Жуткие перегрузки при посадке на Луну

 

Хиви НАСА. Нам говорят:

— Давайте проанализируем американскую лунную программу в самой её сложной части — пилотируемая ручная посадка 15‑тонного аппарата на Луну и взлёт.

Обратимся, собственно, к прилунению лунной кабины. Два космонавта находятся в кабине постоянно в скафандрах для работы на Луне. Масса скафандра — 29 кг, ранцевой системы жизнеобеспечения — 54 кг. На участках спуска и взлёта космонавты находятся в подвесной системе, включающей пояс, надетый на бёдра, и трос, зацепленный за пояс, переброшенный через блок и огружен‑ный девятью кг. То есть космонавты, фиксированные тросом, находятся в положении «стоя» (под ногами даже положен противоскользящий коврик). Спуск на поверхность Луны производится в три этапа: торможение (8 мин.), выведение в район посадки (1,5 мин.), посадка (больше 1,5 мин.). Космонавты на двух первых этапах испытывают длительную перегрузку, максимальное значение которой — 5. Перегрузка направлена вдоль позвоночника (самая опасная перегрузка). Спросите у военных лётчиков, можно ли устоять в самолёте в течение 8 мин. при пятикратной перегрузке да ещё и управлять им. Представьте себе, что после трех дней пребывания в воде (три дня полёта к Луне в невесомости) вы выбрались на сушу, вас поместили в лунную кабину, а ваш вес стал 400 кг (перегрузка 5), комбинезон на вас — 140 кг, а рюкзак за спиной — 250 кг. Чтобы вы не упали, вас держат тросом, прикреплённым к поясу, 8 минут, а затем ещё 1,5 мин. (никаких кресел, ложементов нет). Не подгибайте ноги, опирайтесь на подлокотники (руки должны быть на органах управления). Кровь отлила от головы? Глаза почти не видят? Не умирайте и не падайте в обморок — вам надо очень нежно посадить не имеющий аналогов реактивный аппарат вручную, вслепую (вы в шлеме, окошко скошено так, что нижний край дальше от вас, и под собой ничего не видно, реактивная струя 5‑тонного двигателя поднимает с поверхности песок), по радиовысотомеру. Где‑то внизу, в пяти метрах, заканчиваются посадочные «ноги», на трех из них — железные штыри длиной 1,7 м. Когда они коснутся поверхности — двигатели автоматически выключатся. Если вы пришли на эту приблизительно ощущаемую высоту с ненулевой скоростью, то всё — попытка не засчитывается. Потому что вас уже нет. И уже не важно, что под одну опору попал большой камень, раньше надо было куда‑то смотреть. Хотите попробовать ещё? А американские космонавты — без сучка и без задоринки шесть раз подряд «смогли». И уж не знаю, как они управляли посадкой в положении «стоя» при длительной 5‑кратной перегрузке — это просто НЕВОЗМОЖНО.

— Давайте лучше проанализируем ваш «анализ».

Массу лунного корабля вы знаете — 15 тонн, т. е. 15 000 кг. И силу тяги её двигателя — 5 тонн, или примерно 50 000 ньютонов — вы назвали почти правильно (на самом деле она чуть‑чуть поменьше, около 4,5 тонн). А вот вашу пятикратную перегрузку вы взяли с потолка, хотя она элементарно вычисляется на основании известных вам данных. Про второй закон Ньютона слыхали? Согласно этому закону, сила есть произведение массы на ускорение, поэтому ускорение лунной кабины равно силе тяги её двигателя, делённой на её массу, т. е. 3.3 м/с² — втрое меньше ускорения свободного падения на Земле «g» (9.8 м/с²).

Поэтому астронавты вместо пятикратной перегрузки, которой вы их так стращаете, испытывали троекратную «недогрузку». Правда, это ускорение росло со временем: масса корабля уменьшалась по мере выгорания топлива. Но даже если врубить посадочный двигатель «на всю катушку» в момент, когда сожжено практически всё топливо посадочной ступени (8 тонн), ускорение лунного корабля составило бы всего‑навсего 7 м/с² — несколько менее «g». Так что лунный корабль ни при каких обстоятельствах не способен создать для находящихся в нём астронавтов перегрузку в том смысле, в каком обычно понимают это слово — искусственную силу тяжести, превышающую вес на Земле: слишком мала его сила тяги по отношению к его массе.

Реально же максимальное ускорение лунного корабля было меньше полученных нами 7 м/с², т. к. через 6,5 минуты после начала торможения тяга его двигателя снижалась до 60% от максимальной, поэтому это ускорение не превышало примерно 5 м/с². 5 метров в секунду за секунду и 5 «g» — «две большие разницы». Если во втором случае человек действительно весит впятеро больше, чем на Земле, то в первом — в два раза меньше. Так что у астронавтов и кровь не отливала от головы, и ноги не подгибались.

А непосредственно перед посадкой, когда астронавты брали управление на себя, им становилось совсем легко (правда, только в самом буквальном смысле слова «легко», относящемся к весу; в других смыслах им было весьма тяжело). Лунный корабль в это время двигался без значительных вертикальных ускорений, поэтому вес астронавтов определялся лишь силой притяжения Луны и был вшестеро меньше земного.

Достаточно комфортные условия были и при взлёте с Луны. Сухая (т. е. без топлива) масса взлётной ступени — 2,2 тонны, а сила тяги её двигателя — 1,6 тонн. Поэтому взлётная ступень не может развивать ускорений свыше 7,3 м/с², а это значит, что вес находящихся в ней астронавтов опять‑таки менее их земного веса. К тому же взлёт с Луны проходил автоматически, и особенно активных действий от астронавтов на его этапе не требовалось.

Несколько слов относительно других аспектов вашего «анализа». Астронавты в момент посадки действительно не видели того, что находится непосредственно под лунным кораблём. Поэтому они перед посадкой двигали свой корабль вперёд, смотря на поверхность перед ним и выбирая более‑менее ровный участок. Когда этот участок уходил вниз, под корабль, они гасили горизонтальную скорость корабля и совершали посадку. Шофёр тоже не видит дороги непоследственно под колёсами своего автомобиля, но ведь выбоины как‑то объезжает. (Конечно, посадка на Луну — вещь более рискованная, чем поездка на автомобиле по неровной дороге, но астронавты, наверно, недаром пользуются несколько большей славой, чем шофёры.) Да и вертолёты далеко не всегда садятся на заранее подготовленные площадки.

Вертикальную скорость корабля астронавтам помогала выдерживать автоматика: система управления получала данные о высоте над поверхностью и вертикальной скорости от радиовысотомера и регулировала тягу посадочного двигателя.

А вот двигатель астронавты при посадке выключали вручную.

 

Чем они там занимались?

 

Хиви НАСА. Задают вопрос:

— А почему американцы не проводили на Луне серьёзных экспериментов, например: не искали полезные ископаемые, не возводили построек, которые облегчат пребывание там людей, может, даже долгосрочное? А вместо этого они там катались на своём «Мерсе», тыкали флажки «с моторчиками», скакали, пели и не занимались серьёзным делом!

— Да потому, что цель первой ПИЛОТИРУЕМОЙ экспедиции на Луну — выяснить, может ли там человек, ВООБЩЕ, находиться. А всё остальное — полезные ископаемые и всё такое — не интересно рядовому налогоплательщику, и для него сделана вся эта показуха (флажки, фотографии, съёмки со стороны), возможно, даже на Земле. Даже сами насовцы говорят, что для образовательных целей они делают что‑то на Земле, то, что недосняли там. Но такие фотографии строго отделены от реальных, а об этом некоторые забывают.

 

Ю. И. МУХИН. Да мы такого себе и представить не могли! Спасибо хиви НАСА, что открыли глаза: кто же мог подумать, что американцы пошлют к Луне шесть экспедиций подопытных морских свинок, чтобы выяснить, подохнут они там или «могут, ВООБЩЕ, находиться»?

 

Хиви НАСА. А достаточно серьёзные эксперименты на Луне всё‑таки проводились. Уже астронавты «Аполлона‑11» сделали там немало полезного для менее чем трех часов, проведённых снаружи: собрали 22 кило грунта, установили ряд научных приборов.

Об этих приборах стоит рассказать поподробнее. Каждая лунная экспедиция устанавливала на Луне комплект научной аппаратуры, передававший собранные данные на Землю по радио. Астронавты «Аполлона‑11» установили более простой комплект аппаратуры EASEP — с питанием от солнечных батарей. К сожалению, он проработал недолго — всего два лунных дня (т. е. менее двух месяцев). Следующие экспедиции устанавливали более совершенные наборы приборов ALSEP, которые питались от радиоизотопных генераторов. Эти приборы добросовестно работали несколько лет и были выключены лишь 30 сентября 1977 года в связи с падением мощности питающих генераторов (а главным образом — сокращением финансирования, из‑за чего пришлось сэкономить на программе приёма данных с Луны).

На фотографии (рис. 129) показана центральная часть комплекта ALSEP. На переднем плане — радиоизотопный электрогенератор, от которого идёт кабель питания к расположенному за ним центральному блоку, покрытому золотистой теплоизоляцией. В этом блоке находится аппаратура управления научными приборами, расставленными вокруг него и соединёнными с ним проводами (на снимке эти приборы не видны — они отнесены достаточно далеко от центрального блока и находятся за пределами кадра), а также радиоаппаратура для связи с Землёй.

 

Ю. И. МУХИН. Умиляет уверенность, что в Голливуде такое фото сделать было нельзя. Можно, можно было сделать даже с правильными тенями.

 

Хиви НАСА. В состав комплекта ALSEP входил ряд приборов, в частности сейсмометр, магнитометр, ионный детектор, детектор лунной атмосферы и спектрометр солнечного ветра. Данные, полученные с магнитометров и сейсмометров, позволили, в частности, уточнить внутреннее строение Луны. Американцам даже удалось поставить на Луне несколько активных сейсмических экспериментов. Например, астронавты «Аполлона‑14, ‑16» и ‑17» взорвали на поверхности Луны несколько небольших бомбочек (от 57 граммов до 2,7 кило взрывчатки) для измерения скорости распространения сейсмических волн. Впрочем, они устраивали и гораздо более мощные «взрывы». Начиная с полёта «Аполлона‑12», взлётная ступень, после того как астронавты поднялись на ней к основному блоку и перешли в него, тормозилась и сбрасывалась на поверхность Луны. А начиная с полёта «Аполлона‑13», на Луну направлялась и последняя ступень ракеты «Сатурн‑5». Падение на Луну ступени массой 15 тонн со скоростью 2,5 км/с производило эффект, примерно равный взрыву 10 тонн тротила. При этом сейсмометры на лунной поверхности фиксировали сейсмические колебания, вызванные падением ступеней и лунных кабин. Падение последней ступени «Аполлона‑13» на Луну стало для геофизиков (вернее, селенофизиков) настоящим сюрпризом: после удара Луна буквально загудела, как колокол. Сейсмические колебания продолжались целых четыре часа, на Земле же записи взрывов и землетрясений на расстоянии сотен километров от эпицентра длятся не более 1 минуты на скальных грунтах и не более 10 минут на осадочной толще. Учёные назвали это явление «сейсмозвоном». (Вот вам и сейсморазведка полезных ископаемых!)

Кстати, о полезных ископаемых. Не забывайте, что американцы привезли с Луны почти 400 кило лунного грунта как раз для его всесторонних исследований. А в одном из полётов («Аполлон‑17») на Луне побывал Харрисон Шмитт — геолог‑профессионал. Подробнее про лунный грунт будет ниже.

Ещё об одном эксперименте, поставленном на Луне, — фотографировании небесных объектов в ультрафиолетовых лучах — мы уже говорили.

Астронавты «Аполлона‑12» внесли некоторый вклад в космическое материаловедение. Место посадки «Аполлона‑12» было выбрано вблизи места прилунения американского автоматического аппарата «Сервейер‑3», севшего на Луну двумя годами ранее (рис. 130). Астронавты сняли с «Сервейера» несколько деталей и привезли их на Землю для исследования изменений, происшедших с материалами за два года пребывания на лунной поверхности.

Три научных прибора, установленных астронавтами на Луне, продолжают давать новые данные и сейчас. Это лазерные отражатели, установленные тремя лунными экспедициями. Ниже мы ещё поговорим о них.

 

Ю. И. МУХИН. Но Советский Союз доставил на Луну точно такие же приборы, в частности, те же лазерные отражатели. Поэтому все эти великие достижения «Аполлонов» никак не доказывают, что американцы высаживались на Луну.