Выбор траектории определялся в основном условиями оптимизации энергетических затрат, а также условием благоприятной видимости Луны с наземных наблюдательных пунктов, расположенных на территории СССР, вовремя торможения и непосредственно после посадки станции. Этим условиям удовлетворяют траектории с временем полета около 3,5 суток. Для таких траекторий при выбранной системе торможения точка посадки будет располагаться в западной части видимого диска Луны.
Для обеспечения наиболее благоприятных условий освещенности и наилучшего теплового режима автоматической станции посадка планировалась в районе утреннего терминатора.
Это в свою очередь определяло для данного месяца положение Луны на орбите в момент сближения со станцией, а следовательно, дату подлета к Луне и дату старта ракеты-носителя. Так как необходимое относительное расположение Земли, Луны и Солнца повторяется с периодичностью в один синодический месяц (около 29,5 суток), с той же периодичностью повторяются даты старта, удовлетворяющие перечисленным условиям.
Станция «Луна-9» (рис. 17) состоит из собственно автоматической лунной станции (АЛС), двигательной установки, предназначенной для проведения коррекций траектории и торможения при подлете к Луне, и навесных отсеков с аппаратурой управления полетом.
Аппаратура и агрегаты, необходимые только при полете к Луне и не используемые во время торможения, с целью уменьшения затрат топлива на торможение у Луны размещены в двух навесных отсеках, отделяемых непосредственно перед запуском тормозного двигателя на этапе прилунения.
Двигательная установка станции состоит из жидкостного ракетного двигателя, блока топливных баков и управляющих двигателей, необходимых для стабилизации полета станции во время работы двигательной установки.
Предусмотрена возможность работы двигательной установки на двух режимах: с постоянной тягой при коррекции и с широким диапазоном регулирования тяги при торможении.
Силовой конструкцией станции является сферический бак окислителя, на котором монтируются АЛС, навесные отсеки, двигательная установки и торовый бак с горючим.
Система ориентации, обеспечивающая ориентацию станции при проведении сеанса коррекции траектории и перед сеансом торможения у Луны, состоит из оптического блока, датчиков угловых скоростей, счетнорешающего логического устройства и исполнительных органов – микродвигателей, работающих на сжатом газе. Размещается система ориентации в навесном отсеке.
В отсеке управления размещаются гироскопические и управляющие устройства, программное устройство, радиосистема мягкой посадки, источники питания (химические батареи), радиотелеметрическая система.
Поскольку одной из важнейших научных задач полета станции являлось изучение характера функционирования аппаратуры в совершенно новых и сложных условиях нахождения на Луне, большое внимание было уделено тщательному исследованию работы самой станции «Луна-9».
Рис. 17. Устройство автоматической станции «Луна-9»:
1 – уэконаправленная антенна радиовысотомера; 2 – радиовысотомер; 3 – аппаратура; 4 – микродвигатели системы ориентации; 5 – баллоны с газом; 6 – отсек системы управления; 7 – автоматическая лунная станция; 8 – блок системы астроориентации; 9 – сферический бак окислителя; 10 – торовый бак горючего; 11 – управляющие двигатели; 12 – ЖРД
Рис. 18. Автоматическая лунная станция:
1 – лепестковые антенны; 2 – штыревые антенны; 3 – эталоны яркости; 4 – двугранные зеркала
Поэтому радиотелеметрическая система и АЛС обеспечивали не только передачу научной информации, но и контроль работы аппаратуры и состояния различных элементов конструкции. Контролировались температура и давление в АЛСе, электрическое напряжение, передавались сигналы, подтверждающие осуществление различных операций – раскрытие антенн, срабатывание механизмов и пр„
Масса станции после выведения ее на траекторию попета к Луне составляла 1583 килограмма.
Автоматическая лунная станция (рис. 18) представляла собой герметичный контейнер сферической формы.
Внутри корпуса станции, состоящего из двух полусфер, установлена рама с приемо-передающей аппаратурой, приборами командной радиолинии, электронными программно-временными устройствами, химическими батареями, приборами автоматику, научной и телеметрической аппаратурой. В нижней полусфере закреплены агрегаты активной системы терморегулирования, а в верхней – телевизионная система и счетчики космической радиации. Телевизионная система обеспечивала возможность кругового обзора с непосредственной передачей изображений лунного ландшафта на Землю без их предварительного фотографирования.