Бортовая система дальней радиосвязи выполняет три функции:
– обеспечивает передачу и прием радиосигналов;
– производит дешифровку команд, поступающих на борт аппарата;
– получает и преобразует телеметрические параметры и телевизионное изображение к виду, удобному для передачи.
Для приема и передачи радиосигналов применяются три антенны – одна направленная с высоким коэффициентом усиления и две всенаправленные с низким коэффициентом усиления, два передатчика и два приемника с запросчиком-ответчиком.
Дешифровка команд производится блоком дешифровки, в котором поступивший на борт сигнал переводится в форму, удобную для выполнения соответствующей команды (например, подрыв пиропатрона).
Система управления полетом обеспечивает заданные положение и скорость аппарата с момента отделения от последней ступени ракеты-носителя до мягкой посадки на поверхность Луны.
В систему управления входят: оптико-механические датчики (основной датчик Солнца, датчик автоматического поиска Солнца, датчик звезды Канопус), инерциальный блок, радиовысотомер включения тормозного двигателя, радиовысотомер и доплеровские датчики скорости спуска, блок электронного управления полетом и три пары реактивных сопел, работающих на сжатом азоте.
Поступающая от датчиков информация обрабатывается в блоке электронного оборудования управления полётом, где вырабатываются команды, управляющие работой реактивных сопел, верньерных двигателей и тормозного ракетного двигателя.
Аппарат снабжен одной обзорной телевизионной камерой, предназначенной для панорамной съемки Луны после посадки аппарата, передачи на Землю данных всех экспериментов, проводимых на лунной поверхности, фотометрических и колориметрических измерений, осмотра самого аппарата, наблюдения за работой научных приборов и изучения изменений в грунте, вызванных посадкой космического аппарата.
Камера смонтирована почти вертикально и нацелена на подвижное зеркало, обеспечивающее обзор до горизонта. Вертикальное сканирование осуществляется с помощью зеркала, а горизонтальное – поворотом головки камеры на 360 градусов.
Для проведения научных исследований и различных экспериментов на Луне аппарат снабжен рядом устройств и приборов:
устройством для взятия проб лунного грунта с различных глубин;
приборами для анализа содержащихся в грунте химических элементов;
сейсмометром для слежения за сейсмической активностью Луны;
детекторами метеорных частиц для получения сведений о количестве, массе и траекториях полета частиц;
акустическими датчиками для проведения исследований по распространению звука;
приборами для исследования динамики посадки аппарата на Луну;
специальной установкой с захватывающим устройством для исследования механических свойств лунного грунта (на первых двух аппаратах не устанавливалась).
Принципиальная схема запуска, полета и мягкой посадки аппарата выглядит следующим образом.
На старте включаются двигательные установки первой и второй ступеней ракеты-носителя (РН) «Атлас». Через 142 секунды после старта выключаются двигатели первой ступени, и первая ступень сбрасывается. После сброса изолирующих панелей и носового обтекателя выключается двигатель второй (маршевой) ступени и происходит отделение ракеты «Атлас» от ракеты «Кентавр». Затем включается двигательная установка ракеты «Кентавр» (через 251 секунду после старта). По получении сигнала от системы наведения о том, что достигнута расчетная скорость свободного полета по заданной траектории в направлении Луны, двигательная установка выключается. Это происходит через 685 секунд после старта.
По сигналу программно-временного устройства через 57 секунд после старта производится отделение ракеты «Кентавр» от аппарата.
После отделения ракета с помощью своих тормозных Двигателей изменяет положение на 180 градусов и уходит в сторону. Цель этого маневра – выйти из поля зрения оптических датчиков аппарата, а также избежать столкновения ступени «Кентавр» с Луной.
После отделения ракеты на аппарате начинается цикл операций, осуществляемых по командам программно-временного устройства: разблокировка панели с солнечными элементами и установка ее в заранее рассчитанное положение, стабилизация аппарата, поиск Солнца, ориентация панели с солнечными элементами перпендикулярно лучам Солнца, установление связи с наземной станцией.