Краткая история программы «Аполлон»

Корабль

Что требуется от космического корабля, который хотят запустить в самую дальнюю задницу мира? Минимальная масса. Это в принципе общий принцип аэрокосмической техники, но в нашем случае он особенно значителен. Ведь ради каждого лишнего килограмма, во-первых, надо строить более мощные двигатели, а во-вторых, брать с собой больше топлива. Причём второе даже более серьёзно.

Тут следует вернуться немного назад, к траектории. По сути вся механика полёта любого корабля с ЖРД строится на переходе с одной орбиты на другую, а переход осуществляется с помощью придания импульса. Вылез на опорную орбиту — включил двигатели — переехал на другую. Потом на третью. И так далее, вплоть до третьей космической скорости.

Другими словами, чтобы перекинуть корабль на новую траекторию, нужно придать ему — или забрать — некоторую энергию. Кинетическая энергия же прямо пропорциональна масса. В два раза больше массы — нужно в два раза больше энергии, и, соответственно, топлива. А поскольку топливо тоже что-то весит, линейная зависит превращается в экспоненциальную, то есть чем больше корабль, тем больше топлива он несёт, а топливо требует ещё топлива, и так далее.

Короче, снижать массу — первостепенная задача. Поэтому резали буквально всё, что могли. Именно ради максимального облегчения конструкции инженеры NASA придумали сделать давление внутри равным всего 0,3 атмосферы, а чтобы астронавты не позадыхались, дышать им пришлось чистым кислородом. В конечном итоге, однако, минусы такого подхода оказались слишком велики, и после «Аполлонов» американцы перешли на обычный состав атмосферы.

Влияние парадигмы минимума массы можно увидеть вообще во всей конструкции корабля. Вот его схема.

«Двигательный отсек» — это так называемый сервисный модуль, по сути, топливный бак с двигателями. Непосредственно старт с опорной орбиты к Луне осуществлялся третьей ступенью «Сатурна», а вот потом уже торможение для выхода на окололунную орбиту и полёт обратно проводил именно он. Перед входом в атмосферу Земли он отваливался, чтобы не мешать приземляться.

Отсек экипажа — это командный модуль. Выглядел он как коническая бочка. Именно в нём куковали весь полёт астронавты, переходя в лунный модуль только при необходимости (ну там, высадка, перестыковка, бабахнувший кислородный баллон и так далее).

Взлётная ступень — основная часть лунного модуля. В ней имелись собственные системы жизнеобеспечения, генерации энергии и так далее. Взлётной она называется потому, что оставляет на Луне посадочную ступень (оранжевые «ноги») и улетает в небеса уже в виде картошки, а не хоть какого-то подобия космического аппарата.

Видите, как корабль постепенно худеет по мере того, как выполняет свои задачи? Вот схема «Сатурна-5».

И из всего этого массива только вон та пирамидка под номером 2 возвращается на Землю в целости. Всё остальное либо падает в океан, либо сгорает в атмосфере, либо замусоривает Луну.

Весь процесс выглядел так: сначала по мере выгорания топлива отваливаются первая (11) и вторая (9) ступени Сатурна-5, а попутно ещё и система аварийного спасения (1). Затем уже на опорной орбите третья ступень (7) сообщает кораблю импульс. Сервисный модуль (3) переворачивается и стыкуется с лунным модулем (4), трансформируясь в то, что на первой схеме, после чего отделяется от третьей ступени и сбрасывает мусор. Далее уже у Луны он переходит на орбиту около неё, лунный модуль отваливается и садится на Луну. После того, как все задачи на поверхности выполнены, «картошка» (4) взлетает, оставляя посадочную платформу (5) на поверхности, и стыкуется с командным модулем. Астронавты переносят туда научный хабар и перелезают сами, после чего отправляют «картошку» на последнее свидание с Луной. Уже на околоземной орбите сервисный модуль в последний раз замедляет полёт, сводя «Аполлон» вниз, а сам отваливается и сгорает в атмосфере.

Естественно, в таких условиях свободного пространства у астронавтов было минимум. Даже гадить им приходилось в специальные пластиковые пакеты, которые следовало приклеить к заднице, справить туда нужду, затем забросить внутрь дезинфицирующее средство и заклеить (и таки да, это тоже были наработки «Джемини»). Приводило это примерно к таким ситуациям:

Но, в сущности, это нормально — в конце концов, астронавты летели к черту на рога в консервной банке, да и то ещё вопрос, что удобнее — такая система или туалет в старом плацкартном вагоне в −20. Ну а в скафандрах использовались памперсы. Только на «Скайлэб» появился более-менее удобный туалет, но там и пространства было куда больше.

К слову, вот эти рукоятки между кресел — это основные органы управления двигателями ориентации. Почти как в самолёте.

Для управления всем этим богатством требовалась достаточно мощная вычислительная машина и, что гораздо серьёзнее, требовались новые технологии. Сначала в «Рокуэлл» использовали обычную для тех магнитную ленту, но довольно быстро оказалось, что она очень плохо подходит для поставленных задач. Доступ к данным на магнитной ленте всегда последовательный, то есть вам нужно прокрутить её всю из конца в конец, чтобы, допустим, получить доступ к элементу в конце списка. Это никуда не годилось. Тогда инженеры напряглись и разработали иерархическую структуру СУБД, которую затем применили в системе IMS — впервые она была использована именно для лунной программы NASA. На мой взгляд, это один из лучших примеров того, как чисто научный проект оказывает влияние на области, казалось бы, совершенно далёкие от него.

Другой такой пример — светоотражающая ткань, которую разработали для лунного модуля. Стоит заметить, что герметизирован у него только отсек экипажа (что логично) и центральный отсек, а всё остальное торчит наружу, попадая под прямые солнечные лучи. Чтобы избежать перегрева, применялось термоизоляционное покрытие — на фото ниже его хорошо видно на взлётной ступени. «Картошку» оно тоже покрывало, но сверху его закрывали микрометеоритной защитой (вот эти серые пластины).

Вот эту блестящую ткань вы вполне могли видеть и раньше, потому как она и поныне применяется спасателями для тех же целей — в качестве термоизоляционного одеяла, чтобы, скажем, помочь замерзающему человеку.

На этом же фото легко увидеть, например, отсутствие абляционного покрытия (термозащитного вещества, которое испаряется при нагревании). Лунный модуль не был предназначен для полётов в атмосфере никоим образом, на нём нельзя было даже вернуться на Землю.

Как-то не очень похоже на гламурные поделки современных миллиардеров, согласитесь? Ну, щито поделать, тогда больше думали о функциональности, чем о красоте.

Можно ещё дофига наговорить о конструкции обоих модулей, но я не хочу совсем уж скатываться в занудство. В следующей серии речь пойдёт о подготовке астронавтов, и там всё равно не обойтись без деталей, так что размажем их по оставшемуся тексту.