Сложную проблему, связанную с пребыванием на Луне одного человека, составляла возможность падения космонавта на спину. В этом случае человека громоздком наддутом скафандре уподоблялся перевернутой черепахе. Из такой гибельной ситуации проектанты вышли достаточно остроумно, снабдив космонавта легким обручем типа хула-хуп, который он одевал, сходя на лунную поверхность. Обруч закреплялся в фиксаторе на поясе скафандра, располагался в основном сзади и не мешал работе. Если космонавт падал на спину, обруч позволял быстро перекатиться на бок или грудь и нормально встать. Это приспособление было испытано на самолете в условиях, имитирующих лунную тяжесть.
После кратковременного визита на поверхность космонавт поднимался обратно в кабину, фиксировал в ней загерметизированный контейнер с образцами лунного грунта и фиксировался сам, а затем наддувал кабину воздухом. После этого он мог выйти из скафандра и отдохнуть. Далее следовали операции по подготовке к возвращению.
В момент, диктуемый расположением ЛОКа на окололунной орбите относительно ЛК на Луне, рвались электро-, пневмо- и механические связи ЛПУ с блоком «Е». Далее включался двигатель этого блока и ЛК взмывал над Луной. После короткого участка вертикального подъема траектория выведения ЛК плавно изгибалась, и он практически параллельно поверхности выходил на низкую окололунную орбиту. Здесь пилот ЛОКа, выступающего в роли «активного» корабля, осуществлял сближение и стыковку, используя для этого мощную радиосистему поиска и выпуклый иллюминатор в БО для визуального наблюдения за стыковкой. При маневрировании ЛОКа применялся ЖРД многократного включения тягой 417 кгс, установленный в центре хвостовой части блока «И». После стыковки космонавт из ЛК переходил через открытый космос в БО орбитального корабля, унося с собой контейнер с образцами.
Ненужный больше ЛК отбрасывался, а ЛОК с помощью мощного двухкамерного ЖРД тягой 3300 кгс, камеры которого монтировались по бокам от двигателя маневрирования, выходил на траекторию полета к Земле. Перед самым возвращением на Землю происходило разделение отсеков корабля, и СА входил в атмосферу. После управляемого спуска с небольшими перегрузками он совершал посадку в заданном районе СССР.
Для отработки комплекса Л3 перед полетом космонавтов была проведена огромная программа наземных испытаний как агрегатов и систем, так и кораблей в целом. Кроме наземных испытаний, проводились генеральные репетиции работы ЛК в условиях космического полета. Для испытаний ЛК на околоземной орбите был создан его беспилотный вариант Т2К. Агрегаты и системы Т2К в основном соответствовали системам лунного корабля. Для запуска аппарата использовалась РН «Союз» со специально разработанным оригинальным «надкалиберным» обтекателем, однако посадочные опоры корабля под обтекатель не входили и на варианте Т2К отсутствовали.
Первый запуск Т2К состоялся с космодрома Байконур 24 ноября 1970 г. и получил обозначение «Космос-379». После выхода на низкую околоземную орбиту высотой 192–232 км и отделения от последней ступени РН примерно через 3,5 сут был включен ЖРД блока «Е», который в режиме глубокого дросселирования несколько увеличил скорость аппарата, имитируя зависание корабля ЛК над лунной поверхностью. Вследствие этого маневра высота апогея орбиты аппарата увеличилась до 1210 км, а период обращения до 99 мин. После различных проверок бортовой аппаратуры с имитацией пребывания на Луне через четверо суток было сброшено ЛПУ и двигатель блока «Е» включен во второй раз. В режиме максимальной тяги он увеличил скорость более чем на 1,5 км/с, имитируя выход ЛК на окололунную орбиту для встречи с ЛОКом. Вследствие этого маневра высота апогея орбиты Т2К увеличилась до 14035 км, а период обращения до 4 ч. После этого аппарат некоторое время находился в режиме стабилизации, имитируя маневры при встрече и стыковке с ЛОКом.
Второй запуск аппарата состоялся 26 февраля 1971 г. Он получил наименование «Космос-398». Вторая программа орбитального полета аппарата Т2К в основном повторяла первую. В результате двух включений ЖРД блока «Е» корабль оказался на орбите высотой 203-10903 км. В третьем орбитальном полете («Космос-434», 12 августа 1971 г.) включение ЖРД аппарата в дроссельном режиме было самым продолжительным за три полета, а после второго включения корабль перешел на орбиту высотой 186-11804 км.
Успешные запуски аппаратов Т2К подтвердили высокую надежность систем и аппаратуры ЛК и возможность его использования для полета человека на Луну.
В связи с пусками Т2К интересно отметить, что в начале 80-х годов беспокойство западной общественности вызвало сообщение о предстоящем падении отработавшего советского ИСЗ «Космос-434». Иностранные наблюдатели выдвигали версию о том, что на спутнике якобы установлен ядерный реактор. Однако из-за того, что этот аппарат был запущен в период «лунной гонки», маневрировал на орбите и передавал телеметрические сигналы, присущие советским пилотируемым КК, некоторые западные обозреватели считали, что он является автоматическим вариантом пилотируемого корабля. Затем, при постепенном погружении в атмосферу, спутник в конце концов сгорел над Австралией.
Чтобы рассеять опасения в связи с этим событием, официальный представитель Министерства иностранных дел СССР заверил Канберру, что на борту «Космоса-434» не было радиоактивных материалов и что спутник представлял собой просто «экспериментальный блок лунною модуля»! Естественно, это было именно то, о чем всегда говорили западные наблюдатели.
Термином «лунный модуль» (или по-русски «лунная кабина») обозначался блок космического корабля «Аполлон», предназначенный для посадки на Луну. Ясно было, что основным назначением аппарата типа спутника «Космос-434» являлся полет в пилотируемом, а не в беспилотном варианте.
Несколько раньше полетов Т2К по околоземной орбите начались летные испытания H1. В январе 1968 г. на стартовой позиции космодрома Байконур было установлено макетное изделие H1, предназначенное для наземной отработки систем и тренировки расчетов стартового комплекса. И вот, наконец, в пятницу 21 февраля 1969 г. в 12 ч 17 мин 55 с по московскому времени был осуществлен первый запуск ракеты-носителя H1 (первое летное изделие № 3Л), В качестве полезной нагрузки на ракете вместо ЛОКа и ЛК был установлен упрощенный аппарат корабля Л1.
Во время подъема, в промежуток от 3-й до 10-й секунды, по ложной команде системы «КОРД» выключились исправные ЖРД № 12 и 24 блока «А». На 66-й секунде из-за повышенной вибрации, вызванной акустическими нагрузками, оборвался трубопровод подачи окислителя в газогенератор одного из ЖРД; при вытекании жидкого кислорода в хвостовом отсеке начался пожар. Ракета могла бы продолжать полет, так как пожар развивался достаточно медленно, но на 70-й секунде по общей команде были выключены все ЖРД блока «А». Как считают разработчики двигателей, логика команды на отключение всей системы была в этом случае неверна. Сработала САС; спускаемый аппарат корабля Л1, который должен был в этом полете облететь Луну, приземлился в нескольких десятках километров от старта.
Причиной аварии явилась недостаточная отработка двигателей из-за отсутствия вибростенда для испытаний.
Второй старт ракеты H1 (изделие № 5Л, полезная нагрузка — упрощенный корабль Л1) состоялся в четверг, 3 июля 1969 г., ночью. Через 0,4 с после команды «контакт подъема» из-за попадания в насос окислителя металлического предмета взорвался ЖРД № 8 блока «А». При взрыве была перебита бортовая кабельная сеть, повреждены соседние двигатели и начала разрушаться нижняя часть ступени. Возник пожар в хвостовом отсеке, и произошло заваливание ракеты. Вновь сработала САС. Полет продолжался 18 с. ЖРД остальных секторов в эти секунды работали устойчиво. Ракета упала на стартовый стол, взорвалась и разрушила стартовый комплекс.
Причина аварии была выяснена после экспертизы обломков носителя. Еще при стендовой отработке ЖРД выявилась восприимчивость двигателей к попаданию крупных (десятки мм) металлических предметов в насос окислителя. Они повреждают его крыльчатку и разрушают насос, мелкие металлические предметы (стружка, опилки и т. п.), проходящие через насос и сгорающие в газогенераторе, образовывают на лопатках турбины интерметаллидные соединения, разрушающие лопатки. Неметаллические предметы (резина, ветошь и пр.), попавшие на вход турбонасосного агрегата, остановки двигателя не вызывали. У изделия № 5Л фильтров на входе в насосы не было. Кроме того, система промывки огромных баков и трубопроводов H1 еще не была отработана. После установки фильтров на изделии № 8Л аварий подобного рода не должно было быть. Кроме того, это изделие имело мощную фреоновую систему пожаротушения, новые двигатели в многоразовом исполнении и модифицированную систему «КОРД». Ракета значительно потяжелела, но подобные пожары были исключены.
