 Вверху. 16 июля 1969 г. в 9 ч 32 мин по местному восточному дневному времени со стартовой позиции № 39А Центра космических полетов им. Кеннеди произведен исторический запуск. Окутанная пламенем ракета-носитель «Сатурн-5» стартовала в космос с кораблем «Аполлон-11» для осуществления первой высадки человека на поверхность Луны. |
Наконец на борт корабля прошла команда, и «Аполлон-8» направился к Земле. На высоте 16 664 км над ее поверхностью отсек экипажа отделился от двигательного отсека и вошел в плотные слои атмосферы со скоростью 39 010 км/ч. 27 декабря отсек экипажа с астронавтами на борту приводнился в Тихом океане в 4,6 км от судна службы поиска «Йорктаун». Полная продолжительность полета составила 147 ч.
С 3 по 13 марта 1969 г. с целью дальнейшей отработки маневрирования перед стыковкой и стыковки с лунной кабиной на околоземную орбиту был запущен космический корабль «Аполлон-9». На его борту находились астронавты: полковник Джеймс Макдивитт, полковник Дэвид Скотт и Рассел Швейкарт. Затем эта лунная кабина кораблем «Аполлон- 10», полет которого проходил 18 - 26 мая, была доставлена на селеноцентрическую орбиту для отработки маневров на орбите. 22 мая находившиеся в кабине астронавты полковник Томас Стаффорд и капитан ВМФ Юджин Сернан приблизились к поверхности Луны на расстояние 15 км, а капитан ВМФ Джон Янг все это время оставался в орбитальном корабле, совершавшем полет вокруг Луны. После отделения от лунной кабины ее посадочной ступени Стаффорд и Сернан, находясь во взлетной ступени лунной кабины, осуществив ряд маневров, пристыковались к кораблю «Аполлон». Отделив затем взлетную ступень лунной кабины, астронавты благополучно вернулись на Землю.
После окончания этой экспедиции руководство НАСА объявило, что первая попытка высадить человека на поверхность Луны будет предпринята не ранее чем 16 июля 1969 г. при запуске космического корабля «Аполлон-11»
Лунная кабина
Разработанная для практического осуществления принятого в 1962 г. решения о том , что все операции с космическими кораблями будут проводиться на селеноцентрической орбите, лунная кабина (сначала ее называли экскурсионной лунной кабиной) представляла собой самостоятельный двухступенчатый космический корабль, разработанный фирмой «Груммен». Необычная форма этого космического корабля была продиктована условиями его эксплуатации в безвоздушном пространстве, поэтому не было необходимости придавать ему обтекаемую форму. Лунная кабина доставлялась на Луну в пристыкованном к отсеку экипажа корабля «Аполлон» состоянии, так что сопло двигателя ее посадочной ступени было направлено вперед по полету корабля. При такой компоновке этот двигатель в случае выхода из строя до момента возвращения на Землю маршевого двигателя корабля «Аполлон» мог быть использован для увода с селеноцентрической орбиты и приземления связки космических аппаратов «Аполлон» - лунная кабина. Отсутствие готового летного образца лунной кабины к моменту полета космического корабля «Аполлон-8» не позволило испытать ее в натурных условиях. Поэтому безопасность этого корабля полностью зависела от надежности работы маршевого двигателя корабля «Аполлон-8» .
|
Эволюция лунной кабины По случаю десятой годовщины исторического события - первой посадки на поверхность Луны пилотируемого космического корабля пилот основного блока корабля «Аполлон-11» Майкл Коллинз следующим образом выразил глубокую дань уважения к деятельности Британского межпланетного общества: «С момента образования в 1933 г. ваше общество неуклонно следует к поставленной цели - осуществлению пилотируемых межпланетных полетов. В ваших довоенных проработках космического корабля для полета на Луну были заложены многие принципы, которые в дальнейшем были использованы, чтобы дать нам возможность побывать на Луне. Я уверен, что большинство энтузиастов межпланетных полетов не ожидали, что их проект будет реализован в течение их жизни». В истории НАСА упоминается, что проектанты космической организации еще до появления в мае 1960 г. короткой докладной записки Уильяма Мичела намеревались рассмотреть возможность стыковки космичесских аппаратов у Луны. Мичел был сотрудником небольшой группы в отделе теоретической механики Научно-исследовательского центра в Лэнгли, которая занималась расчетом траекторий межпланетных полетов, в том числе и полета на Луну. Расчет веса, который можно выиграть при осуществлении полета с посадкой на Луну по схеме, когда на селеноцентрической орбите остается часть корабля с двигательной установкой для его возвращения на Землю, был существенным вкладом Мичела в решение проблемы. Джон Хуболт и группа его учеников начали кампанию с целью убедить остальных ученых НАСА в том, что полет с проведением операций на селеноцентрической орбите является самым быстрым и самым дешевым путем на Луну.
К середине 1962 г. в НАСА полностью убедились, что полет со встречей на селеноцентрической орбите является лучшим способом осуществления посадки на Луну. Фирма «Груммен» приступила к разработке практических путей реализации этого способа. Затем НАСА обратилось за предложениями по использованию лунной кабины и осуществлению полета по селеноцентрической орбите. Фирма «Груммен» представила на рассмотрение свои предложения в сентябре 1962 г. В качестве генерального субподрядчика была назначена фирма RСА. Администратор НАСА Дж. Уэбб подчеркивал в то время, что только с июля в этой организации взялись за проработку такого способа полета на Луну и решили использовать уже разработанную ракету-носитель «Сатурн». Более миллиона человеко-часов ушло на изучение вопроса, как доставить человека на Луну и вернуть его обратно. Когда НАСА официально объявило о программе «Аполлон», выяснилось, что конструкция посадочной ступени во многом напоминала предлагавшуюся Британским межпланетным обществом более 20 лет назад. Это была лунная экскурсионная кабина диаметром около 3 м, опиравшаяся на опоры длиной около 4,5 м и похожая на кабину двухместного вертолета. Действительные размеры лунной кабины оказались несколько большими. Этапы эволюции конструкции кабины показаны на рисунках слева. В окончательном варианте высота кабины 6,98 м, размах по опорам шасси 9,4 м. |
 Вверху. Фотокамера Н. Армстронга зафиксировала спуск на поверхность Луны 21 июля 1969 г. астронавта Э. Олдрина. Снимок сделан в момент, когда пилот лунной кабины преодолевает небольшое расстояние между последней ступенькой лестницы и поверхностью Луны. |  Вверху. В козырьке шлема Э. Олдрина отражаются Н. Армстронг, лунная кабина и некоторые научные приборы. Вместе со скафандром и остальным оснащением на Земле астронавт Олдрин весил бы 163 кгс, а на Луне - только 27 кгс. |
Высота лунной кабины с выдвинутыми четырьмя опорами 6,98 м. Телескопические стойки шасси, складывающиеся во время космического полета, освобождаются при перерезании чеки с помощью пиротехнических устройств и развертываются под действием пружин. Для амортизации ударных нагрузок опорные стойки шасси заполнены сминаемым заполнителем сотовой конструкции из алюминиевого сплава. Для удержания лунной кабины (масса 14,7 т) на поверхности лунного грунта, который мог иметь различную твердость, конструкторы фирмы «Груммен» на каждой из четырех стоек предусмотрели тарельчатые опоры диаметром 95 см. На всех опорах (кроме одной) смонтированы щупы длиной 1,7 м, регистрирующие контакт с поверхностью Луны и подающие команду на выключение двигателя посадочной ступени. К одной из стоек была прикреплена лестница, по которой можно спуститься на лунную поверхность.
 Основной блок КК «Аполлон» 1 Штырь стыковочного узла. 2 Теплозащитный чехол, надеваемый на отсек экипажа при запуске. 3 Герметизированная кабина космонавтов. 4 Гибкая юбка теплозащитного чехла на отсеке экипажа. 5 Двигатели ориентации по тангажу. 6 Двигатели ориентации по крену. 7 Панель для монтажа блока из четырех вспомогательных двигателей. 8 Баки с топливом для маршевого двигателя. 9 Успокоитель и расходомер. 10 Сопло маршевого двигателя. 11 Теплозащитный экран заднего днища. 12 Остронаправленная антенна диапазона S. 13 Радиатор системы терморегулирования. 14 Бачки с жидким кислородом и водородом. 15 Блок вспомогательных двигателей. 16 Двигатели ориентации по рысканию. Основной блок корабля «Аполлон» состоит из отсека экипажа и двигательного отсека. В первом размещаются астронавты, во втором находятся источники электроэнергии, система терморегулирования и двигательная установка. Технические характеристики. Отсек экипажа Длина (без головного обтекателя) 3,2 м. Макс. диаметр 3,9 м. Двенадцать двигателей системы ориентации. Топливо - монометилгидразин и четырехокись азота. Полезный объем 59,4 м3. Масса вместе с астронавтами 5937 кг. Двигательный отсек Длина 7,4 м. Макс. диаметр 3,9 м. Тяга маршевого двигателя 9300 кгс. Топливо - аэрозин-50 и четырехокись азота. Четыре блока вспомогательных двигателей. Топливо - монометилгидразин и четырехокись азота. Масса 24 528 кг. Масса КК «Аполлон» изменялась от экспедиции к экспедиции. Модификации для полетов этапа J (КК «Аполлон-15, -16, -17») РН «Сатурн-5» Увеличена тяга ступени I (ракета S-1) РН «Сатурн-5». Исключены 4 из 8 двигателей разделения ступеней. Из ступени II (ракета J-2) исключены все четыре вспомогательных двигателя. Траектория Третья ступень (ракета S-4В) и КК «Аполлон» выводятся на орбиту на 18,5 км ниже. Двигательный отсек КК «Аполлон» Масса баков с кислородом и водородом для систем энергоснабжения и терморегулирования увеличена до 502 кг. Добавлен отсек научного оборудования (СИМ). |
Прошло еще слишком мало времени, чтобы в полном объеме оценить значение экспедиций космического корабля «Аполлон» на Луну. Подводя итоги после завершения последней лунной экспедиции корабля «Аполлон-17», доктор Б. Френч, руководитель Программы внеземных исследований НАСА, сказал: «С 1969 по 1972 г. благодаря усилиям нескольких тысяч ученых и инженеров Земли двенадцать астронавтов исследовали поверхность Луны. Защищенные от воздействия безвоздушного космического пространства и жестких температурных условий на лунной поверхности астронавты находились на Луне в течение нескольких суток, а некоторые из них даже проехали на луноходах несколько километров по ее поверхности. Они провели интересные научные наблюдения и установили приборы для изучения ее внутренней структуры. Они собрали сотни килограммов образцов лунных пород и грунта, предприняв таким образом первую попытку разобраться в происхождении и геологической истории другого небесного тела, используя реальные образцы его коры...»
На этих страницах показаны космические корабли, которые были разработаны для осуществления посадки на Луну.
 Траектория спуска лунной кабиныПри посадке кабины на поверхность Луны используется радиолокатор для определения расстояния до лунной поверхности и регулирования тяги двигателя. Последовательность операций спуска 1 В конце этапа отделения лунной кабины от основного блока корабля «Аполлон» высота над поверхностью Луны 3050 м, тяга двигателя 2720 кгс. 2 При входе в зону видимости места посадки высота 2950 м, тяга двигателя 2540 кгс. 3 Высота в начале посадки около 900 м. 4 При спуске корабля до высоты 150 м тяга двигателя уменьшается до 1270 кгс; вертикальная скорость движения лунной кабины 8,2 м/с. 5 При посадке кабины скорость ее движения уменьшается от 8,2 до 0,91 м/с. 6 Вертикальная скорость перед посадкой около 1,06 м/с. Расстояние между точками 2 и 6 составляет 9,6 км. |
 Схема полета КК «Аполлон -17» 1 Старт ракеты-носителя «Сатурн-5» с КК «Аполлон». 2 Отделение САС. 3 Отделение ступени I (ракеты S -1С), включение двигателя ступени II. 4 Отделение ступени II (ракеты S-2), включение двигателя ступени III (ракеты S-4В ), которая выводит КК «Аполлон» на низкую околоземную орбиту. 5 Промежуточная околоземная орбита. 6 Вывод корабля «Аполлон» на траекторию полета к Луне (повторное включение двигателя ступени III). 7 Отделение основного блока. 8 Перестроение основного блока. 9 Пристыковка основного блока к лунной кабине. 10 Отделение КК «Аполлон». 11 Коррекция траектории полета КК «Аполлон». 12 Вторая коррекция траектории полета корабля «Аполлон». 13 Ступень III (ракета S -4В) переводится на траекторию прямого попадания на поверхность Луны. 14 Последняя коррекция траектории. 15 Построение лунной орбиты. Параметры первых двух орбит: апоселений 316,6 км, периселений 94,4 км. 16 Построение более низкой орбиты КК «Аполлон» с параметрами: апоселений 109,2 км, периселений 27,7 км; два астронавта переходят в лунную кабину. 17 Разделение лунной кабины и основного блока на двенадцатом витке. 18 Включение двигателей лунной кабины для уменьшения скорости посадки. 19 Прилунение кабины. 20 Обращение на окололунной орбите основного блока КК «Аполлон». 21 Построение орбиты основного блока с параметрами: апоселений 130,2 км, периселений 100,5 км. 22 Старт взлетной ступени лунной кабины. 23 Сближение взлетной ступени с основным блоком. 24 Стыковка взлетной ступени с основным блоком. 25 Отделение взлетной ступени. 26 Взлетная ступень на пути к поверхности Луны. 27 Отделение автоматического спутника на селеноцентрической орбите. 28 Переход на траекторию полета к Земле. 29 Коррекция траектории. 30 Вторая коррекция траектории (в случае необходимости). 31 Последняя коррекция после разделения отсека экипажа и двигательного отсека. 32 Ориентация отсека экипажа при возвращении на Землю. 33 Спускаемый аппарат на высоте 122 км. 34 Пропадание сигнала при входе в атмосферу. 35 Приводнение. |
|
Для создания первого летательного аппарата людям потребовалось около 400 лет, чтобы пройти путь от Леонардо да Винчи до братьев Райт. На этом пути было много удач и промахов. Но, как ни трудны были первые шаги, природа предоставила людям одну благоприятную возможность - использовать подъемную силу воздуха для обеспечения стабилизации и управления полетом летательного аппарата. Космические аппараты перемещаются в среде, где на протяжении всего полета воздуха нет (исключая моменты старта и посадки в атмосфере Земли), и благополучный исход полета полностью определяется надежностью работы двигателя, используемого для искусного маневрирования в соответствии с навигационной обстановкой.
Трудности еще больше возросли при разработке лунной кабины космического корабля «Аполлон», которая должна была благополучно доставить на поверхность Луны двух астронавтов, для чего требовалось высокое искусство управления при приближении к месту посадки и во время самой посадки, совершаемой по вертолетному принципу. С учетом этих трудностей высказывались предположения, что лунные экспедиции должны быть сведены только к посадке и короткой прогулке по лунной поверхности, напоминающей стремительный набег. Практика показала, однако, что время пребывания на поверхности Луны последнего экипажа (по сравнению с первыми) увеличилось примерно в десять раз.
9 Бак горючего (аэрозин-50) для основного двигателя взлетной ступени. 10 Блок двигателей системы ориентации. 11 Радиоизотопная энергетическая установка. 12 Телескопическая стойка посадочного шасси. 13 Тарельчатая опора посадочного шасси. 14 Поперечный элемент шасси. 15 Бак горючего (аэрозин-50) основного двигателя посадочной ступени (2 шт.). 16 Двигатель посадочной ступени с регулируемой тягой до 4530 кгс. 17 Бак с окислителем двигателя посадочной ступени (2 шт.). 18 Выдвижная антенна диапазона S (используется на поверхности Луны). 19 Посадочная ступень. 20 Лестница для спуска астронавтов на поверхность Луны. 21 Теплоизоляция. 22 Площадка с поручнями. 23 Основной двигатель взлетной ступени, тяга в вакууме 1590 кгс. 24 Автономная ранцевая система жизнеобеспечения. 25 Дефлекторы для отклонения истекающих газов из сопла. 26 Вентилятор для обеспечения циркуляции кислорода в кабине. 27 Проблесковый источник света. 28 Пульт управления лунной кабиной. 29 Антенна диапазона S, используемая во время полета. 30 Антенна радиолокатора, обеспечивающего встречу на орбите. 31 Поворотная антенна диапазона S. Технические характеристики Высота 6,98 м. Ширина по диагонали между посадочными опорами 9,4 м. Свободный объем 4,5 м3. Стартовая масса лунной кабины: КК «Аполлон-11» 15 060, «Аполлон-17» 16 440 кг. Отсек для размещения астронавтов имел цилиндрическую форму диаметром 2,35 м и высотой 1,07 м. Модификация для полетов этапа J Посадочная ступень Увеличены запасы кислорода и воды, установлена дополнительная химическая батарея. Перекомпонован отсек I для размещения сложенного лунохода. В отсеке 4 вместо комплекта оборудования и инструментов установлены дополнительный бачок с водой (50 кг), контейнер для отходов, дополнительные баллоны высокого и низкого давления с кислородом. Новый вариант комплекта оборудования и инструментов, установленный снаружи отсека 4, включает плоский ящик с инструментами, контейнеры для образцов лунного грунта, батареи для автономных ранцевых систем жизнеобеспечения астронавтов и детектор космического излучения. Запас топлива двигателя увеличился на 520 кг; возросла продолжительность его работы. Для уменьшения эрозии камеры сгорания заменено ее внутренее покрытие; удлинена закритическая часть сопла двигателя. Взлетная ступень В скафандрах новой конструкции, обладающих большей гибкостью, увеличены запасы кислорода, воды, емкость батареи.  Скафандр для выхода на поверхность Луны 1 Герметизированный шлем. 2 Панель управления автономной ранцевой системой жизнеобеспечения. 3 Входной и выходной разъемы для подсоединения водяных шлангов системы жизнеобеспечения. 4 Карман для фонаря. 5 Входной и выходной разъемы для подсоединения кислородных шлангов системы жизнеобеспечения. 6 Кабели связного оборудования, вентиляционные и водяные шланги системы охлаждения. 7 Карман для образцов лунного грунта. 8 Чехлы на ботинках. 9 Упрочняющий слой металлической ткани для защиты от охлаждения и ударов микрометеоритов. 10 Прикрытые клапаном разъем для подсоединения мочесборника, отверстие для инъекций, дозиметр и на шнурке пакет с медикаментами. 11 Перчатки. 12 Герметизированная оболочка скафандра. 13 Соединяющиеся части герметизированной оболочки скафандра (отвернутые). 14 Входной разъем для очищенного кислорода. 15 Карман для солнцезащитных очков. 16 Разъем для подсоединения кабеля связного оборудования. 17 Панель управления системой очистки кислорода. 18 Автономная ранцевая система жизнеобеспечения. 19 Система очистки кислорода.  Луноход 1 Остронаправленная антенна. 2 Телевизионная камера. 3 Малонаправленная антенна. 4 Пульт управления. 5 Кинокамера (16 мм). 6 Ручка управления. 7 Контейнеры для лунных образцов. 8 Оборудование и инструменты. 9 Колесо с ободом из проволоки. 10 Контейнеры под сиденьями. 11 Защита от пыли. 12 Приемопередающее оборудование для непосредственной связи с Землей. Это - космический аппарат специального назначения, сконструированный для эксплуатации в условиях вакуума, большого перепада температур окружающей среды и сильно пересеченной местности. Аппарат приводится в движение электромоторами; для облегчения веса он изготовлен из алюминиевого сплава. Обода его колес сплетены из проволоки с цинковым покрытием. В сложенном виде луноход размещен в посадочной ступени лунной кабины. Занимаемый им объем не превышает 0,85 м3. Технические характеристики Длина 3,1 м. Ширина колен 1,82 м. Колесная база 2,3 м. Диаметр колеса 81,3 см. Клиренс 35,5 см. Радиус поворота 3,05 м. Максимальная скорость около 14 км/ч. Автономная ранцевая система жизнеобеспечения (АРСЖ) 1 Система очистки кислорода. 2 Блок аварийного запаса кислорода (АЗК). Кислородный баллон высокого давления. 3 Блок АЗК. Система подачи кислорода низкого давления (для дыхания, вентиляции и поддержания давления наддува в скафандре). 4 Связное и телеметрическое оборудование. 5 Блок электрических соединений. 6 Бачок с водой для системы терморегулирования. 7 Вентилятор. 8 Жидкостная система охлаждения астронавта. 9 Основная система подачи кислорода. Баллон с кислородом. 10 Разъемы для подзарядки баков с кислородом и водой. АРСЖ подает в скафандр кислород (под давлением 0,26 ат) и воду для системы охлаждения. Поступающий из скафандра кислород, содержащий газообразные и твердые примеси, пропускается через активированный уголь и патрон с жидкой гидроокисью лития. В ранце размещены также аппаратура связи и телеметрии, системы управления и дисплеи, источник электропитания. Вверху ранца установлена система очистки кислорода, которая обеспечивает резервную подачу газообразного кислорода. Энергопитание: две серебряно-цинковые батареи напряжением 36 В. Двигатель: четыре электромотора постоянного тока мощностью 180 Вт каждый (по одному на каждое колесо). Вес на Земле 210 кгс. Вес на Луне 35 кгс. Вес при полной нагрузке 725 кгс. |
 Вверху. Однажды на голубой Луне..! Окруженный светящимся ореолом астронавт космического корабля «Аполлон-12» работает на поверхности спутника Земли в районе Океана Бурь. Лунная кабина этого корабля совершила посадку в 183 м от АМС «Сервейер-3», запущенной на Луну в 1967 г. |
Посадочная ступень лунной кабины, на которой укреплены посадочные шасси, имела двигатель, тягу которого можно было регулировать в пределах 475- 4535 кгс. На Луне посадочная ступень служила стартовой платформой для запуска взлетной ступени, состоявшей из герметизированной кабины, систем управления и навигации, включая радиовысотомер и бортовую ЦВМ, а также из двигателя с регулируемой тягой. Два рабочих места астронавтов снабжены подвесными системами (с целью экономии места и веса конструкторы отказались от кресел). Пока взлетная ступень была пристыкована к кораблю «Аполлон», астронавты входили и выходили из нее через туннель-лаз. На поверхности Луны после разгерметизации кабины астронавты открывали люк и в своей громоздкой, предназначенной для перемещения по Луне одежде по лестнице посадочной ступени спускались вниз и спрыгивали на грунт.
По окончании работ на поверхности Луны астронавты возвращались обратно во взлетную ступень, с помощью блока и троса поднимали на борт мешочки с образцами, закрывали входной люк, восстанавливали давление в кабине и, включив двигатель взлетной ступени, стартовали с посадочной ступени. Взлет производился в такое расчетное время, которое сводило к минимуму маневрирование на селеноцентрической орбите. Стыковка осуществлялась в установленном отработанном порядке.
Когда в 1962 г. была начата разработка лунной кабины, характер лунного грунта был неизвестен и ученые обсуждали вопрос о массе взлетной ступени. В телескопы с Земли не удавалось рассмотреть на поверхности Луны детали размером менее одного километра. Поэтому о лунной поверхности высказывались самые различные предположения. Одни полагали, что она покрыта пылью, в толстом слое которой может утонуть лунная кабина, другие считали, что она представляет собой очень твердую корку, при ударе о которую во время посадки аппарата может образоваться какая-либо трещина, которая поглотит его.