- ПРОГРАММА «САТУРН-АПОЛЛОН»
-
Для посадки космонавтов на поверхность
Луны и их возвращения на Землю требовалось
существенное увеличение массы полезной
нагрузки, выводимой на околоземные орбиты,
соответственно увеличивались и
энергомассовые затраты.
Эти затраты зависели от схемы и состава
ракетно-космического комплекса,
предназначенного для решения этой задачи,
а они, в свою очередь, — от того, где будет
находиться спускаемый аппарат, служащий
для обеспечения безопасного возвращения
участников экспедиции на Землю. Он мог
быть доставлен на околоземную орбиту и
находиться там до возвращения экспедиции,
члены которой должны были перейти в него
для возвращения на Землю. Спускаемый
аппарат мог быть доставлен на окололунную
орбиту и ожидать на ней совершивший
высадку на Луну экипаж для возвращения его
непосредственно на Землю. Возможна была и
такая схема, когда спускаемый аппарат с
экипажем доставлялся непосредственно на
поверхность Луны и возвращался на Землю.
Очевидно, что конструкция спускаемых
аппаратов во втором и третьем случаях
должна рассчитываться на вход в атмосферу
(при возвращении на Землю) со второй
космической скоростью. Эти экспедиции
могли быть осуществлены как одним
запуском тяжелой ракеты-носителя,
выводящей на околоземную орбиту лунный
ракетный комплекс, так и при помощи
нескольких (более легких) ракет-носителей,
выводящих либо на околоземные, либо на
окололунные орбиты части лунного
орбитального комплекса, стыкуемые на этих
орбитах. НАСА рассматривало две схемы
экспедиции на поверхность Луны, со
встречей на околоземной орбите и со
встречей на окололунной орбите.
Первоначально была выбрана схема со
встречей и стыковкой на околоземной
орбите. Рассматривались два варианта
двухпусковой схемы: встреча со стыковкой и
встреча с заправкой топливом. Однако в
июне 1962 г. НАСА при непосредственной
поддержке президента Кеннеди остановило
свой выбор на однопусковой схеме со
встречей на окололунной орбите взлетного
модуля лунного корабля с орбитальным (основным)
блоком космического корабля «Аполлон», в
состав которого входил спускаемый аппарат.
В этой схеме ракетный блок третьей ступени
С-IVБ с кислородно-водородным двигателем
Джи-2 ракеты-носителя «Сатурн-V» сначала
выводил космический корабль «Аполлон» на
околоземную орбиту, а потом — на
траекторию движения к Луне.
На рис.6 показана схема лунной экспедиции
по программе «Сатурн-V—Аполлон».
Недостаток этой схемы — невозможность
спасти экипаж взлетного модуля лунного
корабля, если не удается его встреча с
орбитальным (основным) блоком корабля «Аполлон»,
остающимся на окололунной орбите. Кроме
того, при такой схеме появлялось
ограничение по времени старта этого
модуля с поверхности Луны, зависящее от
параметров орбиты орбитального блока.
Проще говоря, космонавты должны были
дождаться, когда орбитальный блок облетит
Луну и окажется над ними, и только тогда
стартовать с поверхности. Наконец, такая
схема имеет ограничение на районы посадки
лунного корабля на поверхность Луны, также
зависящее от параметров орбиты
орбитального блока.
- Рис.6. Схема полета пилотируемой
лунной экспедиции по программе «Сатурн-V —
Аполлон»: 1 — старт с Земли; 2 — отделение
разгонного блока первой ступени,
включение двигательной установки второй
ступени; 3 — отделение разгонного блока
второй ступени, на низкую орбиту; 4, 5 —
промежуточная орбита; 6 — второе включение
двигателя третьей ступени в расчетной
точке орбиты и вывод «Аполлона» на
траекторию полета к Луне; 7 – отделение
основного блока; 8 — сброс конического
переходника и перестроение основного
блока; 9 — пристыковка основного блока к
лунной кабине; 10 — отделение «Аполлона» от
разгонного блока третьей ступени; 11 —
первая коррекция траектории; 12 — вторая
коррекция траектории; 13 — разгонный блок
третьей ступени переводится на траекторию
прямого попадания на поверхность Луны; 14 —
последняя коррекция траектории; 15 —
построение лунной орбиты; 16 — построение
более низкой орбиты, переход двух
астронавтов в лунную кабину через
внутренний люк-лаз; 17 — разделение лунной
кабины и основ кого блока; 18 — включение
двигателя лунной кабины для торможения на
этапе посадки на Луну; 19 - посадочный
маневр и прилунение лунной кабины, выход
астронавтов на поверхность Луны; 20 —
движение по орбите основного блока; 21 —
построение орбиты основного блока перед
стыковкой; 22 — старт с поверхности Луны
взлетной ступени лунной кабины; 23 —
сближение взлетной ступени с основным
блоком; 24 – стыковка взлетной ступени с
основным блоком, который играет роль
активного корабля при стыковке; 25 -
отделение взлетной ступени после перехода
из нее двух астронавтов в основной блок; 26
— сброс взлетной ступени на поверхность
Луны; 27 — отделение автоматического
спутника на орбите; 28 — переход на
траекторию полета к Земле; 29 — первая
коррекция траектории; 30 — вторая
коррекция траектории (в случае
необходимости); 31 - разделение отсека
экипажа (спускаемого аппарата) и отсека
оборудования с двигательной установкой
основного блока; 32 — ориентация
спускаемого аппарата перед входом в
плотные слои атмосферы; 33 - спускаемый
аппарат на участке управляемого спуска в
атмосфере Земли, 34 — пропадание
радиосигнала при входе в атмосферу; 35 —
срабатывание парашютной системы и
приводнение спускаемого аппарата с тремя
астронавтами в заданном районе океана
- Работы по этой программе в США начались в
1961 г после полета Ю.А.Гагарина. 25 мая 1961 г. Д.Кеннеди, сменивший в 1960 г Д.Эйзенхауэра на
посту президента США, выступил в конгрессе
(вопреки традиции) со «вторым посланием о
положении страны» «Я верю, — сказал он, —
что страна согласится с необходимостью
высадить человека на Луну и обеспечить его
безопасное возвращение на Землю до конца
настоящего десятилетия». Это выступление
и послужило отправной точкой для
развертывания работ по программе «Аполлон».
- Запуски первых советских ИСЗ и первого
человека в космос развеяли миф о
безграничном научно-техническом
превосходстве США перед СССР, вызвали к
жизни эту их космическую программу,
открывшую новую космическую гонку между
США и СССР.
- Высадка американских астронавтов на Луну
до 1970 г была объявлена национальной
задачей США, а проведенная мобилизация
ресурсов страны на ее решение была
сравнима с мобилизацией ресурсов на
первоочередную программу военного
времени. На решение этой задачи были
ассигнованы очень большие средства — 472
долл. в расчете на каждую американскую
семью. В пиковый период (1966 г) в работах по
этой программе участвовало около 0,5 млн.
человек из 20000 фирм. С самого начала работ
по программе «Сатурн—Аполлон» были четко
сформулированы задачи и найдены
организационные формы, позволяющие свести
до минимума бюрократическую волокиту и
максимально снизить (без ущерба для дела)
уровень, на котором принимались
ответственные решения.
- Программа не была засекречена, что
способствовало свободному обмену
информацией между всеми
заинтересованными организациями, причем
поток информации был организован не
только по вертикали (от вышестоящих
организаций к нижестоящим, и наоборот), но
и по горизонтали, т.е. между исполнителями.
Свободный поток информации позволял
осуществлять эффективный учет и контроль
хода работ.
- Все работы по программе координировались
НАСА, непосредственно финансируемым
конгрессом. Для руководства созданием РН «Сатурн»
на базе Редстоуновского арсенала армии
США был создан научно-исследовательский
Центр им.Маршалла под руководством
Вернера фон Брауна с уникальной
экспериментальной базой для огневых
испытаний ракетных блоков и динамических
испытаний собранной ракеты-носителя, Штат
этого Центра в пиковый период достигал 8000
человек. Тогда же был создан специальный
Центр (его строительство началось в 1961 г.)
для подготовки астронавтов. Штат этого
Центра достигал 5000 человек
- Головной по основному блоку была выбрана
(в 1961 г) фирма «Норт Америкэн» и были
определены (в 1962 г) основные фирмы-смежники,
многие из которых имели опыт работ по
программам «Меркурий» и «Джемини».
- Контракт на разработку лунного модуля
был заключен с фирмой «Грумман Эйркрафт» (специализировавшейся
до этого на самолето- и вертолетостроении)
в 1962 г после окончательного выбора схемы
лунной экспедиции.
- Бюджет НАСА в период развертывания работ
по этой программе характеризовался
следующими цифрами (млрд долл.): 1962 г — 1,9;
1963 г — 3,7; 1964 г — 5,7; 1965 г — примерно 6,0; 1966 г
— 5,9; 1967 г — 5,7. За счет этих ассигнований
была создана уникальная
экспериментальная база, которую
американские специалисты считают «величайшим
национальным достоянием». На создание
этой базы потребовалось около пяти лет,
примерно три года — на проектирование и
около двух лет — на строительство
- К числу основных испытательных стендов,
составляющих эту базу, относятся
- 1. Группа стендов на базе ВВС Эдвардс для
испытаний ЖРД Ф-1 тягой до 700 т-с.
- 2. Группа стендов фирмы «Рокетдайн» в
Санта-Сьюзен, оборудованных паровыми
эжекторами, создающими разряжение в
выходном сечении сопла, соответствующее
высоте 18 км, для испытаний ЖРД Джи-2
ракетного блока второй ступени (С-II) ракеты-носителя
«Сатурн-V».
- 3. Построенный ранее стенд в Центре
Маршалла для динамических испытаний ракет
«Сатурн-V» в подвешенном состоянии.
- 4. Два спаренных стенда на территории
комплекса НАСА в штате Миссисипи для
предполетных огневых испытаний ракетного
блока первой ступени (С-I) ракеты-носителя «Сатурн-V»,
там же стенд для предполетных испытаний
ракетного блока второй ступени С-II.
- 5. Комплекс стендов на испытательной базе
в Сакраменто для предполетных испытаний
ракетного блока третьей ступени (С-IVБ)
- 6. Стартовый комплекс № 39 на мысе Кеннеди,
где комплекс «Сатурн—Аполлон» собирался
в здании вертикальной сборки и
транспортировался вместе со стартовой
платформой в вертикальном положении на
пусковой стенд.
- Особое значение в программе уделялось
повышению надежности работы всех систем,
входящих в этот сложнейший комплекс. По
мнению американских специалистов, это
было обеспечено:
- — дублированием отдельных элементов,
узлов, агрегатов или всех систем, их
тщательным отбором, а также весьма
жесткими условиями испытаний;
- — особо тщательной наземной комплексной
отработкой, отличающейся в принципе от
методики отработки баллистических ракет (последняя
велась в основном в процессе летно-конструкторских
испытаний);
- — последовательностью проведения
изменений, направленных на
усовершенствование элементов конструкции
и оборудования, строгим выдерживанием
принципа — максимально повышать
надежность существующего оборудования.
- Большая роль, отводимая наземным
испытаниям, объяснялась следующими
причинами. Во-первых, запланированная
уникальная наземная экспериментальная
база {всевозможные испытательные стенды,
барокамеры, моделирующие устройства,
тренажеры и т.д.) позволяла обеспечить
надежность комплекса «Сатурн-Аполлон» в
основном в результате наземной отработки.
Во-вторых, создание наземной
экспериментальной базы требовало
существенно меньших затрат, чем
изготовление и летно-конструкторские
испытания, которые при старой методике
отработки надежности требовались бы в
больших количествах. И, в-третьих, при
наземных испытаниях значительно
облегчались измерения, повышалась их
точность, испытываемые объекты можно было
осматривать после испытаний, а также
проводить повторные испытания.
- При всем этом признавалось, естественно,
что только при летно-конструкторских
испытаниях элементы комплекса работают в
реальных условиях. Поэтому этапам летно-конструкторской
отработки элементов, агрегатов,
аппаратуры и систем комплекса также
уделялось большое внимание.
- С 28 мая 1964 г. по 30 июля 1965 г. были проведены
пять запусков макетов основного блока
корабля «Аполлон» на орбиты
искусственного спутника Земли с по мощью
ракеты-носителя «Сатурн-I». В 1966 г. РН «Сатурн
IБ» были осуществлены два запуска
спускаемого аппарата экспериментального
основного блока корабля «Аполлон» по
баллистической траектории со входом в
атмосферу со скоростью 8 км/с. В том же году
была запущена одна ракета «Сатурн-IБ» для
проверки повторного включения кислородно-водородного
ЖРД ракетной ступени С-IVБ.
- В 1967 г. был произведен первый беспилотный
запуск РН «Сатурн-V» с экспериментальным
основным блоком космического корабля «Аполлон»
по баллистической траектории для проверки
спускаемого аппарата при входе в
атмосферу со скоростью 11 км/с. В 1968 г.
подобный запуск был повторен. В этом же
году на околоземной орбите испытан лунный
корабль (РН «Сатурн-IБ»), затем при помощи
этой же РН был запущен на орбиту ИСЗ и
основной блок с экипажем и, наконец, на
селеноцентрическую орбиту ракетой-носителем
«Сатурн-V» был выведен основной блок «Аполлона»
с астронавтами на борту.
- В начале 1969 г при помощи ракеты-носителя «Сатурн-V»
был выведен на орбиту искусственного
спутника Земли пилотируемый космический
корабль «Аполлон» в полном составе с
отделением и автономным полетом лунного
корабля.
- В 1969 г. при пятом запуске «Сатурна-V»
космический корабль «Аполлон» в полном
составе с экипажем был выведен на
окололунную орбиту, где лунный корабль
отделился от основного блока, была
проведена имитация его посадки на
поверхность Луны с последующей встречей и
стыковкой взлетного модуля с основным
блоком, переходом астронавтов в
спускаемый аппарат, в котором они
возвратились на Землю со второй
космической скоростью.
- 16 июля 1969 г. при шестом запуске на
космическом корабле «Аполлон-11» была
осуществлена первая лунная экспедиция. На
поверхность Луны ступили Н. Армстронг и Э.Олдрин,
которые после выполнения поставленных
перед ними задач благополучно стартовали
на взлетной ступени лунного корабля,
состыковались с основным блоком, где их
ожидал М.Коллинз, и вернулись на Землю. За
период с 16 июля 1969 г по 7 декабря 1972 г США
осуществили 6 успешных экспедиций (из семи);
на поверхности Луны побывали 12
американских астронавтов. Из-за
финансовых затруднений в связи с
затянувшейся войной во Вьетнаме США
вынуждены были прекратить работу по
программе «Сатурн-V—Аполлон» (вначале
было запланировано 10 экспедиций).
- Общие затраты на программу составили 24—26
млрд. долл. Стоимость лунного корабля,
обеспечивавшего доставку астронавтов на
поверхность Луны и возвращение их на
орбитальный блок, была равна стоимости 15
таких кораблей, сделанных из золота.
Стоимость карата лунного грунта,
доставленного астронавтами на Землю, в 3 5
раза была дороже карата бриллианта.
- Американская программа, ставшая уже
историей, безусловно, является выдающимся
научно-техническим достижением, которое
умалчивать нельзя. Мы должны были
использовать этот опыт для осуществления
более совершенных экспедиций на
поверхность Луны.
Далее...
-
-