Юрий Игнатьевич Мухин Лунная афера США

– Трубы могли быть и алюминиевыми. Зачем крылья над колесами на Луне – глупый вопрос: затем же, зачем и на Земле, чтобы пыль не поднимать. На кинокадре с луномобилем в движении хорошо видно, что они очень даже не лишние. Кстати, крылья американцам не грех было бы сделать и попрочнее. Луномобили были у астронавтов трех последних экспедиций («Аполлон 15, – 16» и – 17»). В двух случаях из трех крылья сломались. Астронавты «Аполлона 16» кое как смирились с тем, что на ходу их достаточно обильно посыпало пылью. А астронавты «Аполлона 17» сумели починить сломанное правое заднее крыло: прикрепили с помощью клейкой ленты вместо отломанной его части… сложенную карту района посадки. На рис. 125 фотография NASA AS17 137 20979, на которой они запечатлели результаты ремонта.

Не сказал бы, что это особо тяжелая конструкция.

Кроме того, «не следует смешивать статику с динамикой, господин профессор, – это приводит к серьезным ошибкам». Масса астронавта в полном лунном снаряжении – примерно полторы сотни килограмм, двух астронавтов – три центнера. Следовательно, на Луне пара астронавтов весит в сумме 50 кг. Если два астронавта усядутся на свой неподвижно стоящий на Луне луномобиль, то статическая нагрузка на его конструкцию будет вшестеро меньше, чем если бы они проделали это на Земле. Но, как только они покатят по лунным булыжникам и кратерам со скоростью свыше 10 км/ч (на сегодня рекорд скорости для Луны равен 17 км/ч и был показан астронавтами «Аполлона 16» на небольшом склоне), картина изменится. Когда колесо попадет на очередной ухаб, то вверх подскочит (выражаясь по научному, «испытает направленное вверх ускорение») масса в полтонны (триста килограммов массы астронавтов и двести – самого луномобиля). А сила, с которой масса сопротивляется ускорению, не зависит от веса – она одинакова и на Земле, и на Луне, и в космосе, где предметы не весят вообще ничего. Поэтому динамические нагрузки на конструкцию луномобиля (т. е. нагрузки от ударов и толчков при его движении) будут примерно такими же, как и на Земле.

А советскому Луноходу запас прочности с учетом динамических нагрузок был ни к чему. Хоть его масса и составляла свыше 700 кг (т. е. несколько больше, чем у американского луномобиля с двумя астронавтами), но его максимальная скорость – чуть больше одного километра в час. А фактически он двигался в несколько раз медленнее: ведь управляли то им по радио, глядя на картинку на телеэкране. Картинка эта запаздывала на секунду с лишним, и сигнал управления с Земли шел обратно к луноходу за такое же время. Поэтому оператор вел Луноход очень осторожно, не спеша.

– Стоп стоп! Поглядите ка снова на фотографию луномобиля – ту, где у него к крылу приклеена карта! А где колеи от колес? Следов от ног астронавтов сколько угодно, а от колеса – нет! Ни спереди, ни сзади! Как луномобиль оказался на этом месте, не оставив следов своего прибытия? Не иначе, по воздуху прилетел. А скорее всего, это просто макет – его принесли на руках и поставили на место, как декорацию. А о следах забыли. Есть и другие фотографии, на которых следов от колес нет.

Астронавты не просто катались на луномобиле. Доехав до места очередной остановки, они сходили с него, собирали образцы грунта, делали фотографии – тоесть вовсю топали вокруг луномобиля. При этом поднятая их ногами пыль засыпала следы от колес. Не забудьте, что на Луне пыль летит в несколько раз дальше, чем на Земле.

Эта фотография сделана, когда астронавты сделали на этой стоянке все, что намечали, и собирались в дальнейший путь – один из них уже уселся на сиденье. Судя по отпечаткам ног в пыли, вокруг этого колеса они потоптались немало. Так что следов от колес в данном случае нет как раз потому, что есть много следов от ног.

Кстати, ваше предположение о том, что луномобиль могли просто принести на руках, отчасти справедливо. На Луне он весит менее 40 килограммов, поэтому один человек вполне может приподнять его за один край и развернуть на двух колесах. Порой астронавтам было проще и быстрее именно таким способом развернуть его в нужном им направлении, чем поворачивать: радиус поворота у четырехколесной тележки довольно значительный. В некоторых случаях отсутствие следов от колес может быть вызвано именно этим.

Советская энциклопедии «Космонавтика» дает о нем такие сведения: «Американские космонавты в 1971 – 72 при трех последних лунных экспедициях на космических кораблях „Аполлон 15“, „Аполлон 16“ и „Аполлон 17“ использовали для передвижения по поверхности Луны в районе посадки лунный самоходный аппарат „Ровер“, доставляемый на Луну в одном из отсеков лунной кабины. Двухместный лунный самоходный аппарат – четырехколесный, рассчитан на управление космонавтами. Проектная максимальная скорость 13 км/ч, фактически была достигнута скорость 18 км/ч (при спуске со склона). Ресурс хода 65 км (фактический пробег составил: при полете корабля „Апол лон 15“ – 27,2 км, „Аполлон 16“ – 27,1 км, „Аполлон 17“ – 35,7 км). Радиус разворота 6 м, тормозной путь ~ 3 м. Лунный самоходный аппарат рассчитан на преодоление склонов крутизной до 20°, препятствий высотой, до 0,3 м и трещин шириной до 0,7 м. Максимальный, допустимый крен и дифферент 45°. Тормоза должны удерживать лунный самоходный аппарат на склоне крутизной до 35°.

Масса нагруженного лунного самоходного аппарата 725 кг (в т. ч. собственно «Ровер» – 211, космонавты с ранцевыми системами жизнеобеспечения – 364, научные приборы – 54, съемочное и связное оборудование – 69, образцы лунных пород и пр. – остальное). Длина лунного самоходного аппарата 3,1 м, ширина 2,1 м, вые. 1,1 м, ширина колеи 1,83 м, ширина каждого из четырех колес 0,23 м, диаметр колеса 0,81 м. Рама лунного самоходного аппарата и кресла космонавтов трубчатой конструкции из алюминиевого сплава, сиденья и спинки из нейлона. Полосы клейкого материала на спинке позволяют фиксировать ранцевую систему жизнеобеспечения; предусмотрены также привязные ремни из ребристого нейлона и пылезащитные крылья. Подвеска колес торсионная. Все колеса ведущие. Ободья сплетены из проволоки диаметром 0,84 мм с цинковым покрытием. К ободу приклепаны полосы из титанового сплава для защиты от истирания и улучшения сцепления с грунтом. В ступицу вмонтирован электродвигатель мощностью 183,9 Вт, связанный с одноступенчатым редуктором (передаточное число 80: 1). Дополнительно имеются передний и задний электродвигатели (по 73,5 Вт, передаточное число редуктора 257: 1), соединенные с колесами специальными тягами и обеспечивающие разворот. Для электропитания лунного самоходного аппарата служат две не подзаряжаемые серебряно цинковые батареи, ресурс каждой 121 А'ч, мощность 150 Вт, номинальное напряжение 36 В, рабочая температура 4 52 °С. В целях теплозащиты верхняя поверхность батарей, бортовой ЦВМ и пульта управления лунного самоходного аппарата облицованы зеркальными пластинами из спеченной двуокиси кремния. На пульте размещены: спидометр (градуированный от 0 до 20 км/ч); индикатор дифферента и крена (градуированный от + 25° до – 25°); индикатор курса с азимутальным лимбом и цифровыми указателями азимута, пройденного пути и удаления от лунной кабины по прямой; панель аварийной системы сигнализации о выходе из строя батарей, электродвигателей и др. Для управления «Ровером» служит штурвальная колонка самолетного типа, расположенная между креслами, чтобы ею мог управлять любой космонавт. Отклонением колонки вперед – назад регулируется скорость хода, поворотом относительно оси – поворот лунного самоходного аппарата. Кнопка в основании колонки служит для переключения с переднего на задний ход. Торможение лунного самоходного аппарата производится изменением направления тока в электродвигателях. В качестве запасных средств используются тормозные колодки и барабанный тормоз. Извлечение лунного самоходного аппарата, установка его на грунт и приведение в рабочее положение обеспечиваются одним космонавтом.

На «Ровере» размещена остронаправленная антенна с параболическим отражателем диаметром 96,5 см для передачи ТВ изображения непосредственно на Землю, а также малонаправленная антенна для голосовой связи с Землей и передачи телеметрической информации. Остронаправленная антенна используется только во время стоянки лунного самоходного аппарата и требует предварительного наведения на Землю с помощью телескопического прицела (визира). Передача ТВ во время движения не ведется. В передней части лунного самоходного аппарата смонтирована ТВ камера, кино и фотокамеры. Управление ТВ камерой (включение и выключение, наведение по азимуту и углу места, панорамирование, изменение фокусного расстояния) может осуществляться космонавтами и по командам с Земли. ТВ камера «Ровера» использовалась для съемки старта взлетной ступени лунной кабины с Луны, а после отлета космонавтов – для астрономических наблюдений и регистрации взрывов сейсмических зарядов, оставленных космонавтами на Луне»113.

Первое, что сразу бросается в глаза, – это мизерная мощность луномобиля. Все четыре двигателя на его колесах в сумме дают как раз одну лошадиную силу. Но это исполнительные двигатели, они бы такую мощность может быть и взяли, да кто же им даст? Ведь суммарная мощность двух батарей 300 Вт, т. е. всего 0,4 лошадиной силы. Масса этой «шайтан арбы» как у «Запорожца» и всего на центнер меньше, чем у «Жигулей», а мощность 0,4 л. с? Не многовато ли? Я поискал в доме бытовой прибор с мощностью, как у американского луномобиля. Дрель – 750 Вт, кстати, на рынке самая маломощная дрель – 420 Вт. Принтер – 700 Вт, мясорубка – 420 Вт, наконец, нашел в углу одного из кухонных шкафов старую кофемолку, которой редко пользовались, – 115 Вт. Вы можете себе представить «Запорожец», который ехал бы по сухому песку с двигателем не в 30 кВт, а 0,3 кВт? У меня был «Запорожец», и я себе такого представить не могу. Хиви мне скажут, что я ничего не понимаю в луномобилях, что на Луне «Ровер» быстро ездил по песку, оставляя глубокие колеи, лихо взбирался на горки и т. д. Я это тоже видел. Но это же кино! А я говорю «за жизнь».

Возьмите секундомер и рулетку и взбегите на один пролет лестничного марша как можно быстрее. Замерьте время, которое вам понадобилось, и высоту пролета. Затем свой вес (в кг) умножьте на высоту пролета (в метрах) и разделите на время (в секундах), и на 75. Уверен, что результат (ваша мощность в лошадиных силах) у вас будет больше единицы. И в этом нет ничего странного: любой человек без проблем может развить мощность в одну лошадиную силу, тренированные люди развивают мощность в несколько лошадиных сил, а спортсмен – и до десятка. Спросите себя: на хрена было тащить на Луну телегу массой в 210 кг, т. е. в полтора раза больше, чем масса обоих астронавтов, если каждый из них может длительно развивать мощность (скажем, при ходьбе) большую, чем мощность этой телеги?

Велосипедист любитель без проблем развивает скорость 30 км/час, при скорости луномобиля (10 км/час) велосипедист тратит энергии столько же, сколько и при обычной ходьбе, при скорости 5 км/час – в 4 раза меньше. То есть если бы дело действительно шло о Луне, то американские инженеры соединили бы вместе два велосипеда и заставили бы астронавтов крутить педали, при этом тележка была бы в 10 раз легче «Ровера», а мощность ее в 10 раз больше.

Но теперь понятно, такое сооружение не впечатлило Стенли Кубрика, ему требовалось показать автомобильную мощь США. Но, чтобы придать этой телеге мощность хотя бы в 4 лошадиные силы, на нее нужно было грузить 300 кг батарей. Вот американские жулики и выкрутились: батарей загрузили 30 кг, а эфир заполнили болтовней о бешеной скорости этого агрегата.

И еще по поводу пояснений хиви, что луномобиль при скорости свыше 10 км/час наскакивает на булыжники, и если у него колеса будут как у велосипеда, то они не выдержат динамических нагрузок. Должен сказать, что у велосипедистов, в отличие от хиви НАС А, есть головы, и они им нужны и для того, чтобы не наскакивать на скорости на булыжники.
История с горючим

Хиви НАСА . А еще критики говорят:

– У них с горючим странная история. На «Аполлоне 11» горючего не хватило для спуска, еле посадили лунный модуль весом в 102 кило. При том же самом количестве горючего спускаемый аппарат на «Аполлоне 17» весил уже аж в пять раз больше, и никаких проблем не было.

– Чего? Сто два килограмма??? Да один астронавт весит больше! Это явная ошибка, которая встречается повсеместно.

– Значит, имеется в виду вес лунный, а не земной.

Вы, значит, хотите сказать, что земной вес лунного модуля Apollo 11 был 102*6 кг (в шесть раз больше, чем на Земле), то есть 712 килограммов? «Маловато будет!»

По данным NASA, начальная масса лунного модуля «Аполлона 11» составляла 15,1 тонн, в том числе 10,5 тонн топлива. Модуль этот состоял из двух ступеней: посадочной и взлетной. Сухая (т. е. без топлива) масса посадочной ступени – 2 тонны, топливо посадочной ступени – 8,2 тонны. Сухая масса взлетной ступени – 2,2 тонны, топливо основного двигателя взлетной ступени – 2,4 тонны. Кроме того, во взлетной ступени находилось также 0,3 тонны топлива для двигателей ориентации. (Все цифры округлены до десятых долей тонны.)

Если считать, что из 15,1 тонны массы лунного модуля к моменту посадки было израсходовано практически все топливо посадочной ступени (в полете «Аполлона 11» в общем то так оно и было), то в момент посадки масса лунного модуля составляла 15,1 8,2=6,9 тонн, а его вес на Луне – немногим более тонны.

Этот «лунный модуль весом 102 килограмма» – очевидная ошибка во многих источниках, на которую не обращают внимания. Это лишний раз показывает, как люди смотрят только на конечные выводы, не вдаваясь в доказательства.

Лунные модули последующих «Аполлонов» на Луне действительно весили несколько больше, чем модуль «Аполлона 11». Во первых, астронавтам «Аполлона 11» пришлось долго маневрировать над поверхностью, уводя корабль в сторону от скопления камней, сесть на которое было невозможно, поэтому они потратили практически все посадочное топливо (его у них осталось меньше чем на минуту работы посадочного двигателя). Остальным «Аполлонам» подвернулись более ровные места посадки, поэтому у них после прилунения оставался некий запас топлива, впрочем, весьма скромный: космические корабли заправляют без особых излишеств. Во вторых, в следующих полетах увеличилось количество оборудования, которое астронавты доставляли на Луну: в частности, у них появился тот самый луномобиль, которого не было у первых экспедиций. Но то, что лунный модуль «Аполлона 17» весил в пять раз больше, чем у «Аполлона 11» – полная ерунда. Его масса была больше в лучшем случае на тонну другую, ни о каких «разах» речи здесь идти не может.

– А как этот лунный модуль вообще летал?

В этом модуле стоят два астронавта (сесть им негде). Если кто то из них переступит с ноги на ногу, то центр тяжести системы сместится, модуль потеряет равновесие и упадет. Такая штука должна летать, как летает воздушный шарик, если его надуть и отпустить, не завязывая – то и дело вилять в разные стороны и, в конце концов, врезаться в Луну.

– Вы правы – если равнодействующая силы тяги двигателя не проходит через центр тяжести ракеты, то ракета начинает поворачиваться. Однако перемещение астронавтов – не самое страшное, что может случиться с лунным модулем. Очень существенную часть его массы составляет жидкое топливо. И это топливо весело плещется в баках, а вместе с ним гуляет туда сюда и центр тяжести системы. Две с лишним тонны топлива взлетной ступени – это вам не астронавт, переминающийся с ноги на ногу! Кроме того, при подъеме взлетная ступень летит не по прямой, а совершает некий маневр с разворотом. Вначале она поднимается вертикально, потом наклоняется и разгоняется по пологой траектории, чтобы выйти на орбиту вокруг Луны. Поэтому совершенно необходимо уметь управлять направлением тяги: удерживать его проходящим через центр тяжести, когда надо лететь по прямой, и намеренно смещать его от центра тяжести, когда надо изменить курс. Все сказанное, кстати, справедливо не только для взлетной ступени, но также и для любой ракеты, взлетающей с Земли. Ракету носитель удерживать на курсе даже тяжелее – жидкое топливо при старте составляет подавляющую часть ее массы, и смещения центра тяжести из за смещения топлива куда существеннее, чем для лунного модуля. Итак, чтобы ракета (будь то лунный модуль или мощный носитель) не упала и летела туда, куда нужно, ей необходимо управлять.

Изобретательные инженеры ракетчики выдумали немало способов управления направлением тяги. Самый старый – газовые рули, которые применялись еще на «Фау 2». За соплом ставят небольшие графитовые плоскости, которые могут поворачиваться и частично отклонять поток газа в ту или иную сторону. (Очень похоже на руль на морском судне.) Можно отклонять газовый поток и целиком – если двигатель не жестко закрепить в корпусе, а установить в кардановом подвесе, чтобы его можно было отклонять в стороны. Так управлялась американская лунная ракета «Сатурн 5». Можно, наконец, в дополнение к основному двигателю поставить несколько маломощных поворотных рулевых двигателей или камер сгорания. Так сделано на ракете «Союз».

Непременная часть системы управления любой ракеты – автомат угловой стабилизации. Именно он обеспечивает устойчивость ракеты в полете. Входящие в его состав гироскопические датчики вырабатывают электрические сигналы, пропорциональные угловым отклонениям ракеты от требуемого положения. Эти сигналы усиливаются и подаются на рулевые органы ракеты (газовые рули, приводы поворота двигателей и т. п.) (рис. 127), и ракета разворачивается и занимает нужную ориентацию в пространстве. Эта задача давно отработана – как уже сказано, ее необходимо решить для любой ракеты, и ничего специфического в управлении именно лунным модулем нет.

Посадочный двигатель лунного модуля может поворачиваться и компенсировать возможные смещения центра тяжести. Кроме того, на взлетной ступени расположено 16 двигателей системы ориентации и стабилизации, собранных в 4 группы по 4 двигателя в каждой. Справа приведен фрагмент фотографии NASA AS17 134 20463, на которой хорошо видны две группы этих двигателей: одна – слева от центра кадра, другая – в его правом нижнем углу. Эти двигатели работают и при посадке, т. к., например, поворот модуля вокруг вертикальной оси возможен только с их помощью. А основной двигатель взлетной ступени закреплен жестко, поэтому при взлете с Луны ориентация взлетной ступени обеспечивается исключительно работой этих двигателей.

Натянутое под двигателями полотнище из черной материи защищает посадочную ступень от пламени того двигателя, сопло которого направлено вниз. Тяга каждого двигателя ориентации и стабилизации – всего 45 кГ, поэтому такой защиты достаточно: струя газа ее не оторвет, а материя, видимо, достаточно термостойкая.

– Ну, может, автоматика и справится с управлением лунного модуля (действительно, ракеты то летают). А человек? Ведь они перед посадкой вручную управляли. Когда американцы пробовали испытывать лунный модуль на Земле, он вел себя очень неустойчиво и довольно быстро разбился. А на Луне он почему то шесть раз подряд сел и взлетел – и ни одной аварии! Разве так бывает?

– Лунный модуль на Земле никто не испытывал. Не может он летать при земной силе тяжести – сила тяги его двигателя гораздо меньше его веса, так что он просто не оторвется от земли. Поэтому его могли испытывать – и испытывали – только в космосе. Испытаний перед первой высадкой было целых три. Сперва его опробовали в беспилотном режиме во время полета «Аполлона 5» в январе 1968 года, еще до первого пилотируемого полета «Аполлона». Потом было еще два пилотируемых испытания – на околоземной орбите во время полета «Аполлона 9» и на окололунной – при полете «Аполлона 10».

А на Земле летал специально построенный для астронавтов тренажер (рис. 128). На нем был вертикально установлен мощный реактивный двигатель, который компенсировал пять шестых веса аппарата. Так осуществлялась имитация его веса на Луне. Но имитация была неполной – если аппарат кренился, то сила тяги двигателя действовала наклонно, ее вертикальная составляющая, компенсирующая вес, уменьшалась, и появлялась горизонтальная составляющая, которая начинала двигать аппарат в сторону. Поэтому управлять этим тренажером было даже сложнее, чем настоящим лунным модулем.

Кстати, летательные аппараты, которые используют для полета только реактивную силу тяги двигателя, не редкость и на Земле. Это – все те же самолеты с вертикальным взлетом во время взлета и посадки, а также ряд экспериментальных аппаратов. На фотографии слева – советский аппарат «Турболет». В его центре – мощный турбореактивный двигатель, поставленный вертикально, а на концах ферм – небольшие сопла для управления ориентацией. Турболет был сделан в 1956 году. В то время (за год до запуска самого первого спутника) о полетах на Луну вряд ли кто думал всерьез, его создатели имели в виду прежде всего отработку управления именно самолетами с вертикальным взлетом, над проектами которых тогда уже задумались. Летчик испытатель Ю.А. Гарнаев выполнил на турболете всю программу летных испытаний без каких либо серьезных происшествий. Очевидец описал эти испытания так:

Когда «этажерка» впервые неуверенно отделилась от земли и, покачиваясь, зависла на высоте одного двух метров, трудно было отделаться от ощущения, что происходит нечто почти мистическое. Ни крыльев самолета, ни несущего винта вертолета, ни объемистого баллона аэростата – ничего того, что издавна помогало человеку, преодолевая вечно действующую силу тяжести, поднимать созданные им сооружения над землей, и – гляди ка! – тем не менее летает!

[…] Подобно возникающей из пены морской Афродите (это поэтичное сравнение принадлежит, как легко догадаться, не мне, а одному из создателей турболета), вылезал он из густой шапки дыма и пыли, выбиваемой из грунта мощной реактивной струей.

Вскоре Гарнаев освоил созданную им же методику пилотирования турболета так, что выделывал на нем эволюции, напоминающие не столько полет нормального летательного аппарата, сколько танцы; причем танцы не бальные, а скорее так называемые эксцентрические.

(МЛ. Галлай, «Испытано в небе».)

Кстати, если все детали этого описания верны, то турболет тоже взлетал с грунтовых площадок и садился на них. И не проваливался в «ямы, которые рыл себе сам».

Ю.И. МУХИН . Тем не менее, в отличие от «Аполлонов» на «Луне», турболет ямы рыл.

Но я хотел бы сказать пару слов по поводу многочисленных полетов американских астронавтов на тренажерах. Поскольку их подвигом была посадка с ручным управлением спускаемого модуля на Луне (остальное – прыгать, бегать, втыкать флаг, собирать камни – могла и дрессированная обезьяна), то кинопленок о том, как астронавты на Земле тренировались в этом, должны быть километры, и эти кадры должны широко использоваться во всех кинофильмах о программе «Аполло».

Но хиви НАСА, вопреки обыкновению, не приглашают нас на сайт НАСА посмотреть их. Мне же пришлось из всего тренировочного процесса американских астронавтов видеть лишь эпизод того, как Армстронг, пытаясь управлять этим модулем, не справился с задачей и катапультировался, а тренажер взорвался. Поэтому, с одной стороны, может астронавты в самом деле научились летать, но, с другой стороны, может их тренировки стали для руководителей Америки лишним доводом, что лучше не надо.