50 лет на Луне. Факты.Техника. Юбилей
447,050
2,685
|
Technik ( Слушатель ) |
| 20 сен 2024 18:43:34 |
Аполлон. Как это было. Вторая редакция, исправленная и дополненная.
новая дискуссия Статья 383
Выкладываю, как сказано, вторую редакцию эссе моего друга. Полагаю, что именно здесь, на ветке серьезных людей, ему и место. Итак...
Часть 1
Начнём из далёкого далёко и вспомним Вернера Магнуса Максимильяна фрайхера (так звучит в немецком - барон) фон Брауна. Как и вся тогдашняя немецкая элита, циничный, на 146% прагматичный, умный.
Браун с юношества, как все отпрыски высокопоставленных родителей (отец был, барон, министр ещё с Веймарской республики), вёл обычный для лиц его круга образ жизни. В физике и математике, мягко говоря, не блистал. Барышень соблазнял музицированием, по памяти играл Бетховена и Баха.
Вся эта пастораль продолжалась до тех пор, пока юному богатому баронету не попалась книжка «Ракета для межпланетного пространства» Германа Оберта. Кстати, интересное чтиво. После этой книжки и произошло рождение того самого Брауна, которого мы знаем.
Как и все немцы, Браун был упёртый малый. Он поставил себе цель. В 1930 году поступил в берлинскую высшую техническую школу, где присоединился к группе VfR ( «Verein für Raumschiffahrt», что означает «Общество космических путешествий»).
Юноша упорно шёл к своей цели – «Полёт на Луну», которую он официально публично озвучил, вы не поверите, именно в 1930 году, на презентации Огюста Пикара о полёте в стратосферу. Надеюсь, уважаемый читатель уже начинает понимать, откуда растут ноги и с каких времён.
Шаг за шагом. Первый эксперимент, доказавший, что самолёт, оснащённый только ракетным двигателем, при его включении и работе сохраняет все параметры устойчивости и управляемости, был проведён с истребителем Хейнкель He-112 в 1936 году….
Дальше истории ФАУ. Сократим истерическую справку биографии, прошлое его много где описано.
Браун как нельзя кстати пришёлся ко двору американцам. Начинается космическая гонка. США нужны ракеты чтобы противостоять СССР, Брауну нужен полёт на Луну, и его больше ничего не интересовало, как уже сказано, с 1930 года.
То есть, для Брауна все программы Меркурий (1958-1963), Джемини (1961-1966) — это не космическая гонка с СССР типа кто вперёд, это так нам рассказывают политики и прочие невежды, это была планомерная экспериментальная работа и отработка этапов полёта, которые потом использовались на Аполлонах.
Из русской википедии:
Программа Меркурий была разделена на несколько подпрограмм, каждая из которых имела четко выраженную цель. Запуски производились до тех пор, пока поставленная задача не была выполнена.
Как мы видим, в этой программе основной целью была доставка существа на орбиту и обратно – в живом виде. РН здесь даже не заморачивались.
Финансирование было таким, что - по воспоминаниям Брауна - «мне приходилось считать каждый пенни». Поэтому наблюдаем такой зоопарк в носителях с дичайшими комбинациями ступ на ЖРД и ТТРД. Лепили из того, что было и хранилось в арсеналах «Редстоуна». Когда Браун стал боссом НАСА, именно с этого момента в программе «Меркурий» стабильно стал использоваться РН Атлас-Д. До этого единственный пуск с Атлас-Д профинансировали военные, так как им нужно было абляционное покрытие для их боеголовок.
Напомню, что программа Джемини официально начата 7 декабря 1961 года.
Немного перечислим этапы, чтобы освежить.
1. Орбитальное маневрирование
2. Управляемый аэродинамический спуск.
3. Парашютная система и схема её введения.
4. Приводнение с косым входом в воду.
5. Стыковка и орбитальное маневрирование состыкованными кораблями (Джемини-Аджена)
6. ВКД [внекорабельная деятельность – прим. редактора]
И много чего другого, что было напрямую завязано именно на полёт к Луне. Так что Кеннеди, сообщивший в своём легендарном выступлении в университете имени Вильяма Марша Райса, Хьюстон, штат Техас, 12 сентября 1962 года сенсационную новость, что они решили лететь на Луну, опоздал, если говорить точно - на 32 годика. Но о том, когда же началась реализация программы - чуть позже.
Немного о терминологии.
Определение. Космическая баллистика — это наука о движении в космическом пространстве различных искусственных объектов.
А теперь внимание! Замечание. Термин «космическая баллистика» получил распространение только в отечественной литературе и является, вообще говоря, не совсем точным. Его появление связано с тем, что в нашей стране изначально разработкой теории движения искусственных спутников стали заниматься баллистики — военные специалисты в области движения реактивных снарядов и разработки артиллерийского вооружения. Создавая новое научное направление, они назвали его привычным термином «баллистика», прибавив к нему определение «космическая» [Иванов, Лысенко, 2004]. В зарубежной науке это научное направление получило название “orbital mechanics”, “flight mechanics” или “astrodynamics”. Соответственно, русские переводы этих терминов («орбитальная механика», «механика полета», «астродинамика») стали употребляться одновременно с термином «космическая баллистика» в качестве его синонимов. Также иногда используются названия «наука о движении искусственных спутников Земли», «прикладная небесная механика», «космическая динамика» и др.
В общем, с терминами надо быть крайне аккуратным, нужно всегда договариваться, что мы понимаем под тем или иным. Лучше обратиться к нескольким первоисточникам и сравнить, что там написано, чтобы избегать путаницы в показаниях.
Теперь обратимся к инженерии и будем слегка окунаться в физику без формул (чтобы не утомлять тех, кто не дружит с языком математики).
Для начала нам надо получить представление о том, как вообще ведётся процесс проектирования РН. Так сказать – принципиально. Открываем профильный учебник (любой, везде написано примерно одно и тоже). В открытом доступе легко можно найти А. Н. КИРИЛИН, Р. Н. АХМЕТОВ, В. И. КУРЕНКОВ «ВЫБОР ОСНОВНЫХ ПРОЕКТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК И ФОРМИРОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНОГО ОБЛИКА РАКЕТ-НОСИТЕЛЕЙ».
Нас интересуют этапы. Открываем страницу 25 и читаем… если коротко:
1. Тактико-техническое задание (ТТЗ), в котором определяются требования (ТТТ)
2. Аванпроект. Основные этапы разработки аванпроекта, связанные с выбором проектного облика РН, следующие:
1. выбор основных проектных характеристик и конструктивного облика (компоновочной схемы) РН;
2. поверочный расчет;
3. уточнение проектных характеристик.
4. разработка тактико-технических требований к проектируемой РН;
5. расчёт характеристической скорости;
6. выбор компонентов топлива;
7. выбор количества ступеней ракеты-носителя, расчет стартовой массы с учетом оптимального распределения масс по ступеням;
8. расчёт предварительных объёмно-габаритных характеристик РН;
9. построение предварительной компоновочной схемы РН;
10. проектный расчёт масс элементов конструкций ракетных блоков;
11. расчёт центра масс и моментов инерции ракеты-носителя;
12. уточнение компоновочной схемы с учетом требований к положению центра давления, отделяющимся элементам и др.
3. ….
И так далее…
Вернёмся назад в историю. Барон фон Браун прибывает в США летом 1945 года. Он вошёл в число тех учёных, для которых Объединённое агентство по целям разведки (англ. Joint Intelligence Objectives Agency, JIOA) США создало фиктивные биографии и удалило упоминания о членстве в НСДАП и о связях с нацистским режимом из открытых записей. Но американцы ему не доверяли и совсем не баловали.
1950 год – после работы с бароном во всяких не очень приятных учреждениях, удостоверившись в его лояльности, его устраивают к военным в проект «Редстоун» - «Красный камень», где он руководит группой специалистов из Пенемюнде (и они всё ещё пребывают в статусе военнопленных). Финансирования ему не дают, но позволяют производить некоторые эксперименты, в особенности если это интересует военных.
Теперь мы подходим к интересному.
1955 год – Браун наконец получает гражданство США, и практически тут же небольшая фирма Рокетдайн получает запрос от ВВС США на создание «очень большого двигателя». Было предложено два варианта - Е-1 и F-1. При этом Е-1 тут же бракуют, потому что F-1 выходит мощнее и подходит под ТТЗ.
1957 год - уже испытание и отработка основных агрегатов.
1959 - первый огневой тест F-1. Четыре года от запроса до готового изделия, для такого агрегата – впечатляет. Зададимся вопросом номер один - зачем ВВС был нужен такой монстр? Ведя поиск в библиотеках университетов США и Европы (пока они ещё были доступны в тех нужных нам разделах), я как-то не встречал упоминаний проектов РН под этот двигатель, кроме Сатурнов.
1960 год – (за год до полёта Гагарина) барон внезапно возглавляет (становится одним из первых лиц) НАСА, и моментально начинается проработка проектов РН серии Сатурн, их было 5 (по нашему учебнику, НАСА занималась пунктом номер 2 «Аванпроект»). Первые четыре проекта предусматривали сборку лунного корабля на орбите, за несколько пусков. С Сатурна-3 впервые упоминается двигатель F-1. Масса лунного корабля на орбите Земли предполагалась от 140 до 300 тонн.
10 января 1962 года окончательно утверждается проект Сатурн-5. Просчитать 5 проектов за 1 год – 2,5 месяца на аванпроект. Снимаю шляпу, мы в восхищении.
Слегка окунёмся в физику – без формул. Чтобы оптимально закинуть груз на орбиту, нам необходимо преодолеть гравитационное поле Земли и сопротивление атмосферы. Если гравитационное поле не сильно меняется от высоты над поверхностью, то вот давление атмосферы падает довольно быстро, и от него можно избавиться, просто поднявшись на определённую высоту. Чем круче траектория, тем быстрее мы избавимся от сопротивления атмосферы. Без сопротивления атмосферы разогнать груз до первой космической уже намного проще. То есть физика нам говорит, что оптимальная траектория будет вертикально вверх, вон из атмосферы, а потом уже разгоняйся сколько душе угодно. Этакая буква Г – ход конём. Забавно. Но реальность диктует свои условия, и «ходом коня» естественно никто не летает.
Задачу выведения считают разными способами, прямым и обратным. Обратный метод, это когда расчёт начинают от полезной нагрузки на целевой орбите, а потом последовательно просчитывают траектории и ступени от последней к первой. Прямой метод – наоборот. Но чаще всего производят итерации чередуя методы, последовательно уточняя характеристики. Кому хочется посчитать и кто дружит с математикой первых курсов ВУЗ-ов, берём учебники, хотя бы тот, что указан выше, для него открываем раздел номер 2 «ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ РАКЕТНОГО ДВИЖЕНИЯ».
Обратим внимание, что к 1960 году все двигатели для Сатурна уже были в металле и были на стадиях испытаний. Двигателям мы уделим внимание в следующей части.
Какие можно сделать предварительные выводы на основании вышеизложенного?
С точки зрения барона фон Брауна, никакой космической гонки не было вовсе. Она была лишь в головах политиков, но не в голове барона.
Барон после прибытия в США и прохождения натурализации убедил высших чиновников, что игра стоит свеч. Допускаю, что это было условием натурализации его и его команды. Веры в мемуары барона насчёт этих событий большой нет, так как не забываем, что над всем этим работала упомянутая выше организация JIOA. Историю любят переписывать в угоду политической конъюнктуре.
Когда барон закончил стадию аванпроекта, когда все двигателя уже были в металле, вот только тогда Кеннеди произнёс свою речь о том, что они решили лететь на Луну.
Итак, какую же дату взять как точку отсчёта лунной программы барона?
1930 – официальное публичное объявление барона, что он собрался на Луну?
1950 – начало работ в «Редстоун»?
1955 – получение бароном гражданства и начало работ по F-1 и J-2?
1958 – начало программ Меркурий - Джемини. Создание отряда астронавтов?
1960 – Назначение барона боссом НАСА и начала работ над Сатурном?
10 января 1962 – утверждение проекта Сатурн-5?
12 сентября 1962 – речь Кеннеди?
Я вот лично немного в замешательстве между второй и третьей датой, 1950 и 1955 годами.
Как обещал, вернёмся к двигателям.
Фирма «Рокетдайн» была сформирована для того, чтобы изучать ракету ФАУ-2 барона фон Брауна и адаптировать движки ФАУ под стандарты, принятые в США. Специалисты по сути занимались тем же, чем занимался Королёв со своей командой, когда ему в руки попали трофейные ФАУ. Компания была довольно мелкая и с низким уровнем финансирования, и, следовательно, с небольшим штатом сотрудников, так как подобные работы считались второстепенными.
Они адаптировали некоторые узлы двигателя ФАУ-2 для МКР [межконтинентальная крылатая ракета - прим. редактора] SM-64 Navaho и весьма преуспели в этом, так как эта крылатая ракета в целом полетела.
Наступил 1955 год.
Компания «Рокетдайн» неожиданно получает запрос на создание очень большого ракетного двигателя. При этом надо отметить, что опыта подобной работы у них изначально не было, и бОльшая часть сотрудников работала по направлению «Навахо».
При этом владельцы компании мгновенно выводят весь штат сотрудников, работающих над проектом «Навахо», в отдельную контору.
Создание ракетного двигателя с нуля требует больших человеческих ресурсов, а как мы помним, «Рокетдайн» и так была небольшая фирма, а большую часть сотрудников вывели в отдельное подразделение.
Потерю основных специалистов восполнили инженеры из Пенемюнде.
Тут надо сделать оговорку. Политика США в использовании вывезенных немецких инженеров и учёных диктовалась соображениями не запятнать себя связями с нацистами, отсюда новые биографии и прочие мероприятия.
Сначала была выдвинута концепция двигателя Е-1, который не удовлетворял требованиям заказчика, а чуть позже - двигателя под литерой F-1. Чуть позже, потому что много документации было привезено немецкими специалистами, и её нужно было пересчитать в стандарты американской промышленности, и именно этот двигатель удовлетворял таинственному техническому заданию.
Одновременно с F-1 разрабатывался второй двигатель - J-2, вакуумник на топливной паре LOX-LH2 (жидкий кислород + жидкий водород). Компоновка у обоих была, казалось бы, примерно одинаковая. Но это только кажется, LH2 накладывает свою печать на всё изделие. Это совершенно другой двигатель.
Если есть сомнения в том, что оба двигателя были отданы «рокетдайнам», просто задайтесь вопросом: как в одно мгновение очень сильно «исхудавшая» персоналом небольшая фирма потянула ДВА (это мягко сказано) проекта одновременно, да ещё и с такой скоростью разработки, от чертежей до реально работающего прототипа четыре года. Деньгами такие вопросы не решаются – нужны человеческие ресурсы, которые на дороге не валяются.
Небольшая сноска про «ДВА (это мягко сказано)». На самом деле проектов реально было ТРИ, а потом увеличилось до четырех. Дело в том, что вакуумник J-2 разрабатывался в двух вариантах, с разным сопловым аппаратом. Первый – это классика «колокольчик», это официальный термин «bell nozzle», переводится как колоколообразное сопло, оно же сопло Лаваля. Второй вариант - «airspike» или «aerospike» (кому как нравится) если дословно «воздушный шип», более инженерно «газовый клин». Габариты и эффективность сопла Лаваля сильно зависят от давления окружающей среды, но этого недостатка лишён газовый клин, и в целом газовый клин физически выигрывает у сопла Лаваля.
Смотрим табличку с характеристиками внизу. Двигатель J-2S — это более поздняя модификация J-2 после того, как Сатурны уже летали. J-2T на том технологическом уровне не смогли довести до ума, там нужны просто другие материалы и технологические решения, ибо тепловая нагрузка на конструкцию много выше чем у «колокольчика», к тому же есть большие вопросы по управлению вектором тяги. К слову сказать, пока что никто ещё не создал подобный серийный двигатель. Илон Маск в недавнем интервью как-то уклончиво сказал, что в его команде идёт подобная работа.
Кому интересно как это всё устроено и работает, гуглим «Г.Г. Гахун. Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей». В этом учебничке есть и упоминание изделий рокетдайнов.
Кому интересен «эйрспайк», гуглим ещё XRS/RS 2200.
XRS 2200, стендовые испытания -
Часть 1
Начнём из далёкого далёко и вспомним Вернера Магнуса Максимильяна фрайхера (так звучит в немецком - барон) фон Брауна. Как и вся тогдашняя немецкая элита, циничный, на 146% прагматичный, умный.
Браун с юношества, как все отпрыски высокопоставленных родителей (отец был, барон, министр ещё с Веймарской республики), вёл обычный для лиц его круга образ жизни. В физике и математике, мягко говоря, не блистал. Барышень соблазнял музицированием, по памяти играл Бетховена и Баха.
Вся эта пастораль продолжалась до тех пор, пока юному богатому баронету не попалась книжка «Ракета для межпланетного пространства» Германа Оберта. Кстати, интересное чтиво. После этой книжки и произошло рождение того самого Брауна, которого мы знаем.
Как и все немцы, Браун был упёртый малый. Он поставил себе цель. В 1930 году поступил в берлинскую высшую техническую школу, где присоединился к группе VfR ( «Verein für Raumschiffahrt», что означает «Общество космических путешествий»).
Юноша упорно шёл к своей цели – «Полёт на Луну», которую он официально публично озвучил, вы не поверите, именно в 1930 году, на презентации Огюста Пикара о полёте в стратосферу. Надеюсь, уважаемый читатель уже начинает понимать, откуда растут ноги и с каких времён.
Шаг за шагом. Первый эксперимент, доказавший, что самолёт, оснащённый только ракетным двигателем, при его включении и работе сохраняет все параметры устойчивости и управляемости, был проведён с истребителем Хейнкель He-112 в 1936 году….
Дальше истории ФАУ. Сократим истерическую справку биографии, прошлое его много где описано.
Браун как нельзя кстати пришёлся ко двору американцам. Начинается космическая гонка. США нужны ракеты чтобы противостоять СССР, Брауну нужен полёт на Луну, и его больше ничего не интересовало, как уже сказано, с 1930 года.
То есть, для Брауна все программы Меркурий (1958-1963), Джемини (1961-1966) — это не космическая гонка с СССР типа кто вперёд, это так нам рассказывают политики и прочие невежды, это была планомерная экспериментальная работа и отработка этапов полёта, которые потом использовались на Аполлонах.
Из русской википедии:
Программа Меркурий была разделена на несколько подпрограмм, каждая из которых имела четко выраженную цель. Запуски производились до тех пор, пока поставленная задача не была выполнена.
Как мы видим, в этой программе основной целью была доставка существа на орбиту и обратно – в живом виде. РН здесь даже не заморачивались.
Финансирование было таким, что - по воспоминаниям Брауна - «мне приходилось считать каждый пенни». Поэтому наблюдаем такой зоопарк в носителях с дичайшими комбинациями ступ на ЖРД и ТТРД. Лепили из того, что было и хранилось в арсеналах «Редстоуна». Когда Браун стал боссом НАСА, именно с этого момента в программе «Меркурий» стабильно стал использоваться РН Атлас-Д. До этого единственный пуск с Атлас-Д профинансировали военные, так как им нужно было абляционное покрытие для их боеголовок.
Напомню, что программа Джемини официально начата 7 декабря 1961 года.
Немного перечислим этапы, чтобы освежить.
1. Орбитальное маневрирование
2. Управляемый аэродинамический спуск.
3. Парашютная система и схема её введения.
4. Приводнение с косым входом в воду.
5. Стыковка и орбитальное маневрирование состыкованными кораблями (Джемини-Аджена)
6. ВКД [внекорабельная деятельность – прим. редактора]
И много чего другого, что было напрямую завязано именно на полёт к Луне. Так что Кеннеди, сообщивший в своём легендарном выступлении в университете имени Вильяма Марша Райса, Хьюстон, штат Техас, 12 сентября 1962 года сенсационную новость, что они решили лететь на Луну, опоздал, если говорить точно - на 32 годика. Но о том, когда же началась реализация программы - чуть позже.
Немного о терминологии.
Определение. Космическая баллистика — это наука о движении в космическом пространстве различных искусственных объектов.
А теперь внимание! Замечание. Термин «космическая баллистика» получил распространение только в отечественной литературе и является, вообще говоря, не совсем точным. Его появление связано с тем, что в нашей стране изначально разработкой теории движения искусственных спутников стали заниматься баллистики — военные специалисты в области движения реактивных снарядов и разработки артиллерийского вооружения. Создавая новое научное направление, они назвали его привычным термином «баллистика», прибавив к нему определение «космическая» [Иванов, Лысенко, 2004]. В зарубежной науке это научное направление получило название “orbital mechanics”, “flight mechanics” или “astrodynamics”. Соответственно, русские переводы этих терминов («орбитальная механика», «механика полета», «астродинамика») стали употребляться одновременно с термином «космическая баллистика» в качестве его синонимов. Также иногда используются названия «наука о движении искусственных спутников Земли», «прикладная небесная механика», «космическая динамика» и др.
В общем, с терминами надо быть крайне аккуратным, нужно всегда договариваться, что мы понимаем под тем или иным. Лучше обратиться к нескольким первоисточникам и сравнить, что там написано, чтобы избегать путаницы в показаниях.
Теперь обратимся к инженерии и будем слегка окунаться в физику без формул (чтобы не утомлять тех, кто не дружит с языком математики).
Для начала нам надо получить представление о том, как вообще ведётся процесс проектирования РН. Так сказать – принципиально. Открываем профильный учебник (любой, везде написано примерно одно и тоже). В открытом доступе легко можно найти А. Н. КИРИЛИН, Р. Н. АХМЕТОВ, В. И. КУРЕНКОВ «ВЫБОР ОСНОВНЫХ ПРОЕКТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК И ФОРМИРОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНОГО ОБЛИКА РАКЕТ-НОСИТЕЛЕЙ».
Нас интересуют этапы. Открываем страницу 25 и читаем… если коротко:
1. Тактико-техническое задание (ТТЗ), в котором определяются требования (ТТТ)
2. Аванпроект. Основные этапы разработки аванпроекта, связанные с выбором проектного облика РН, следующие:
1. выбор основных проектных характеристик и конструктивного облика (компоновочной схемы) РН;
2. поверочный расчет;
3. уточнение проектных характеристик.
4. разработка тактико-технических требований к проектируемой РН;
5. расчёт характеристической скорости;
6. выбор компонентов топлива;
7. выбор количества ступеней ракеты-носителя, расчет стартовой массы с учетом оптимального распределения масс по ступеням;
8. расчёт предварительных объёмно-габаритных характеристик РН;
9. построение предварительной компоновочной схемы РН;
10. проектный расчёт масс элементов конструкций ракетных блоков;
11. расчёт центра масс и моментов инерции ракеты-носителя;
12. уточнение компоновочной схемы с учетом требований к положению центра давления, отделяющимся элементам и др.
3. ….
И так далее…
Вернёмся назад в историю. Барон фон Браун прибывает в США летом 1945 года. Он вошёл в число тех учёных, для которых Объединённое агентство по целям разведки (англ. Joint Intelligence Objectives Agency, JIOA) США создало фиктивные биографии и удалило упоминания о членстве в НСДАП и о связях с нацистским режимом из открытых записей. Но американцы ему не доверяли и совсем не баловали.
1950 год – после работы с бароном во всяких не очень приятных учреждениях, удостоверившись в его лояльности, его устраивают к военным в проект «Редстоун» - «Красный камень», где он руководит группой специалистов из Пенемюнде (и они всё ещё пребывают в статусе военнопленных). Финансирования ему не дают, но позволяют производить некоторые эксперименты, в особенности если это интересует военных.
Теперь мы подходим к интересному.
1955 год – Браун наконец получает гражданство США, и практически тут же небольшая фирма Рокетдайн получает запрос от ВВС США на создание «очень большого двигателя». Было предложено два варианта - Е-1 и F-1. При этом Е-1 тут же бракуют, потому что F-1 выходит мощнее и подходит под ТТЗ.
1957 год - уже испытание и отработка основных агрегатов.
1959 - первый огневой тест F-1. Четыре года от запроса до готового изделия, для такого агрегата – впечатляет. Зададимся вопросом номер один - зачем ВВС был нужен такой монстр? Ведя поиск в библиотеках университетов США и Европы (пока они ещё были доступны в тех нужных нам разделах), я как-то не встречал упоминаний проектов РН под этот двигатель, кроме Сатурнов.
1960 год – (за год до полёта Гагарина) барон внезапно возглавляет (становится одним из первых лиц) НАСА, и моментально начинается проработка проектов РН серии Сатурн, их было 5 (по нашему учебнику, НАСА занималась пунктом номер 2 «Аванпроект»). Первые четыре проекта предусматривали сборку лунного корабля на орбите, за несколько пусков. С Сатурна-3 впервые упоминается двигатель F-1. Масса лунного корабля на орбите Земли предполагалась от 140 до 300 тонн.
10 января 1962 года окончательно утверждается проект Сатурн-5. Просчитать 5 проектов за 1 год – 2,5 месяца на аванпроект. Снимаю шляпу, мы в восхищении.
Слегка окунёмся в физику – без формул. Чтобы оптимально закинуть груз на орбиту, нам необходимо преодолеть гравитационное поле Земли и сопротивление атмосферы. Если гравитационное поле не сильно меняется от высоты над поверхностью, то вот давление атмосферы падает довольно быстро, и от него можно избавиться, просто поднявшись на определённую высоту. Чем круче траектория, тем быстрее мы избавимся от сопротивления атмосферы. Без сопротивления атмосферы разогнать груз до первой космической уже намного проще. То есть физика нам говорит, что оптимальная траектория будет вертикально вверх, вон из атмосферы, а потом уже разгоняйся сколько душе угодно. Этакая буква Г – ход конём. Забавно. Но реальность диктует свои условия, и «ходом коня» естественно никто не летает.
Задачу выведения считают разными способами, прямым и обратным. Обратный метод, это когда расчёт начинают от полезной нагрузки на целевой орбите, а потом последовательно просчитывают траектории и ступени от последней к первой. Прямой метод – наоборот. Но чаще всего производят итерации чередуя методы, последовательно уточняя характеристики. Кому хочется посчитать и кто дружит с математикой первых курсов ВУЗ-ов, берём учебники, хотя бы тот, что указан выше, для него открываем раздел номер 2 «ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ РАКЕТНОГО ДВИЖЕНИЯ».
Обратим внимание, что к 1960 году все двигатели для Сатурна уже были в металле и были на стадиях испытаний. Двигателям мы уделим внимание в следующей части.
Какие можно сделать предварительные выводы на основании вышеизложенного?
С точки зрения барона фон Брауна, никакой космической гонки не было вовсе. Она была лишь в головах политиков, но не в голове барона.
Барон после прибытия в США и прохождения натурализации убедил высших чиновников, что игра стоит свеч. Допускаю, что это было условием натурализации его и его команды. Веры в мемуары барона насчёт этих событий большой нет, так как не забываем, что над всем этим работала упомянутая выше организация JIOA. Историю любят переписывать в угоду политической конъюнктуре.
Когда барон закончил стадию аванпроекта, когда все двигателя уже были в металле, вот только тогда Кеннеди произнёс свою речь о том, что они решили лететь на Луну.
Итак, какую же дату взять как точку отсчёта лунной программы барона?
1930 – официальное публичное объявление барона, что он собрался на Луну?
1950 – начало работ в «Редстоун»?
1955 – получение бароном гражданства и начало работ по F-1 и J-2?
1958 – начало программ Меркурий - Джемини. Создание отряда астронавтов?
1960 – Назначение барона боссом НАСА и начала работ над Сатурном?
10 января 1962 – утверждение проекта Сатурн-5?
12 сентября 1962 – речь Кеннеди?
Я вот лично немного в замешательстве между второй и третьей датой, 1950 и 1955 годами.
Как обещал, вернёмся к двигателям.
Фирма «Рокетдайн» была сформирована для того, чтобы изучать ракету ФАУ-2 барона фон Брауна и адаптировать движки ФАУ под стандарты, принятые в США. Специалисты по сути занимались тем же, чем занимался Королёв со своей командой, когда ему в руки попали трофейные ФАУ. Компания была довольно мелкая и с низким уровнем финансирования, и, следовательно, с небольшим штатом сотрудников, так как подобные работы считались второстепенными.
Они адаптировали некоторые узлы двигателя ФАУ-2 для МКР [межконтинентальная крылатая ракета - прим. редактора] SM-64 Navaho и весьма преуспели в этом, так как эта крылатая ракета в целом полетела.
Наступил 1955 год.
Компания «Рокетдайн» неожиданно получает запрос на создание очень большого ракетного двигателя. При этом надо отметить, что опыта подобной работы у них изначально не было, и бОльшая часть сотрудников работала по направлению «Навахо».
При этом владельцы компании мгновенно выводят весь штат сотрудников, работающих над проектом «Навахо», в отдельную контору.
Создание ракетного двигателя с нуля требует больших человеческих ресурсов, а как мы помним, «Рокетдайн» и так была небольшая фирма, а большую часть сотрудников вывели в отдельное подразделение.
Потерю основных специалистов восполнили инженеры из Пенемюнде.
Тут надо сделать оговорку. Политика США в использовании вывезенных немецких инженеров и учёных диктовалась соображениями не запятнать себя связями с нацистами, отсюда новые биографии и прочие мероприятия.
Сначала была выдвинута концепция двигателя Е-1, который не удовлетворял требованиям заказчика, а чуть позже - двигателя под литерой F-1. Чуть позже, потому что много документации было привезено немецкими специалистами, и её нужно было пересчитать в стандарты американской промышленности, и именно этот двигатель удовлетворял таинственному техническому заданию.
Одновременно с F-1 разрабатывался второй двигатель - J-2, вакуумник на топливной паре LOX-LH2 (жидкий кислород + жидкий водород). Компоновка у обоих была, казалось бы, примерно одинаковая. Но это только кажется, LH2 накладывает свою печать на всё изделие. Это совершенно другой двигатель.
Если есть сомнения в том, что оба двигателя были отданы «рокетдайнам», просто задайтесь вопросом: как в одно мгновение очень сильно «исхудавшая» персоналом небольшая фирма потянула ДВА (это мягко сказано) проекта одновременно, да ещё и с такой скоростью разработки, от чертежей до реально работающего прототипа четыре года. Деньгами такие вопросы не решаются – нужны человеческие ресурсы, которые на дороге не валяются.
Небольшая сноска про «ДВА (это мягко сказано)». На самом деле проектов реально было ТРИ, а потом увеличилось до четырех. Дело в том, что вакуумник J-2 разрабатывался в двух вариантах, с разным сопловым аппаратом. Первый – это классика «колокольчик», это официальный термин «bell nozzle», переводится как колоколообразное сопло, оно же сопло Лаваля. Второй вариант - «airspike» или «aerospike» (кому как нравится) если дословно «воздушный шип», более инженерно «газовый клин». Габариты и эффективность сопла Лаваля сильно зависят от давления окружающей среды, но этого недостатка лишён газовый клин, и в целом газовый клин физически выигрывает у сопла Лаваля.
Смотрим табличку с характеристиками внизу. Двигатель J-2S — это более поздняя модификация J-2 после того, как Сатурны уже летали. J-2T на том технологическом уровне не смогли довести до ума, там нужны просто другие материалы и технологические решения, ибо тепловая нагрузка на конструкцию много выше чем у «колокольчика», к тому же есть большие вопросы по управлению вектором тяги. К слову сказать, пока что никто ещё не создал подобный серийный двигатель. Илон Маск в недавнем интервью как-то уклончиво сказал, что в его команде идёт подобная работа.
Кому интересно как это всё устроено и работает, гуглим «Г.Г. Гахун. Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей». В этом учебничке есть и упоминание изделий рокетдайнов.
Кому интересен «эйрспайк», гуглим ещё XRS/RS 2200.
XRS 2200, стендовые испытания -
Отредактировано: Technik - 20 сен 2024 19:02:19
ОТВЕТЫ (12)
|
|
Technik ( Слушатель ) |
| 20 сен 2024 18:47:37 |
Цитата: Technik от 20.09.2024 18:43:34
Часть 2.
Оба двигателя для Сатурна были настолько необычны для своего времени, что многие не верили в возможность их создания. Но расчёты показывали, что, как ни парадоксально это звучит, большой ракетный двигатель легче охлаждать. Большие размеры позволяли изготовить колокольчик сопла из трубок достаточного диаметра, чтобы обеспечить циркуляцию LOX нужного объёма и нужной скорости. Подобрать материал трубок и способ пайки уже дело техники. Выведение газа газогенератора в колокольчик сопла позволило не только увеличить длину самого колокольчика, но и создать завесу более холодным газом - 800 градусов против 3000 из КС [камера сгорания – прим. редактора].
В чём смысл удлинения колокольчика? Дело в том, что при истечении газа из КС в сопло Лаваля, скорость газа по мере приближения к срезу сопла растёт, а вот давление падает – уравнение Бернулли. Если колокольчик сопла будет очень длинным, то в какой-то момент давление станет меньше атмосферного, и поток просто оторвёт от стенки, что чревато возникновением ударных волн и разрушением двигателя. С высотой давление падает, и, следовательно, для оптимальной работы необходимо наоборот увеличивать длину колокольчика, чтобы сохранить эффективность. С точки зрения инженерии мы не можем сделать так, чтобы колокольчик сопла удлинялся во время полёта ракеты по мере падения атмосферного давления.
Таким образом, сопла Лаваля, можно сказать, ведут себя как воздушные винты фиксированного шага. С ростом скорости и высоты теряют свою эффективность – вырождаются. А вот схема «газового клина» ведёт себя как винт изменяемого шага.
Но вернёмся к F-1. Большой двигатель оказалось легче охлаждать, за счёт выведения газа от газогенератора можно увеличить длину сопла сопловой насадкой. Оставалась проблема стабильной работы КС. В целом КС - это просто некий замкнутый объём с отверстием выхлопа, в котором специальным устройством смешивается топливная пара и происходит процесс горения. Смешивающее устройство за сходство часто обзывают «лейкой для душа», сокращённо просто – «лейка». Но схема его не так проста, как кажется. Чтобы обеспечить максимальную смешиваемость компонентов, там просверлено множество отверстий под определённым углом таким образом, чтобы струйка топлива из одного отверстия встречалась со струйкой окислителя из отверстия рядом под определённым углом. Чем менее острый угол (до определённого предела), тем лучше смешиваются компоненты в разбивающихся друг об друга струйках. Чем больше пар таких отверстий, тем также лучше смешивание.
Подобрать количество отверстий, нужное давление, направление смешивания и так далее – это очень нетривиальная задача. Надеюсь, читатель уже начинает понимать, насколько сложен агрегат смешивания несмотря на кажущуюся с вида простоту «лейки для душа».
Фото фрагмента «injector plate», она же «лейка для душа».
Дальше в камере сгорания происходит интересный процесс. Рассказываю максимально просто, да простят меня профильные специалисты. Если кто-то сможет объяснить лучше – милости просим.
Рассмотрим для двух отверстий - подачи LOX и керосина, после смешивания компонентов происходит их сгорание, в момент вспышки возникает давление газа сгоревших компонентов, которое также действует как противодавление на отверстия подачи компонентов. Скорость потока компонентов в этот момент падает. При этом следует понимать, что объёмный расход керосина и объемный расход кислорода для оптимального горения разный. Керосина надо меньше. Происходит как бы локальное «запирание» подачи компонентов. После того как давление газа сгоревших компонентов упало, идёт новый впрыск. Вот так возникает пульсация горения.
Это большая проблема ракетных двигателей – пульсации. Высокочастотные, низкочастотные, разные. Накладывание их может приводить к резонансным эффектам и разрушению двигателя. На маленькой «лейке» добиться уменьшения пульсаций до уровня, при котором они не разрушают двигатель, сложно, но не настолько сложно как на большой.
При разработке советских РД пришли к решению увеличения количества камер сгорания на одном турбоагрегате. Бригада фон Брауна нашла решение, по сути, аналогичное, но вместо того, чтобы делать много КС, она разделила лейку на сектора специальными стенками. Высота стенки немного больше, чем толщина слоя смешивания и начала горения. Таким способом получили много изолированных сегментов в одном корпусе. Следующим фактором, который сыграл бригаде на руку, было то, что корпус большой КС пришлось делать из нескольких элементов с крышками на болтах. Пока боролись с быстрой саморазборкой двигателя на стенде, этот момент не проявлялся, но когда нашли решение с сегментированием лейки, вот тогда инженеры оценили неожиданное инженерное везение.
Вы ещё не догадались? Крышка КС на болтах! Можно было провести испытание, открутить крышку, заменить лейку на новый образец, закрутить крышку, и испытывай по новой. Снимай параметры. Доводи конструкцию лейки, не изготавливая новый двигатель, со всеми сопутствующими снятиями со стенда, установки нового на стенд и так далее.
Таким образом двигатель доводился до технического совершенства. Инженеры имитировали возникновение ударных волн с помощью небольших пиропатронов и добились того, чтобы процесс горения самостабилизировался даже после внешнего воздействия.
Но всё же двигатель не был надёжен. Подводили турбоагрегаты и прочие обвесы. На двигателе внедрили средства автоматического контроля параметров, если двигатель выходил на нештатный режим, автоматика его отключала. В большей мере это проявлялось на центральном двигателе из пятёрки. Как у F-1, так и у J-2 обуславливалось это тем, что этот двигатель был окружён соседними, как следствие - нарушение теплового баланса и перекрёстные влияния крайних двигателей.
Но так как при отказе одного на четырёх можно было продолжать полёт, просто увеличивая время работы оставшихся, ситуация не считалась нештатной.
Итог – отработка F-1 в общей сложности заняла 9 лет, что в общем вписывается в средние параметры для нового изделия такого класса. Архив документации на F-1 лежит в свободном доступе –
https://archive.org/details/rocketdyne-f-1-manuals
К вопросу о том могут ли американцы воссоздать F-1. Думаю, вопрос лежит только в области целесообразности этого действия. Вот статья, где инженеры повторили газогенератор F-1
https://arstechnica.com/science/2013/04/how-nasa-brought-the-monstrous-f-1-moon-rocket-back-to-life/
Добавим немного динамики в наше повествование.
Решая задачи оптимальной траектории выведения впечатляюще тяжёлого аппарата на орбиту, была выбрана схема с холодным джеттисоном. Прикольное словечко из английского jettison, означает «сброс». В данном случае сброс первой ступени.
Пятёрка F-1 разгоняла всю конструкцию до высоты 70 км. После отключения двигателей срабатывали взрыв-болты отделяя первую ступень, далее носитель ориентировался по тангажу уменьшая угол к поверхности планеты, зажигались небольшие ТТРД малой тяги сверху первой ступени, чтобы её притормозить, а на второй ступени восьмёрка, располагавшаяся внизу, отрабатывала, чтобы осадить в баках LOX-LH2, и пока ТТРД второй ступени работали, производился запуск газогенераторов пятерки J-2 второй ступени и непосредственно пуск двигателей.
Внимательный читатель задаст естественный вопрос – зачем такие сложности? Ответ на поверхности – барон таким образом приблизился к исполнению «хода конём», о чём я писал ранее. Всё действие происходило за несколько секунд.
Забавный момент… Если вспомнить худ-фильм «Аполлон-13», в сцене разделения, наверное для того, чтобы добавить драматизма, астронавты в момент выключения двигателей первой ступени зачем-то пытаются достать головой до приборной панели, а потом радостно впечатываются назад в ложементы. Киноделы решили, что раз двигатели называются «тормозными», то они тормозят корабль на этом этапе. На то и худ-фильм, чтобы домохозяйки хватались за сердца в переживаниях.
Раз уж мы вспомнили про этот фильм, то в нём же есть эпизод, когда экипаж Тома Хэнкса перед стартом обклеивался медицинскими датчиками, примерно 28-я минута фильма (специально нашёл)
https://moviesjoy.plus/watch-movie/watch-apollo-13-19443.5349268
«А-а, Гюнтар Вент… Я думаю, где же Гюнтар Вент? … Джим… ты гуляйт по Луне?... я-я, я-я…» - как раз обыгрывался момент с ребятами из Пенемюнде, которые, получается, ещё и медициной занимались.
Занятно ещё другое - такое же разделение предполагала команда SpaceX для своего старшипа, но всё-таки пошли по пути горячего разделения, хотя это прибавило конструкции примерно 10 тонн веса (столько весит кольцо горячего разделения, которое после разделения сбрасывается). Возможно, они таки снова предпримут попытку холодного, но сведений из этой конторы нет. Так как они хотят ловить ступу руками мехазиллы в том месте, откуда стартовали, ступень не должна далеко улетать по направлению полёта, иначе просто не дотянет до площадки с мехазиллой.
Вернёмся к динамике. Астро!динамике.
Третья ступень с одним двигателем J-2 (за два включения) придавала себе и полезной нагрузке скорость, достаточную для ухода от Земли к Луне. Это означает, что после выработки топлива она летела вместе с кораблём к Луне. Если полезная нагрузка корректировала своё движение и тормозила возле Луны (не забываем про гравитационное ускорение, которое увеличивает скорость аппарата при подходе к Луне) чтобы выйти на круговую орбиту вокруг неё, то третью ступень изначально никто не тормозил. Пытливый читатель безусловно задаст вопрос - куда же она девалась?
Незамедлительно отвечаем, вот сюда – https://ru.wikipedia.org/wiki/J002E3
Но потом решили не засорять пространство, нам же ещё летать и летать, потому озаботились сведением третьих ступеней с падением их на Луну (начиная с А-12, которую уронить не удалось, первые улетали на гелиоцентрику). Заодно можно и сейсмику Луны померить. Но одна (или несколько, но точного подтверждения на этот счёт нет, так как НАСА перестала следить за ступенями, ушедшими от Земли после завершения программы), так и осталась орбитальным памятником мечте барона фон Брауна. (Книжка в тему: Космические аппараты. Под общ. ред. К. П. Феоктистова. К71 М.: Воениздат, 1983.-319 с. Смотреть «3.2. Этапы и схемы полёта»).
Вернёмся к Сатурнам. Для отработки полезной нагрузки, которая отправится к Луне, решено было использовать более дешёвую ракету. Ну в самом деле, не гонять же целый Сатурн-5 для этого. В качестве дешёвой ракеты подошёл проект Сатурн-1. Ракета была оснащена двигателями Н-1 на первой ступени и RL-10 на второй. Позднее, когда Рокетдайны довели до ума J-2, уже оснащённый ими носитель переименовали в Сатурн-1Б.
Первые пуски Сатурн-1 были довольно примечательными.
Самый первый старт был суборбитальным, работала только первая ступень. Остальное было заполнено водой вместо полезной нагрузки.
2-й – 3-й полёты также были суборбитальными, но представляют, по крайней мере для меня, дичайший интерес. Проект назывался «Highwater», дословно «высокая вода». Что об этом известно - да практически ничего.
В первом полёте эксперимента «высокой воды» 86 тонн воды разом подорвали на высоте 105 км.
Во втором полёте 87 тонн воды подорвали на высоте 167 км. Мне не удалось почитать оригинальные документы о целях и задачах столь странного эксперимента. Официально NASA сообщает:
«This was an uncrewed test flight of the Saturn 1 (SA-3) booster. The Saturn 1st stage carried upper stages filled with 23,000 gallons of water on a sub-orbital flight to a peak altitude of 167 km, 4 minutes 53 seconds after launch. At this point it was detonated by radio command, releasing the water into the ionosphere where it formed a massive cloud of ice particles several km in diameter. This cloud experiment, Project High Water II, was hoped to provide data on atmospheric physics but poor telemetry made the results questionable. The flight verification tests were all met. This was the third flight of the Saturn 1 booster and the first flight with a fully fueled first stage.» (Источник https://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/spacecraft/display.action?id=SATURNSA3 )
(Вольный перевод: это было беспилотное испытание первой ступени Сатурн-1. Первая ступень подняла заполненные 23-мя тысячами галлонов воды верхние ступени [вообще ракета двухступенчатая, почему использовано множественное число – непонятно…] на высоту 167 км через 4 минуты 53 секунды после отрыва. После чего по радиокоманде с земли был произведен подрыв для распыления воды в ионосферу. Вода образовала огромное облако диаметром несколько километров, состоящее из ледяных частиц. Этот эксперимент должен был дать данные по физике атмосферы, но плохая телеметрия сделала их сомнительными. Это был третий полёт Сатурн-1, и первый, когда первая ступень была полностью заправлена.)
И всё… Но чутьё подсказывает, что тут что-то не чисто, и распыление воды в ионосфере носило скорее всего какую-то военную цель (были ли подобные пуски позднее - надо разузнать, если нет, то цель эксперимента не подтвердилась, ну и хорошо).
|
|
Technik ( Слушатель ) |
| 20 сен 2024 18:53:35 |
Цитата: Technik от 20.09.2024 18:47:37
Часть 3.
Для отработки элементов корабля Аполлон опять использовался небольшой носитель «Маленький Джо-2», которым Браун часто использовал в проекте «Редстоун». С помощью него отрабатывали систему аварийного спасения САС, которой впоследствии будет оснащён командный модуль Аполлона.
Также производились пуски Сатурн-1, в которых вели отработку уже компоновки корабля, велись замеры аэродинамики полёта, отрабатывались системы ориентации корабля, так как полёты были уже орбитальные. Маркировались корабли как Модель и номер (пример «Аполлон Модель 3»), всего было запущено 5 моделей.
Всё это продолжалось с 1964 по начало 1966 года. Весь 1966 год велась отработка третьей ступени Сатурна-5 в связке с кораблём. Политический истеблишмент США был напуган успехами СССР в космосе, потому всячески торопил барона ускориться.
1966 год. Начались беспилотные испытания связки «третья ступень-корабль» с двигателем J-2. Носителем выступал, как мы понимаем, уже Сатурн-1Б, вторая ступень которого должна была стать (без изменений) третьей ступенью Сатурна-5. Было проведено три испытания. Первый макет - суборбиталка с отработкой управляющих связей корабля и РН, с отделением и приземлением командного модуля.
Второй запуск был примечателен, отрабатывался этап повторного зажигания J-2 в условиях невесомости. Как мы помним, третья ступень должна была зажигаться 2 раза. Теперь обратим внимание на следующий текст:
«Эксперимент по закрытию клапана бака жидкого кислорода привел к увеличению давления в водородном баке. После сброса давления в кислородном баке, когда был закрыт клапан, кислород продолжал испаряться. Вероятно, при перепаде давления между баками в 39,4 фунта на квадратный дюйм (272 кПа) не выдержала разделяющая их переборка, как это было в наземном испытании.
Разрушение, по-видимому, произошло, когда ступень пролетала зону двухминутной потери связи между Центром Управления и станцией слежения на Тринидаде. Радарное изображение с тринидадской станции показало вместо S-IVB большое количество обломков, связь установить не удалось.»
NASA пришло к заключению, что искра или давление воспламенили топливо, что привело к взрыву. Несмотря на разрушение баков, полёт признали успешным. Были достигнуты все главные цели и подтверждена концепция проекта 500-й версии ступени S-IVB. В сентябре компания Дуглас, разработчик S-IVB, объявила, что ступень готова к эксплуатации и может использоваться на Сатурне-5 для полёта человека на Луну.
Пока просто запомним – «разрушение баков».
Политики наседают – быстрее-быстрее. Это чувствуется.
Третий запуск был с уже окончательно сформированным обликом корабля Аполлон, правда, в нём не были установлены ложементы для экипажа, вместо них была контрольно-измерительная аппаратура. Запуск был суборбитальным с апогеем в 1128 км. Сейчас тестовый корабль экспонируется на авианосце «Хорнет» (город Аламида, Калифорния), том самом, что подбирал приводнявшиеся капсулы в море, авианосец ныне превращён в музей.
Сделаем промежуточный вывод. САС полностью отработана на «Маленьком Джо-2». На Сатурн-1/1Б отработана ступень 3 РН Сатурна-5 в связке с кораблём Аполлон. Работы заняли полных 5 лет, проведено 20 лётных испытаний. На конец 1966 года велись работы по лунному модулю и заканчивались работы по первой ступени Сатурн-5, двигатели для которой уже практически дошли до нужной кондиции. Дата первого беспилотного пуска Сатурн-5 была запланирована на конец октября 1967 года. Планировалось два беспилотных пуска, чтобы подтвердить работоспособность всей связки Сатурн-5 и командного модуля Аполлон.
Посчитаем: с 1955 года прошло 12 лет активной работы (если считать с 1950-го, то все 17), которые привели барона к Сатурн-5 и кораблю Аполлон (без лунного модуля).
Немного политического закулисья.
1967 год близился к концу. Как мы помним, с начала фактического начала реализации лунной программы прошло 12 (или 17, если от 1950) лет, с начала официального объявления Джоном Кеннеди (12 сентября 1962-го) проходит ровно 5 лет. СССР на весь мир хвастается успехами. А что в США? Единственным успехом в противостоянии – первая в мире стыковка Джемини-8 и корабля-мишени Аджена-8. Командиром был Армстронг, тот самый. Конгресс требует отчёта за потраченные деньги у администрации Джонсона. От Брауна требуют обещанные результаты.
20 сентября 1967 года все руководящие сотрудники НАСА, имевшие отношение к программе «Аполлон», собрались в Вашингтоне. Политики наседали на прекращении программы (это на финальной-то стадии… вообще типичная история, когда финансисты не понимают инженеров), барон и компания с цифрами и логикой, уговорами, в конце концов, уговаривают политиков и утверждается документ с планом полётов:
Сроки выполнения каждого полёта не оговариваются, но неофициально Джонсон даёт крайний срок - два года на всё. На эти два года сохраняется финансирование в том объёме, который запрашивает команда барона. Это была далеко не первая встреча такого плана, но она была решающей.
Команда вынуждена торопиться. Энтузиазма это не прибавляет, так как проблем остаётся много. Совершенно не готов лунный модуль.
Надо понимать, что за кулисами ругань за деньги продолжилась, и руководство НАСА вместо того чтобы заниматься делом, продолжало периодически ездить на подобные встречи, а также приходилось проводить экскурсии для любопытствующих политиков.
Ранее, на фоне ровно такого же мероприятия в Вашингтоне с участием Армстронга (да, того самого, которого делегировали как представителя отряда астронавтов), происходит трагедия на тренировке 27 января 1967 года. Гибнет экипаж Гриссом – Уайт - Чаффи.
Вот тут начинается неразбериха с обозначением кораблей и их нумерацией.
Дело в следующем. По заключенным контрактам, семьям погибших ничего не полагается, так как это был не полёт, а тренировка на Земле в пустой ракете. При этом один из членов экипажа, Роджер Чаффи, ещё ни разу не летал и не имел права носить звание астронавта. Руководство решает проявить благородство, вызывают юристов. Те предлагают объявить о том, что ракета готовилась к запуску, тем самым Чаффи получал посмертно звание астронавта, и семьям погибших по условиям контракта назначается пенсия.
Официально тестовый корабль AS-204 переименовывается в Аполлон-1. Соответственно командные модули, побывавшие в космосе по программе AS-20X, таких было два, получают обозначения Аполлон-2 и 3.
Соответственно отсчёт миссий на финальной стадии начинается с Аполлон-4.
На миссию А планируется два беспилотных суборбитальных полёта (апогей почти 17000 км) полной сборки Сатурн-5. Почему суборбитальных? – для измерений этого достаточно, зачем тратить время на витки вокруг планеты.
Итак, первый беспилотный полёт в рамках миссии А должен был осуществить Аполлон-4 (по новому обозначению). И это был дебют Сатурн-5 и стартового комплекса номер 39 на мысе «Канаверал» (не забываем о том, сколько идёт строительство всей инфраструктуры «нулевой ступени» и что денег на это тратится на порядок больше, чем на производство всего запускаемого. Надо было бы остановится ещё и на создании этих комплексов, но у нас всего лишь маленькое эссе, а не многотомное исследование).
Ракету вывозят на старт, заправляют и она 3 (ТРИ!!!) дня стоит заправленная, что называется, «под парами». За это время тестируется как сама ракета, так и все системы стартового комплекса на все нештатные ситуации, которые можно было придумать. Надо отметить – опасное, ОЧЕНЬ ОПАСНОЕ, мероприятие.
9 ноября 1967 года в 12:00 по UTC ракета отрывается от стартового стола. Весь полёт занял чуть более 8 часов. Всё прошло практически штатно, мелкие эксцессы не в счёт, на то он и испытательный пуск.
Опустим, что творилось с 1967 по 1969 год, хотя это очень интересно, перейдём сразу к первой высадке.
Экипаж А-11 сформировался достаточно случайно. В том числе имело место быть такое событие.
Дональд Слейтон (командир отряда астронавтов) предлагал Фрэнку Борману и его экипажу осуществить первую посадку на Луну вместо Армстронга и Олдрина, но тот отказался. 9 января 1969 года на пресс-конференции Борман заявил, что полёт на «Аполлоне-8» был для него последним (до этого он пообещал жене и детям больше не летать в космос), тем самым публично отказавшись от шансов стать первым на Луне. В тот же день экипаж Армстронга был назван основным экипажем «Аполлона-11».
Есть мнение, что Борман струсил, а, значит, на то были достаточно веские основания, ведь ребята, в отряде астронавтов были далеко не робкого десятка.
Я не буду приводить красочных описаний посадки лунного модуля. Опишем то, чего не говорят.
После прилунения экипаж занялся тем, что стал проводить имитацию предстартовой подготовки. Это была инициатива Олдрина, и надо сказать, что больше ни один из экипажей этим не занимался. Закончив с этим бессмысленным занятием, наконец-то решились открыть люк и покинуть борт. После получения разрешения на ВКД экипаж начал готовить скафандры. Подключили ранцы обеспечения и проверили на герметичность. Вся процедура заняла более 4-х часов, что было значительно дольше, чем при тренировках на Земле. Стравливание давления из кабины длилось 11 минут. После чего был открыт люк наружу.
Армстронг стал задом выползать из тесного люка. Олдрин командовал, а Армстронг застрял. Повторялась ситуация с Леоновым. Ноги скользили по наклонной площадочке снаружи, не давая зацепится, а руками он не мог ни вытолкнуться, ни подтянуться назад. Тело вертелось в громоздком скафандре, который застрял раздувшимися чуть больше, чем предполагалось, плечевыми сочленениями. Вернее, если бы поверх скафандра не был надет защитный костюм белого цвета, он бы пролез, а так защитный костюм пошёл складками, которые и распёрли Армстронга в люке.
Трудно сказать, как бы выкрутился Армстронг, если бы был один. Олдрин, видя такое дело и понимая, что согнуться и помочь командиру он тоже никак не может, мгновенно принимает решение вытолкнуть Армстронга наружу ногами. Он аккуратно продавливает одно плечо командира, а потом Армстронг уже и сам извернулся. ЦУПу про инцидент не докладывали, слышалось в эфире лишь кряхтение обоих и команды Олдрина, как лучше повернуться. Армстронг с перепугу тут же производит попытку залезть назад. «По шерсти» наружная защита скафандра легко пускает Армстронга назад в модуль. Экипаж облегчённо выдохнул. Пульс у обоих зашкаливал.
Отдышавшись, Армстронг снова лезет наружу, Олдрин помогает. Потом знаменитая фраза, потом начинает спуск Олдрин, и всё проходит без эксцессов, так как Олдрин оказался в плечах чуть поуже Армстронга.
Экипаж проводит на поверхности всего 2,5 часа. Берут пробы грунта, отмечают потрясающую липучесть реголита к скафандрам. За это время насобирали всего 21 кг грунта.
Экипаж полез назад в модуль. Тем временем на Земле решали, что делать дальше. Пойти на риск повторного выхода из модуля или закончить этот этап миссии и отправить экипаж в обратный путь. Пока на Земле шло совещание, экипажу было предложено поспать. Спать пришлось в скафандрах с закрытыми шлемами, так как в модуль со скафандров насыпалось большое количество пыли, и дышать ею было и неприятно, и неполезно. В следующие полёты в состав скафандров будут включены специальные антистатические метёлки, которыми астронавты обметали друг друга, прежде чем лезть в модуль.
Вдумчивый читатель сразу сообразит: пыль в модуле засорит фильтры очистки атмосферы. Да, именно так и было… и было ещё много всяких интереснейших нюансов, но пока история не об этом.
Принимается решение лететь на Землю, так как все главные цели достигнуты. Кое-что не сделано (кое-что — это, по некоторым оценкам, не менее 50 процентов программы), но это мелочи, которые никого уже не волнуют.
Да, это был триумф барона фон Брауна.
Далее были поздравления, похлопывание по плечу президентом, сенаторами и прочими официальными и не очень лицами. Торжественное вешание на грудь ничего не значащей побрякушки от НАСА «За выдающуюся службу», и-и… самое главное – отстранение от руководства программой Аполлон.
Американцы поступили в своей манере. Победу они решили оставить только себе. Брауна снимают с должности после второго успешного полёта - Аполлон-12, но далеко не убрали, мало ли чего, оставили его в НАСА на должности «советника по развитию».
Вернёмся немного к инженерии.
Сам по себе корабль Аполлон представлял собой весьма нетривиальную конструкцию. Вместо аккумуляторов на служебном модуле, были установлены баки с топливной парой LOX-LH2 и то, что сейчас называют топливными ячейками, мечта всех эко-активистов - Аlkaline Fuel Сell, сокращённо AFC. Какие преимущества?
1. С каждой топливной ячейки мы стабильно получаем в среднем 1,5 кВт энергии, на пике 2,1 кВт энергии. Следовательно, не нужны громоздкие и тяжёлые аккумуляторы и солнечные панели со всей оснасткой в виде механизмов развёртывания, ориентации, автоматики и прочим. Солидный выигрыш в весе. (Хотя небольшой классический аккумулятор всё-таки был, он был предназначен для посадки, когда служебный отсек сбрасывался перед входом корабля в атмосферу).
2. Мы имеем выделение тепла, которым можно компенсировать промораживание корабля и регулировать испарение топливной пары. Хотя и стояли в баках дополнительные электронагреватели.
3. На выходе, помимо электричества, мы имеем чистую воду, значит, эту жидкость не нужно тащить с собой всю дорогу для астронавтов. Правда астронавты жаловались, что вкус этой воды, и, как следствие, вкус сублиматов, в которые эту воду добавляли, был довольно «странный». «Наверное, такой вкус придавал [растворённый] водород» - предполагали астронавты.
В лунном модуле такого не было, так что он должен был тащить на себе воду для астронавтов в количестве 150 литров и солидный аккумуляторный отсек на две батареи почти по 300 Аh и 60 кг каждая.
Итак, снова обратим наш взор на политиков и барона, который в одночасье стал не у дел. В конгрессе США шло обсуждение – русских мы обогнали, народу это шоу уже не нравится (это было понятно по телетрансляциям А-12 и соц. опросам населения по этому поводу), стоит ли вообще продолжать, ведь стоимость пуска весьма немаленькая сумма. Сошлись на том, что надо выводить барона из игры совсем, а для этого надо доказать, что мы летаем без барона, значит, по крайней мере один раз слетать точно надо. И этим «один раз» аппаратом для доказательства собственной дееспособности становится Аполлон-13.
Цитируем:
Первые проблемы с оборудованием служебного модуля начались на третьи сутки полёта. После сна экипажу были даны указания выполнить процедуру дестратификации (перемешивания содержимого) кислородных и водородных баков. Эта операция требовалась ввиду того, что в невесомости жидкие кислород и водород имели тенденцию расслаиваться, что приводило к выдаче датчиками уровня неверных показаний.
В каждом баке находилось по две приводимых в движение электромоторами крыльчатки. Они перемешивали содержимое баков, благодаря чему газовая фаза отделялась от жидкой, и показания датчиков уровня приходили в норму. В 046:40:05 полётного времени, после включения моторов датчик уровня в кислородном баке № 2 стал сообщать аномально высокое значение, что было зафиксировано как на приборной панели «Одиссея», так и на мониторах в Центре управления полётом в Хьюстоне. Аналоговые датчики давления и температуры в баке № 2 продолжали выдавать нормальные показания, поэтому отказ был признан некритичным.
|
|
Technik ( Слушатель ) |
| 20 сен 2024 18:57:59 |
Цитата: Technik от 20.09.2024 18:53:35
Часть 4.
Вечером (в 20:24 по времени Хьюстона) 13 апреля 1970 года, когда корабль пролетел 330 000 километров, экипаж вёл репортаж для телезрителей, знакомя их с кораблём и своим бытом. Операторы в Хьюстоне уже некоторое время наблюдали колебания показаний датчиков уровня сжиженных кислорода и водорода в баках служебного модуля, и приняли решение по окончании репортажа произвести их перемешивание. После окончания репортажа Джон Суайгерт, получив указание из Центра управления полётом, в 055:54:53 полётного времени приступил к перемешиванию жидкостей во всех четырёх баках. Через 16 секунд астронавты услышали громкий звук удара, сопровождавшийся встряской корабля. Сперва Ловелл решил, что это очередная шутка Хейза — при открытии клапана уравнивания давления воздуха между командным и лунным модулями раздавался громкий хлопок, и Хейз неоднократно проделывал эту операцию ранее, пугая экипаж. На этот раз Хейз был удивлён и озадачен не меньше остальных астронавтов.
Сработала аварийная сигнализация. Индикаторы на пульте управления показывали потерю напряжения на шине питания B — одной из двух, питающих бортовое оборудование командного и служебного модулей. Операторы в центре управления полётом отметили падение до нуля давления в кислородном баке № 2 и в двух из трёх имеющихся топливных элементов.
Первая реакция на Земле – диверсия со стороны соратников барона, в отместку за его отстранение. Гонения начались. Но всё же при расследовании причин выяснилось, что ребята из Пенемюнде тут не причём.
Расследование выявило следующее – цитата:
«Техническое задание на изготовление кислородных баков для служебных модулей», выданное головной по командному модулю кораблей серии «Аполлон» фирмой «North American Aviation» (позже — «North American Rockwell»), субподрядчику — фирме «Beech Aircraft», — предусматривало работу электрических систем корабля под напряжением 28 В, выдаваемым топливными элементами «Аполлона». Однако значительную часть времени перед запуском служебный модуль должен был провести на космодроме, будучи запитанным напряжением в 65 В, стандартным для наземного оборудования стартового комплекса. В 1962 году техническое задание было исправлено с учётом этого факта, однако требования к контактам термостатов скорректированы не были. Это несоответствие не было замечено ни специалистами обеих фирм, ни NASA…
Дальнейшие эксперименты показали, что при постоянной работе нагревателей их температура могла достигать значения в 1000 °F (538 °C), что почти наверняка привело к повреждению тефлоновой изоляции проводов. Нештатный разогрев остался незамеченным — как на измерительных приборах (разработчики не предполагали возможности возникновения столь высоких температур внутри баков, поэтому верхний предел датчика температуры был конструктивно установлен на значении 80 °F (27 °C), так и непосредственно — баки были покрыты мощной термоизоляцией.
В результате кислородные баки стали своеобразной «бомбой» — со «взрывчаткой» из расплавившейся тефлоновой изоляции, погруженной в жидкий кислород, и «детонатором» из оголённых медных проводов…»
А теперь вспомним про второй запуск Сатурн-1Б, который признали успешным несмотря на взрыв, и по большому счёту из-за спешки отмахнулись от полноценного расследования, а ведь ситуация с А-13 идентична, вы не находите?
Но вот что удивительно, история с А-13, превращённая в телешоу, снова подогрела интерес к программе. Тут надо отметить, что шла война во Вьетнаме, в США шли гробы и калеки в товарных количествах, народу это не нравилось, и он бастовал. На внешнеполитической арене тоже была куча проблема. Успехи в космосе были отличным отвлекающим средством от внутренних проблем. Так и авария А-13 вызвала сочувствие даже у заклятых врагов.
Неудача А-13 подогрела интерес к программе. Интерес разный - политикам нужен удачный полёт без барона и новое шоу. Индустрии некуда девать запас изготовленного - семь носителей типа Сатурн-5 в разной степени готовности. Один собранный корабль из задела барона. Сборку остальных кораблей и модулей приостановили до решения политиков. Политические цели достигнуты, идей барона о лунной базе уже никто не разделял, тем более что СССР сосредоточилась на орбитальных полётах вокруг Земли и АМС-ах, что было в общем-то дешевле и практичнее. Что было с лунной программой в СССР, американцы точно не знали.
Политическая задача номер один – слетать без барона. Решили слетать программу, которую не получилось слетать А-13. То есть, тот же кратер для посадки, ФраМауро, отработка техники посадки в пересечённой (типа материковой) местности.
Историческая справка.
Впервые термин «лунное море» появился после составления и опубликования карты Луны, сделанной итальянцами, астрономом Джованни Риччоли и физиком Франческо Гримальди аж в 1652 году. Они так обозначили тёмные пятна на поверхности. Позже конечно прояснилось, что ни моря, ни океаны на поверхности Луны не плещутся, но тем не менее названия «mare», что в переводе с итальянского - «море», исторически прижилось. По аналогии с морями на карте появились заливы – «sinus», озёра – «lacus», и вы не поверите, болота – «palus».
Сейчас «моря» представляют собой большой научный интерес как селенологический объект, так как каждое «mare» в центре содержит «маскон» - от английского «mass concentration», или по-другому положительную гравитационную аномалию. Впервые было обнаружено Полом Мюллером и Уильямом Шёгреном в 1968 году в результате анализа параметров орбиты АМС Lunar Orbiter.
Так как программа высадки человека на Луну в НАСА была с приоритетом номер один, то была создана специальная команда с целью объяснить отклонения в траектории Lunar Orbiter, который использовался для экспериментальной проверки расчётов навигации пилотируемых кораблей «Аполлон». Отклонения орбиты превышали расчетные в 10 раз (2 км вместо 200 м), что давало ошибку в месте прилунения в 100 раз и угрожало безопасности экипажа. Гравитационные возмущения в поле тяготения Луны хорошо объясняли такое поведение искусственного спутника. Уильям Волленхаупт и Эмиль Шиссер (обратим внимание и на эти фамилии), рассчитали поправку, позволившую «Аполлону-12» сесть в 160 м от своей цели — прилунившегося двумя годами ранее космического аппарата Surveyor-3.
И да, Сервейоры и Орбитеры — это тоже часть лунной программы, имеющая прямое отношение к высадке.
После расследования аварии А-13 – результаты и основной тезис, были приведены ранее - над кораблём начали серьёзно работать. Не в том плане, что стали его модернизировать, корабль остался идентичным с А-8 – А-13, модуль остался идентичным А-13, а в том, что стали проверять все элементы.
Так как озвученные результаты расследования, по моему мнению, являлись некоторым политическим (закулисным) компромиссом, то у меня были немного другие объяснения аварии. Я не буду озвучивать свою личную версию, чтобы не уводить в сторону повествование.
Модернизация в основном касалось второй ступени Сатурн-5. Центральный двигатель из пятерки J-2 патологически выходил на нештатный режим работы, и его отключали в каждом полёте. В общем, туда добавили аккумулятор гелия для линии LOX, поставили упрощённые двухпозиционные клапана, добавили резервного оборудования, суммарно всё вышло в дополнительные примерно 1700 кг веса.
Несколько слов о конструкции лунного модуля.
Изначально разработку модуля отдали уже тогда гиганту – Грумману. В постановке задачи было следующее требование – состав оборудования у каждой миссии будет свой, а это означает, что геометрические размеры и вес оборудования будут меняться, в том числе то, что астронавты будут забирать с собой на землю.
Поэтому пошли по наиболее простой схеме. Сделали ферму для посадочного блока и свою для взлётного блока. Разместили на них двигательные установки, баки для топливной пары. Баки для воды (напомню - 150 литров). Баки кислорода для экипажа. Нижняя ферма оснащалась посадочными опорами с контактными датчиками поверхности (щупы длиной 2.4 метра, если один из них касался поверхности, то загоралась лампочка на приборной панели, а потом они просто отламывались под весом модуля при посадке).
Далее все необходимые грузы и оборудование размещались, как говорится «по месту», чтобы сохранять развесовку аппарата. Так же по месту всё зашивалось панелями против микрометеоритов. В готовом виде благородством форм глаз не радовало.
Подготовка А-14 шла по уже накатанной схеме, за исключением слабых звеньев, выявленных расследованием А-13. Проверялось всё очень досконально. Я бы это охарактеризовал так – барон фон Браун был очень большим везунчиком! Ему везло! Те проблемы, которые посыпались после его отстранения… удивительно, что было так мало аварий и не кончилось это ещё одной трагедией. Fortes fortuna adiuvat. Но то, что его оставили в НАСА, наверное сыграло свою роль - он был «талисманом-хранителем».
Наученные опытом А-13 инженеры даже после вывоза ракеты на старт продолжали тестировать и проверять каждый элемент, вплоть до контроля целостности сварных швов. Казалось, что обжёгшись на молоке, они уже дули на воду, но это было оправдано. После одной из имитаций с полной заправкой они выявили трещины в сварном шве кислородного бака корабля. Бак заменили. Также сыпались проблемы с переключателями, реле и прочей электрикой. Никто не торопился, и имитации процедуры запуска продолжались практически 2 месяца.
Старт был назначен на 31 января 1970 года.
Старт был трудным. Сначала подводила погода. После того как третья ступень отработала второй раз, необходимо было провести процедуру перестроения корабля и модуля. Если в предыдущих полётах всё получалось с первого раза, и процедура занимала всего 25 минут, то в этом полёте всё пошло не по плану.
Дело было не в астронавтах. Пилот Стюарт Русо точно приводил корабль в стыковочный узел лунного модуля, но стыковочная штанга упёрлась и не хотела проходить в отверстие для фиксации. Русо отвёл корабль для осмотра стыковочного устройства, и астронавты увидели на стенке приёмного конуса царапины от несложившихся защёлок штанги. Командир Шепард предложил разгерметизировать корабль, вылезти в переходной туннель и осмотреть стыковочную штангу. Инженеры в ЦУПе предложили более простой вариант - втянуть штангу и попытаться состыковаться без неё. Инерционной массы модуля вместе с третьей ступенью было достаточно, чтобы она не отскочила при контакте. Но такой фокус уже не прошёл бы на орбите Луны с возвращаемым лёгким лунным модулем. Корабль и модуль просто бы отскочили друг от друга.
Миссия, как и вся программа, оказалась под угрозой. Аккумуляторов ступени хватало всего на 18 часов, после чего она превращалась в неконтролируемый кусок металла и стыковки-расстыковки были уже в принципе невозможны. Всего было проведено 5 неудачных стыковок и шестая (со втянутой штангой) – удачная. После герметизации и открытия люков, экипаж демонтировал стыковочную штангу для осмотра, на удивление все защёлки работали нормально. Гадать, что это было, бессмысленно. Решено было продолжать миссию.
Но на этом приключения не закончились. Цитата:
«За полтора часа до расчётного включения двигателя посадочной ступени на торможение для обеспечения посадки на Луну, очередная проверка показала, что в бортовой компьютер введена программа аварийного прекращения посадки и возвращения к командному модулю. Это произошло вследствие короткого замыкания в тумблере, которым эта программа вводится в компьютер. Отработка программы аварийного прекращения посадки началась бы через 26 секунд после включения двигателя даже при нормальном протекании полёта. Одним из наземных специалистов была срочно разработана подпрограмма, которая должна была предотвратить автоматическую отработку программы аварийного возвращения. Если бы на участке торможения сложились условия, требующие аварийного возвращения к командному модулю, астронавты вручную (нажав так называемую «кнопку паники») могли обеспечить отработку соответствующей программы.
Подпрограмма была введена астронавтами в бортовой компьютер, проведённые испытания показали её эффективность. Испытания завершились всего за 10 минут до расчётного момента включения двигателя.»
На прилунении останавливаться не будем, оно прошло в целом штатно.
В программу пребывания были внесены элементы оживляжа для телепублики, такие как «игра в гольф» и «метание копья». Ну и сами астронавты «дурачились», с одной стороны это снимало их психологическое напряжение, с другой развлекало публику на Земле.
На орбите впервые была проведена обширная научная программа, которая тоже не обошлась без проблем. В основном программа касалась топографической съемки Луны, разведки мест для следующих предполагаемых посадок и астрофотографии. Для топографической съёмки была приготовлена спецкамера Hycon (такие использовались на самолёте-разведчике U-2), которая отказалась работать. Позднее, уже на Земле, в механизме затвора был обнаружен кусочек алюминия, который препятствовал закрытию шторки. Потому топосъёмку пришлось проводить шведским Хассельбладом.
Астрофотография в частности включала в себя фотографирование так называемого «Gegenschein», что можно перевести как «противосияние» — слабое размытое светлое пятно на ночном небе. Имеет форму диффузного светлого пятна диаметром около 10° в плоскости эклиптики, наблюдаемого с противоположной стороны от Солнца (элонгация в 180°, не буду расшифровывать, пусть любознательный читатель сам найдёт, что это означает). Тоже любопытное с точки зрения физики явление.
Вдумчивый читатель, наверное, обратил внимание на 150 литровый бак воды в лунном модуле и задался вопросом «зачем?», астронавтам столько не выпить, а душ они там явно не собирались принимать. Ответ простой – вода была не столько для питья, сколько для заправки систем охлаждения скафандров, модуля и других технических нужд.
|
|
Technik ( Слушатель ) |
| 20 сен 2024 19:01:36 |
Цитата: Technik от 20.09.2024 18:57:59
Часть 5.
Продолжим.
Несмотря на все эксцессы, А-14 успешно выполнил свою программу. Это была первая успешная миссия без барона и последняя, использовавшая его задел. К этому времени готовилась к старту первая модернизированная система, разработка которой началась после полёта А-11. Был усовершенствован лунный модуль, его масса возросла почти на 2 тонны. Увеличение его массы потребовало более мощный двигатель системы посадки. Не будем останавливаться на деталях, скажем лишь то, что длина колокольчика сопла была увеличена на 25 см (это важно для понимания последующих событий). Были модернизированы скафандры, добавлено поясное гибкое сочленение, время непрерывного пребывания в скафандре увеличено в 2 раза, до 8 часов. В общем, много чего ещё.
Увеличение массы полезной нагрузки потребовало дополнительных мероприятий в отношении носителя. Была проведена модернизация двигателей F-1, которая позволила ещё немного нарастить тягу и более длительное время не отключать центральный двигатель. Была снижена масса носителя за счёт уменьшения количества тормозных ТТРД и прочих мер. Тем не менее, орбиту ожидания пришлось всё-таки понизить на 15 км…
Работы были произведены серьёзные и стоили немало денег. Так как бюджет всей программы политики уже отказывались увеличивать, стало понятно, что деньги на А-19 и А-20 уже полностью потрачены. Чуть позже (но еще до полёта А-14, в январе 1970 года) было официально объявлено, что А-20 отменён. Раз отменён, то для многих подрядчиков, субподрядчиков настало время искать другую работу. Многие потихоньку переключались на программу космического челнока.
В заделе осталось три новых модернизированных корабля, сборка четвёртого, А-18, была сначала прагматично отложена, а в сентябре 1970 года официально объявили уже об отмене А-18 и А-19.
В высшем руководстве НАСА нашли компромиссный вариант – увеличить длительность пребывания экипажей на Луне, чтобы выполнить намеченную научную программу. По сути, в следующие три миссии попытались впихнуть всё, что было намечено на ранее планировавшиеся пять.
Старт и полёт А-15 к Луне, как и все другие полёты, сопровождался проблемами. Проблемы были в приборах, замыканиях проводки, что вызвало проблемы со связью. Одной из самых больших неприятностей было лопнувшее стекло одного из приборов в лунном модуле. Был риск попадания осколков в глаза и дыхательные пути. К счастью, всё обошлось, включенная система вентиляции модуля притянула осколки в фильтр, где они были собраны с помощью скотча. В общем, фраза «Хьюстон, у нас проблемы» уже давно стала нарицательной.
Перейдём сразу к посадке. Посадка была запланирована в «болото» и не просто «болото», а в «Болото Гниения» (Palus Putredinis). Опять опустим подробности.
Эта была самая жёсткая посадка из всех Аполлонов!!! После того как Ирвин закричал «контакт», Скотт с перепугу выключил двигатель. Под действием силы тяжести лунный модуль с высоты 2,4 метра успел разогнаться до 2 м/с и очень чувствительно ударился о поверхность. Руки потянулись к кнопке «паники» (кнопка экстренного старта), но вроде обошлось.
Опять опускаем подробности. После того как экипаж выбрался наружу, первое, что они сделали - полезли осматривать посадочный модуль. Заглянув под него, оба непроизвольно почесали шлемы в месте затылков.
Сопло посадочного двигателя было смято. НО! Следов удара о поверхность ни у сопла, ни у поверхности не наблюдалось. Удивлению астронавтов не было предела. «Хьюстон, у нас проблема…». В Хьюстоне попросили сфотографировать это чудо.
Вот она эта фотография [AS15-88-11882 – примеч. редактора]. На колокольчике, кстати, хорошо видна надставка в 25 см, которая не имеет видимых повреждений вплоть до среза сопла.
Только потом, анализируя ситуацию с соплом, инженеры поняли, насколько был близок экипаж к гибели. Разрушение колокольчика сопла могло привести к неконтролируемому вращению или заваливанию аппарата на бок на малой высоте. Шансы, что система спасения успеет сработать и вытащит взлётный модуль, если смотреть очень-очень оптимистично, были 50 на 50. Конструкцию колокольчика надо было срочно пересматривать, тем более что в ранних миссия наблюдался дрейф аппарата в какую-либо сторону при прилунении, который приходилось парировать работой двигателей ориентации. Связывали это с возможными нарушениями центровки или ошибками в компьютере, а тут на тебе, такой подарочек.
Опять исследования, изготовление новых элементов, а это деньги, которые уже кончались.
Вернёмся к А-15, именно в этом полёте для оживляжа провели эксперимент с пером и геологическим молотком… Приволокли наверное самый знаменитый лунный камень, который назвали «the genesis rock», адекватно на русский это плохо переводится, некоторые пишут типа «камень бытия», но слово генезис – происхождение…, как точно выразить непонятно, лучше оставить на английском как есть.
Это была очень насыщенная программа, которая включала в себя три прогулки по Луне в течение трех суток. В этом же полёте фактически определился временной предел пребывания человека в такой экспедиции.
Всё, как всегда, оказалось очень банально. Чтобы сжать перчатку раздутого в пустоте скафандра, приходилось прикладывать усилие, сравнимое со сжатием теннисного мяча. Для здорового взрослого мужчины – кажется, что не так много. Но когда это надо делать постоянно на протяжении 8 часов, да ещё и в перчатке скафандра… Кожа на пальцах просто не выдерживала.
После третьего выхода у астронавтов стали отслаиваться ногти. Повышенный конденсат в скафандре несмотря на все меры противодействия способствовал переувлажнению кожи и ухудшению ситуации в режиме постоянного воздействия трением материалов перчатки. Много было проблем и с пылью, которая натаскивалась в модуль несмотря на все ухищрения, метёлки снаружи, пылесос внутри, даже пытались снимать скафандры, предварительно залезая в мешок для мусора, чтобы пыль ссыпалась туда. После старта, когда возникала невесомость, пыль, которую не смогли убрать на Луне, разгонялась системой вентиляции и висела взвесью, пока фильтры не прогоняли всё через себя. Астронавты при этом предпочитали сидеть в герметизированных скафандрах.
Всем стало ясно, что три ВКД это предел, при этом это уже с существенным насилием для организма. Низкая гравитация приводила к такому травматизму, как растяжение мышц, которое выявили врачи уже после полёта. Поэтому сейчас проводят тренировки космонавтов с массивными предметами в условиях искусственной невесомости. Много было тонкостей, которые пытались решить в следующих полётах А-16 и А-17.
В полёте А-15 был ещё четвертый, короткий ВКД, когда экипаж уже летел к Земле – это был первый ВКД в межпланетном пространстве.
Научные программы А-15 - А-17 были очень насыщенные, материала очень много. Много геологии, вернее правильно говорить - селенологии. Когда не только лопатками насыпали реголит и собирали камешки, астронавты провели бурение и привезли на Землю керны, а это гораздо более интересная штука. А была ещё и физика, и астрофизика, и много чего ещё.
Не будем это описывать, там тома материалов, которые спустя столько лет всё ещё способны удивить какими-либо нюансами, заставить, с другой стороны, посмотреть на некоторые вещи, с высоты наших, уже современных знаний. Любознательный читатель может это всё найти сам, всё в открытом доступе.
Но всё когда-нибудь заканчивается. НАСА ещё в 1970 году объявило о том, что А-17 – последняя миссия. Этому были две веские взаимосвязанные причины, вы, наверное, догадались о первой – деньги. Вторая причина – набирала обороты программа челнока, история которого началась ещё в 1967 году, ещё до первого полёта Аполлона (но это уже другая история), которая требовала на себя всё больше и больше ресурсов.
Программу Аполлон завершили, признав, что выполнили все поставленные цели и задачи. О лунной базе барона никто уже не вспоминал. Осталось три готовых ракеты Сатурн-5. Одну истратили на запуск первой орбитальной станции Скайлэб, оставшиеся две отдали в музеи. В музее ракетного центра в Хантсвилле (Алабама) можно пообщаться с инженером, который непосредственно учувствовал в разработке ступеней Сатурн-5 Люком Талли. Он там работает экскурсоводом по Сатурн-5. Много занятных вещей можно узнать, за одно и посмотреть и потрогать. https://www.youtube.com/watch?v=1nLHIM2IPRY
На Скайлэб, слетало три экипажа, используя носителем Сатурн-1Б и оставшиеся Аполлоны. Скайлэб тогда был не интересен, у них уже был челнок. Один Аполлон потратили на совместную стыковку Союз-Аполлон.
А что барон? Барона по завершению программы быстренько ушли из НАСА совсем. Он был уволен (как и многие другие сотрудники, которые больше уже не требовались) ещё до полёта А-17. Прожив ещё 5 лет, он умер от рака в возрасте 65 лет.
Послесловие
Читателю следует понимать, что выбранный автором формат эссе позволил ему лишь чуточку, совсем-совсем чуточку, прикоснуться к событиям тех лет. Нельзя оценивать эту космическую программу по официальным заявлениям политиков. Политики лишь жертвы конъюнктуры, и свои заявления делали исходя из своих политических соображений. Журналисты же ориентировались именно на то, что говорили политики.
Также нельзя оценивать стоимость программы только по цифрам, которые фигурировали в отчётах НАСА. НАСА — это публичная организация, её отчётность так же публична, а следовательно, включать туда то, что может представлять военную гостайну, ну как-то, не по-секретному.
Огромные части программы были, что называется, двойного назначения. На них формировались отдельные статьи расходов в головных организациях (по частным корпорациям и фирмам подрядчикам), которые не были публично подотчётны. Часть расходов на НИОКР и на научные эксперименты были проведены через университеты и институты.
Примерно то же самое происходит и сейчас, с пресловутым Старшипом Илона Маска. Например, двигатель Raptor на топливной паре LOX-LCH4, начало исследований было в 80-х годах прошлого века. Первая публикация, которая автору попадалась: C. O’Brien and R. L. Ewen, “Advanced Oxygen-Hydrocarbon Rocket Engine Study,” Aerojet Liquid Rocket Company, NASA CR-161748, 1981.
Наши припозднились с исследованиями: I. A. Klepikov, B. I. Katorgin, and V. K. Chvanov, “The New Generation of Rocket Engines, Operating by Ecologically Safe Propellant Liquid Propellant and Liquefied Natural Gas Methane” Acta Astronautica, vol. 41, no. 4, pp. 209–217, 1997.
А с реализацией… ну вы сами всё видите и понимаете.
Тот пласт науки, на котором держится всё видимое в космических программах разных стран, он как подводная часть айсберга, размеры которой очень трудно оценить-понять-принять если не погружаться туда с головой…
|
Sergey_64 ( Слушатель ) |
| 21 сен 2024 20:53:03 |
20 июля 2024 года.
Александр Березин. " Почему на самом деле СССР проиграл лунную гонку? "
...
30 минут на прочтение.
...
https://naked-science.ru/article/nakedscience/pochemu-na-samom-dele-ccc
Александр Березин. " Почему на самом деле СССР проиграл лунную гонку? "
...
30 минут на прочтение.
...
https://naked-science.ru/article/nakedscience/pochemu-na-samom-dele-ccc
|
|
Sergey_64 ( Слушатель ) |
| 25 сен 2024 12:28:22 |
...
Двенадцать минут на прочтение: Лунная программа
...
Посадку "Союза-19" показывали в СССР в прямом эфире, о чем написано в газете "Правда", №202, 21 июля 1975 года.
...
|
|
3-я улица Калинина ( Слушатель ) |
| 26 сен 2024 04:37:24 |
Цитата: Sergey_64 от 25.09.2024 12:28:22
В детстве я был, наверное как и почти все мальчишки, увлечен космонавтикой. Этот репортаж в прямом эфире я смотрел лично.
|
|
Sergey_64 ( Слушатель ) |
| 28 окт 2024 20:07:30 |
Александр Березин, https://naked-science.ru/article/nakedscience/nasa-govorit-o-rassledova, 28 октября 2024 года.
...
...
|
|
Sergey_64 ( Слушатель ) |
| 06 ноя 2024 12:46:28 |
Знаете ли вы, что?..
Два года тому назад произошло интересное событие: лучший друг Фото_Влада Юрий Соломонов признал существование программы полётов на Луну "Аполлон". Прилагаю статью Соломонова Ю, в которой программа "Аполлон" упоминается не менее трёх раз, как признанное историческое событие.
...
Планета Марс на монетах мира.
Земля и Вселенная, № 4, 2022 год. (76 Мбайт)
...
Монеты в честь программ "Меркурий", "Джемини", "Аполлон".
Два года тому назад произошло интересное событие: лучший друг Фото_Влада Юрий Соломонов признал существование программы полётов на Луну "Аполлон". Прилагаю статью Соломонова Ю, в которой программа "Аполлон" упоминается не менее трёх раз, как признанное историческое событие.
...
Планета Марс на монетах мира.
Земля и Вселенная, № 4, 2022 год. (76 Мбайт)
...
Монеты в честь программ "Меркурий", "Джемини", "Аполлон".
|
|
Sergey_64 ( Слушатель ) |
| 06 ноя 2024 13:30:34 |
Питер Хухтхаузен - Военно-морской шпионаж. История противостояния". Военное, издательство Вече, год 2013.
https://www.litmir.me/br/?b=232269&p=61
Цитата
В 1970 г. разведывательный корабль (РЗК) «Харитон Лаптев» отслеживал испытательные пуски новой баллистической ракеты «Посейдон», которые проводились со стратегической ПЛ с ЯЭУ ВМС США «Джеймс Мэдисон» вблизи Чарльстона (в 400 км от мыса Канаверал, Флорида). 3 августа «Джеймс Мэдисон» вышла из базы для проведения очередного пуска новой ракеты, который был 21-м пуском начиная с 1968 г.; лодку сопровождали эскортный эсминец «Калькатерра» и инструментальное судно «Обзервейшн айленд». «Харитон Лаптев» выбрал такую позицию в море, которая дала ему возможность выслать его катера для подъема из воды фрагментов мембраны ракетной шахты на подводной лодке и американских телеметрических буев. Американские самолеты пробовали напугать нарушителей полетами на предельно малых высотах, но их отогнали выстрелами сигнальных ракет, и «Харитон Лаптев» ушел домой с дорогим подарком. Такие инциденты происходили из года в год.
Конец цитаты.
РЗК "Харитон Лаптев", 1970 год
Пуск БРПЛ "Посейдон", 1970 год.
Катер РЗК "Харитон Лаптев" с поднятым из воды фрагментом мембраны ракетной шахты.
https://www.litmir.me/br/?b=232269&p=61
Цитата
В 1970 г. разведывательный корабль (РЗК) «Харитон Лаптев» отслеживал испытательные пуски новой баллистической ракеты «Посейдон», которые проводились со стратегической ПЛ с ЯЭУ ВМС США «Джеймс Мэдисон» вблизи Чарльстона (в 400 км от мыса Канаверал, Флорида). 3 августа «Джеймс Мэдисон» вышла из базы для проведения очередного пуска новой ракеты, который был 21-м пуском начиная с 1968 г.; лодку сопровождали эскортный эсминец «Калькатерра» и инструментальное судно «Обзервейшн айленд». «Харитон Лаптев» выбрал такую позицию в море, которая дала ему возможность выслать его катера для подъема из воды фрагментов мембраны ракетной шахты на подводной лодке и американских телеметрических буев. Американские самолеты пробовали напугать нарушителей полетами на предельно малых высотах, но их отогнали выстрелами сигнальных ракет, и «Харитон Лаптев» ушел домой с дорогим подарком. Такие инциденты происходили из года в год.
Конец цитаты.
РЗК "Харитон Лаптев", 1970 год
Пуск БРПЛ "Посейдон", 1970 год.
Катер РЗК "Харитон Лаптев" с поднятым из воды фрагментом мембраны ракетной шахты.
|
|
Sergey_64 ( Слушатель ) |
| 08 ноя 2024 18:11:09 |
В Китае назвали срок первого запуска ракеты для отправки людей на Луну
Планируется, что пилотируемые лунные миссии будут выполняться с помощью двух запусков «Великого похода 10».
...
Hi-Tech Mail
...
8 ноября 2024 года.
Планируется, что пилотируемые лунные миссии будут выполняться с помощью двух запусков «Великого похода 10».
...
Hi-Tech Mail
...
8 ноября 2024 года.