизонтом ~3 градуса) обусловила получение высококачественных снимков лунного рельефа (три панорамы) лишь 4 и 5 февраля – когда Солнце поднялось над лунным горизонтом выше 7 градусов. Несколько фрагментов лунной поверхности было передано на Землю 6 февраля при высоте Солнца 42 градуса. Передача одной панорамы длилась 100 минут. Всего станцией было проведено семь сеансов радиосвязи общей продолжительностью более 8 часов.
Мягкая посадка на Луну научной станции «Луна-9» и передача ею на Землю уникальных панорамных изображений микрорельефа лунной поверхности открыли пути для нового этапа в изучении космоса. Была доказана возможность непосредственного изучения Луны автоматическими аппаратами.
Запуск станции «Луна-13» был осуществлен для продолжения исследований, начатых АМС «Луна-9».
Автоматическая станция «Луна-13» по конструкции и массе была близка к станции «Луна-9»: она имела такую же телевизионную систему для передачи изображений лунных панорам, но дополнительно на ней были установлены приборы для непосредственного исследования лунного грунта и прочая научная аппаратура (см. рис. 53).
Для исследования механических свойств лунного грунта станция была оснащена:
– механическим грунтомером-пенетрометром, позволяющим определить механические свойства наружного слоя лунного вещества;
– радиационным плотномером для определения плотности наружного слоя лунного грунта;
– динамографом, регистрирующим длительность и величину динамической перегрузки, возникающей при посадке станции на поверхность Луны.
Для проведения других научных исследований использовалась следующая аппаратура:
– приборы для измерения теплового потока от лунной поверхности;
– газоразрядные счетчики для регистрации корпускулярного излучения.