Текст книги "Лунная афера США"

Первое, что сразу бросается в глаза, – это мизерная мощность луномобиля. Все четыре двигателя на его колёсах 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, нашёл 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 пролёт лестничного марша как можно быстрее. Замерьте время, которое вам понадобилось, и высоту пролёта. Затем свой вес (в кг) умножьте на высоту пролёта (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 её 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 неё нужно было грузить 300 кг батарей. Вот американские жулики и выкрутились: батарей загрузили 30 кг, а эфир заполнили болтовнёй о бешеной скорости этого агрегата.

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

История с горючим

Хиви НАСА. А ещё 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 x 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 взлётной. Сухая (т. е. без топлива) масса посадочной ступени – 2 тонны, топливо посадочной ступени – 8,2 тонны. Сухая масса взлётной ступени – 2,2 тонны, топливо основного двигателя взлётной ступени – 2,4 тонны. Кроме того, во взлётной 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 всё топливо посадочной ступени (в полёте «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 всё 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 полётах 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 упадёт. 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 взлётной ступени – это вам не астронавт, переминающийся с ноги на ногу! Кроме того, при подъёме взлётная ступень летит не по прямой, а совершает некий манёвр 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. Всё сказанное, кстати, справедливо не только для взлётной ступени, но также и для любой ракеты, взлетающей с Земли. Ракету-носитель удерживать на курсе даже тяжелее – жидкое топливо при старте составляет подавляющую часть её 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 ещё 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 жёстко 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 полёте. 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, её 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 взлётной ступени расположено 16 двигателей системы ориентации и стабилизации, собранных в 4 группы по 4 двигателя в каждой. Справа приведён 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 взлётной ступени закреплён жёстко, поэтому при взлёте с Луны ориентация взлётной ступени обеспечивается исключительно работой этих двигателей.

Натянутое под двигателями полотнище из чёрной 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 её не оторвёт, а материя, видимо, достаточно термостойкая.

Ю. И. МУХИН. В целом этот эпизод можно было бы считать познавательным, если бы хиви не решили украсить его фотографией «с Луны». В этом фото насовцы превзошли сами себя: модуль освещён, а тарелка антенны, находящейся на крыше модуля, – в тени, причём на ней два отсвета. Такого «солнца» узконаправленного света, они пока ещё не демонстрировали. (Хм, а вот тут странноватый наезд – вроде всё сходится: и направленность тарелки на Землю, и параллельность освещения и теней, и подсветка от кронштейна, и верхний блик… Здесь, пожалуй, лучше было бы анализировать угол восхождения Солнца, имея четкую вертикаль, угол освещения Земли, время и координаты. – J.)

Лунный модуль должен был упасть

Хиви НАСА. А нам говорят:

– 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 вёл 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 оторвётся 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 полёта «Аполлона-5» в январе 1968 года, ещё до первого пилотируемого полёта «Аполлона». Потом было ещё два пилотируемых испытания – на околоземной орбите во время полёта «Аполлона-9» и на окололунной – при полёте «Аполлона-10».

А на Земле летал специально построенный для астронавтов тренажёр (рис. 128). На нём 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, её вертикальная составляющая, компенсирующая вес, уменьшалась, и появлялась горизонтальная составляющая, которая начинала двигать аппарат в сторону. Поэтому управлять этим тренажёром было даже сложнее, чем настоящим лунным модулем.

Ю. И. МУХИН. Опять наукообразный бред! Если двигатель компенсировал всего пять шестых веса, то как этот аппарат мог летать? Или его на тросе поднимали и опускали? Или рядом стоял ещё один двигатель, который компенсировал и оставшуюся шестую часть веса?

Хиви НАСА. Этих тренажёров было четыре или даже пять. В процессе тренировок астронавты добросовестно расколошматили три из них. Один разбил лично Армстронг – в одном из полётов тренажёр стал сильно раскачиваться, Армстронг не сумел погасить колебания и был вынужден катапультироваться. Но благодаря многочисленным полётам на этих тренажёрах (а также отработке навыков пилотирования на наземных нелетающих тренажёрах лунного модуля, которые также были в NASA) все астронавты уверенно справились с управлением лунным модулем, несмотря на возникавшие при посадке сложные ситуации. Как мы уже говорили, Армстронгу пришлось перелетать кратер, заполненный камнями, а Конрад и Скотт сажали свои модули практически вслепую из-за поднятой двигателем пыли.

Кстати, летательные аппараты, которые используют для полёта только реактивную силу тяги двигателя, не редкость и на Земле. Это – всё те же самолёты с вертикальным взлётом во время взлёта и посадки, а также ряд экспериментальных аппаратов. На фотографии слева – советский аппарат «Турболёт». В его центре – мощный турбореактивный двигатель, поставленный вертикально, а на концах ферм – небольшие сопла для управления ориентацией. Турболёт был сделан в 1956 году. В то время (за год до запуска самого первого спутника) о полётах на Луну вряд ли кто думал всерьёз, его создатели имели в виду прежде всего отработку управления именно самолётами с вертикальным взлётом, над проектами которых тогда уже задумались. Лётчик-испытатель Ю. А. Гарнаев выполнил на турболёте всю программу лётных испытаний без каких-либо серьёзных 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 самолёта, ни несущего винта вертолёта, ни объёмистого баллона аэростата – ничего того, что издавна помогало человеку, преодолевая вечно действующую силу тяжести, поднимать созданные им сооружения над землёй, 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 турболёта), вылезал он из густой шапки дыма и пыли, выбиваемой из грунта мощной реактивной струёй.

Вскоре Гарнаев освоил созданную им же методику пилотирования турболёта так, что выделывал на нём эволюции, напоминающие не столько полёт нормального летательного аппарата, сколько танцы; причём танцы не бальные, а скорее так называемые эксцентрические.

(М. Л. Галлай, «Испытано в небе».)

Кстати, если все детали этого описания верны, то турболёт 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», турболёт ямы рыл.

Но я хотел бы сказать пару слов по поводу многочисленных полётов американских астронавтов на тренажёрах. Поскольку их подвигом была посадка с ручным управлением спускаемого модуля на Луне (остальное – прыгать, бегать, втыкать флаг, собирать камни – могла и дрессированная обезьяна), то киноплёнок 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 тренажёр 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.

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.