Лунная афера США - Юрий Мухин

Пыль мешала и «Аполлону-15». Его командир Дэвид Скотт сажал корабль практически полностью по приборам, не видя поверхности.

Струи пыли, разлетающиеся из-под двигателя перед посадкой — этакие «танцующие белые иглы», — прекрасно видны на киноплёнке. Их можно наблюдать на эпизодах посадки всех «Аполлонов», когда астронавты снимали через иллюминатор приближающуюся лунную поверхность. Особенно хорошо пыль заметна в фильме, снятом астронавтами «Аполлона-16», — прекрасно видны и пылевые струи, и нерезкие очертания тени лунного модуля на пылевом слое, и то, как под слоем поднятой пыли скрываются детали поверхности. Фрагмент этого фильма находится по адресу history.nasa.gov/40thann/mpeg/ap16landing.mpg (4 Мб). Ниже приведено несколько кадров из этого видеофрагмента (рис. 91 и 92).

На третьем кадре на миг показался небольшой кратер (или камень?) в правом нижнем углу кадра, но тут же снова исчез под слоем движущейся пыли (рис. 95 и 96).

Непосредственно перед выключением двигателя в кадре видно только полностью скрывшее лунную поверхность облако поднятой двигателем пыли, на котором — очень расплывчатая тень от лунного модуля. После выключения двигателя пыль быстро оседает, и становится видна лунная поверхность, а тень от лунного модуля становится резко очерченной.

Ю. И. МУХИН. Должен заметить, что все эти страшные рассказы о большой пыли, которая якобы поднялась за 30 секунд до посадки «Аполло-11», нужно было придумать ещё до съёмок фильма в Голливуде, чтобы Стенли Кубрик смог эту пыль изобразить. А то ведь в фильме камера показывает при спуске абсолютно чистую поверхность Луны, а пыль начинает лететь только за 2-3 секунды до посадки. А то, что на сегодня насовцы досняли необходимые кадры и разместили их в Интернете, это похвально, и за это им спасибо, но, понимаете ли, поздно. Раньше надо было думать.

Хиви НАСА. Теперь — о кратере, который должен был образоваться под посадочной ступенью. А собственно, с чего бы там быть кратеру? Только из-за того, что в грунт ударяет газовая струя от зависшего над грунтом аппарата? Это бывает и на Земле — когда самолёт с вертикальным взлётом и посадкой (например, английский «Харриер» или советский Як-38) садится на грунт или взлетает с него (рис. 97). Тяга двигателя «Харриера» — 10 тонн, вдвое больше максимальной тяги двигателя лунной кабины. А как мы сейчас увидим, фактическая тяга двигателя лунной кабины в момент посадки раза в четыре меньше его максимальной тяги, так что тяга двигателя «Харриера» при вертикальной посадке больше тяги посадочного двигателя «Аполлона» на порядок. Но «Харриер» не оставляет в грунте заметных ям — хотя пыль, конечно, стоит столбом.

Ю. И. МУХИН. Это, надо сказать, очень убедительный довод, мы ведь каждый день ходим смотреть, какие следы оставляют в грунте двигатели «Харриера» и Як-38, а также, какие ямы выбивают в бетонном основании и в земле двигатели стартующих зенитных и тактических ракет (рис. 98), которые по весу в несколько раз меньше «Харриера» и Як-38.

Хиви НАСА. Поговорим о тяге двигателя посадочной ступени. Действительно, его максимальная тяга составляет 4530 кГс. Но «в полную силу» этот двигатель работает только при переходе с около лунной орбиты на траекторию снижения, когда надо изменить скорость лунного корабля на значительную величину. А при маневрировании вблизи поверхности и при посадке двигатель работает в режиме малой тяги, в котором его тяга изменяется в пределах 10-65% от максимальной.

Непосредственно перед посадкой двигатель развивает тягу в несколько раз меньше максимальной — он всего лишь компенсирует вес посадочного модуля, чтобы тот не упал. Масса посадочного модуля — 15 065 кг, его вес на Луне — 15 065 кг x 1,62 м/с² = 24 405,3 Н = 2440 кГс. А если учесть, что в момент подхода к самой поверхности Луны почти всё топливо посадочной ступени, которое имеет массу 8217 кг, уже израсходовано, то тяга получается примерно (15065 — 8217) кг x 1,62 м/с² = 11 093,76 Н = ~1109 кГс — в четыре с лишним раза меньше максимальной.

Подсчитаем давление на лунный грунт, которое создаёт вытекающая из двигателя газовая струя. Силу давления мы уже знаем — она равна весу лунного модуля в момент посадки, т. е. примерно 1100 кГ. Диаметр сопла двигателя составлял 137 сантиметров, а его площадь — 14775 см². Будем считать, что газовая струя, выходящая из двигателя, не расширяется в стороны, т. е. площадь соприкосновения её с лунной поверхностью такая же. Разделив 1100 кГ на 14775 см², получим, что давление составляло менее одной десятой атмосферы — вполне достаточно, чтобы сдуть пыль из-под двигателя, но явно маловато для того, чтобы вырыть кратер — особенно в лунном грунте. Этот грунт достаточно твёрдый: Армстронг и Олдрин не сумели как следует воткнуть в него флагшток.

Нами приведена фотография NASA as11-40-5921 (www.hq.nasa.gov/office/ pao/History/alsj/a11/as11-40-5921.jpg) — вид лунной поверхности под посадочной ступенью «Аполлона-11» (рис. 99) — и её фрагмент крупным планом (рис. 100). Чётко видны последствия воздействия газовой струи на грунт. В полном соответствии с нашими расчётами, никакого кратера под двигателем нет, но пыль непосредственно под двигателем сдута практически полностью, а вокруг — частично.

Ю. И. МУХИН. К специалистам, написавшим это, естественно, возникает несколько вопросов.

Во-первых. Фотографии со сдутой из-под двигателя пылью надо было делать в 1969 году, а не в 2003. На всех старых фото грунт под спускаемыми аппаратами не тронут (рис. 101).

Во-вторых. А что это там под соплом обнажилось под сдутым грунтом? Бетонный пол съёмочного павильона?

В-третьих. Это откуда взято, что грунт на Луне твёрдый, если подошвы астронавтов погрузились в него на 2-3 см, а то и глубже? Посмотрите на собственное фото (рис. 71) в разделе «Следы» (рис. 102).

В-четвёртых. Это в связи с чем, «в полном соответствии с нашими расчётами, никакого кратера под двигателем нет», если вы размеры этого кратера и не брались рассчитывать? Кратер-то образуется от выноса грунта реактивной струёй, а не от давления на него. К чему прикидываться дурачками и рассчитывать это давление, если чуть выше Армстронг уверял, что пыль начала подниматься (а не прессоваться!) при спуске ниже 30 м? Но, раз речь идёт о выносе пыли реактивной струёй, так и считайте этот вынос, специалисты хреновы!

Тут кстати будет привести то, что написал по этому поводу и хиви НАСА А. Марков:

«В конечную фазу прилунения (зависание над поверхностью) летательный аппарат переходит над выбранной „посадочной площадкой“. Оптимальная высота этого режима 8-10 м от поверхности до центра масс LM. Лунный модуль „Орёл“ миссии „Apollo-11“, имея средний расход топлива при посадке (при плавно изменяемой тяге двигателя на минимальную) — 10-5 кг/сек, опускался на поверхность в режиме зависания — 5 секунд и ещё 0,9 секунды двигатель работал уже у ставшего на грунт LM».

Какую работу в течение 6 секунд произведут продукты выхлопа (40 кг топлива) камеры сгорания ЖРД, регулируемой к минимуму (R = 450 кг) реактивной тяги, вылетающие из конусного сопла диаметром 1,5 м, опускающегося на поверхность с высоты — 5,5-0,5 м²» — задал коварный вопрос большой специалист космической техники, но так и не ответил на него. (Хотя, собственно, что мы должны ожидать от человека, которого в школе не сумели обучить определению угла прямоугольного треугольника по двум катетам?)

Придётся мне, бывшему металлургу, этим заняться, благо хиви привели необходимые данные для расчёта. Итак.

Если бы посадочный модуль просто упал на Луну с высоты своего зависания над ней, то он совершил бы работу, равную своему весу умноженному на высоту падения. Вес модуля округлим до 1200 кГс, поскольку на высоте зависания ещё не всё топливо было выработано, а высоту зависания дал хиви Марков — 5,5 м от опор до поверхности Луны. Итого, работа падения равна 1200 х 5,5 = 6600 кГс·м.

С этой высоты модуль падал бы 2,6 сек. При этом средняя мощность его падения была бы: 6600 / 2,6 = 2538 кГс·м/сек. Но он спускался на реактивной струе двигателя и спускался 6 секунд, как утверждает Марков. Следовательно, средняя мощность спуска была: 6600 / 6 = 1100 кГс·м/сек. До этой мощности мощность падения снизила мощность двигателя модуля, соответственно она в среднем была равна: 2538 — 1100 = 1438 кГс·м/сек. Работая 6 секунд, двигатель совершил работу: 1438 х 6 = 8630 кГс·м.

И хотя Армстронг «вспоминает», что пыль от работы двигателя стало выносить с высоты 30 метров, но давайте не будем жадничать и будем считать, что лишь половина этой работы, то есть 4315 кГс, пошло на вынос грунта из-под «Аполлона-11», а остальная работа пошла на расширение газовой струи в вакууме.