Полёт на Луну

Полёт на Луну Луна

Космический корабль Аполлон был невероятно сложным инженерным изобретением, позволившим человеку совершить полёт на Луну. Он состоял из трёх частей: командный модуль, служебный модуль и посадочный модуль. Немного позже мы обсудим для чего был нужен каждый из них, но сперва давайте взглянем на ракету, которая доставляла всё это на орбиту Луны и как происходила высадка на Луну.

Сатурн-5

Каждая миссия Аполлона запускалась с мыса Канаверал во Флориде. Центр управления находился в штате Техас в Хьюстоне. Высота ракеты составляла 110 метров.

Сатурн-5 был трёхступенчатой ракетой каждой ступени носила собственное техническое имя.

Первая называлась S-IC, на ней были размещены 5 кислородно-керосиновых двигателей F-1.

Вторая ступень S-II, управлялась тоже пятью, но уже более маленькими кислородно-водородными двигателями J-2

Третья ступень имела название S-IVB на ней был установлен всего один двигатель J-2.
Сам космический аппарат находился наверху последней ступени. Во время старта его защищали 4 панели, которые назывались адаптером лунного модуля.

Служебный модуль включал в себя, двигатель и топливные ячейки. Топливо было необходимо для возвращения на Землю после завершения миссии. Также в служебном модуле находились элементы управления и питания. В командном модуле астронавты проводили большую часть времени. На самом верху находилась система аварийного спасения, она немного напоминает ту, что сейчас используется в пилотируемых спусках Союзов. В случай непредвиденной ситуации система могла безопасно увести командный модуль от ракеты.

Как происходил старт

Рядом с Аполлоном находилась башня обслуживания не так давно её окончательно разобрали. Сейчас на площадке откуда летали Аполлоны и производятся запуске компании Spacex.

Девять рукавов обслуживания, которые предоставляли доступ к Сатурну-5 в день старта. Тройка астронавтов поднималась на лифте к самому верхнему рукаву. Оттуда они переходили в командный модуль, через белую комнату. Незадолго до пуска производился отвод четырёх рукавов.

Зажигание первой ступени происходило за 8 секунд до отрыва ракеты от Земли. Как только Сатурн-5 начинал взлетать, пять оставшихся рукавов тоже быстро уводились.

На полный подъём над башней у ракеты уходила 12 секунд с набором скорости астронавты испытывали перегрузки до 4g, то есть в 4 земной гравитации.

Спустя 2 минуты 42 секунды после старта на высоте около 67 километров происходило отключение двигателей первой ступени. Происходил подрыв пиропатронов, отделявших первую ступень от ракеты.
Спустя всего несколько секунд происходило зажигание второй ступени мы

На отметке 9 минут 12 секунд происходило отключение двигатели второй ступени. В этот момент ракета уже была на высоте 175 километров.

Треть ступени включалась, но совсем ненадолго она должна была поднять астронавтов на опорную орбиту 190 километров. Первое отключение третьей ступени происходило в 11 минут 39 секунд после старта, но она пока не сбрасывалась.

Один из самых сложных и опасных этапов был завершён, но приключение только начиналась.

Полёт

Итак, давайте посмотрим, как высоко сейчас находились астронавты.
Линия Кармана это 100 километров считается границей космоса, а вот в 400 километрах над поверхностью находится низкая околоземная орбита. Сейчас там на международной космической станции летают космонавты и астронавты.

Большинство спутников летают между этими орбитами. А вот наша орбита, на которую вышли астронавты, называется опорной. Потому что это недостаточно высоко, чтобы оставаться там долгое время.

Но астронавты планировали пробыть там всего пару часов. После двух-трех витков вокруг Земли и подтверждения исправности всех систем. Пришла пора вновь включить третью ступень, на сей раз примерно на 6 минут. Называем это транслунной орбитой, она позволяет оторваться от Земли и направиться к нашему спутнику.

Полёт на Луну

Третья ступень теперь бесполезно так, что от неё тоже нужно избавиться. Сперва происходит сброс панели адаптера, а затем отделяется и сам корабль Аполлон, но не полностью, а в составе командного и служебного модулей. Они совершают поворот на 180 градусов и вновь пристыковываются с третьей ступенью, чтобы вытащить посадочный модуль.

В космосе перепады температур гораздо более экстремальные чем на Земле. Была реальная опасность заморозки частей корабля или их чрезмерного нагрева, чтобы избежать таких проблем с этого момента аппарат начинал медленно вращаться, равномерно распределяя тепло. Этот манёвр назывался пассивный термоконтроль, но в шутку его называли вращением шашлыка.
Давайте узнаем, как происходил полёт, для этого посмотрим на рисунок.

Если мысленно убрать Луну траектория полёта будет выглядеть вот так, мы всё ещё обращаемся вокруг Земли, но теперь форма траектории эллиптическая вытянутая в сторону космической пустоты, но если вернуть на рисунок Луну, то орбита обретает смысл. В течение ближайших трех суток пути пересекутся.

Полёт на Луну

Полёт на Луну

Ну и для наглядности изобразим Землю и Луну в масштабе. Итак, лунная гравитация изменяет траекторию аппарата. Теперь она называется траектория свободного возвращения потому что позволяет аппарату вернуться к Земле без использования двигателей. Если вдруг с ними что-то произойдёт астронавты всё равно смогут попасть домой, но если все системы в порядке, значит, пора выходить на орбиту Луны манёвр так и называется выход на лунную орбиту.

Полёт на Луну

Выход на лунную орбиту

Пока аппарат пролетал позади Луны двигатели служебного модуля включались на 6 минут, что позволяло замедлить Аполлон. Из-за того, что Луна мешала прямой видимости Земли, в этот момент астронавты, теряли связь с центром управления. Представьте каково было людям там ожидать очередного сеанса связи, не имея ни малейшей возможности хотя бы узнать, как дела у астронавтов. Наконец наступило время главного события, а это космонавты на Луне.

По готовности двое из трёх астронавтов пересаживались посадочный модуль и готовились к высадке на Луну. Третий человек оставался в командном модуле и продолжал облёт спутника.

Высадка на Луну

На посадочном подули выдвигались посадочные опоры. После очередных проверок модуль отделялся от командного модуля. Ему предстояло отдалиться почти на 4 километра и только затем включить собственные двигатели. Такая дистанция была выбрана из соображений безопасности. Движок включался всего на 30 секунд, этого было достаточно для выхода на орбиту снижения примерно до 15 километров над поверхностью. Затем двигатель зажигали вновь и начинался окончательный спуск.

Окна были направлены в никуда, но ближе к посадке аппарат развернётся так, чтобы астронавты могли наблюдать через них поверхность, на которую предстоит садиться. Место посадки должно быть гладким на нём не должно быть крупных валунов.

Количество топлива ограничено, так что на выбор места у астронавтов не так было много времени и наконец касания поверхности и высадка на Луну.

На Луне

Итак, США на Луне, первые два часа астронавты в посадочном модуле были заняты предстартовой подготовкой, так как если бы им действительно нужно было взлетать, не выходя на поверхность. Это было необходимо в целях безопасности, думаю вы уже догадались, но всё прошло удачно.
Так что пора опустить лестницу, произнести историческую фразу, воткнуть флаг, собрать немного образцов грунта и провести несколько опытов.

К слову до непосредственно исторического шага на поверхность первый астронавт должен был тщательно проверить сможет ли он забраться на ступень лестницы с поверхности. Активировать телекамеру и выбросить собравшийся в модуле мусор.

Первый выход на поверхность продлился всего 2 часа 31 минуту и 40 секунд. Астронавты на Луне не отходили от посадочного модуля более чем на 60 метров.

Возвращением в модуль завершился второй важный этап миссии. Первых астронавтов ждала бессонная ночь, а последних, отдых перед предстоящими выходами на поверхность, но в итоге всех её ждал третий этап, взлёт с Луны и стыковка с командным модулем.

Взлёт с Луны и стыковка

Сперва давайте изучим сам посадочный модуль. Он состоял из двух частей, посадочной ступени, которая больше не нужна и взлётной ступени, в которой находились астронавты. На взлётной ступени было установлено собственная реактивная система, необходимое для выхода на лунную орбиту.

Надеюсь, вы не забыли об одиноком астронавте, который сейчас наверху ждёт своих коллег в командном модуле, то что произойдёт далее называется рандеву и стыковка.

Мы постараемся нагляднее объяснить процесс, который должен произойти. В точное время, взлётная ступень включалась примерно на семь с половиной минут — это позволяло выйти на лунную орбиту последующие три с половиной часа. Происходит ещё несколько зажигания двигателя, прежде чем аппараты смогут состыковаться. Они облетят Луну почти дважды, в более поздних миссиях удалось добиться стыковки менее, чем за один облет. Не будем подробно объяснять процесс стыковки это довольно сложная и комплексная задача которую мы подробно опишем в другой статье, на примере международной космической станции.

После стыковки все ценные грузы и материалы переносились из взлётной ступени в командный модуль. Приходила пора попрощаться с посадочным модулем, ему предстояло либо остаться на орбите, либо упасть на поверхность Луны.

Полёт на Луну

Возращение на Землю

Наступал четвёртый этап полёта, возвращение домой. Он довольно похож на то, что мы уже описывали ранее. На дальний от нас стороне Луны, двигатель служебного модуля включался на две с половиной минуты. Это позволяло вытянуть орбиту по нашу сторону от Луны. По аналогии такая орбита называется трансземной. Путешествие занимала ещё трое суток.

Полёт на Луну

Не забывайте, что в служебном модуле находились топливные ячейки и электроника. Поэтому попасть в него было невозможно до конца пути. Все трое астронавтов находились в небольшом командном модуле. Просто кошмар для клаустрофобов.

Как только корабль возвращался на околоземную орбиту, необходимость в служебном модуле отпадала. Мы начинали с гигантской ракеты, а теперь на Землю возвращается лишь крошечная её часть.
Кульминацией миссии является вход в атмосферу Земли. До сих пор дно командного модуля была защищена служебным модулем, но теперь там остался лишь тепловой щит.

Вы наверняка знаете, что вход в атмосферу опасное занятие из-за трения, аппарат нагревается до огромных температур.
Тепловой щит защищает модуль от перегрева, в первые минуты входа в плотные слои атмосферы.
Внизу в океане, возвращение астронавтов ожидает авианосец, в 5 километров над поверхностью раскрываются парашюты, они позволяют замедлить аппарат ещё сильнее.

На этом самая сложная часть завершена, остаётся только ждать, астронавтам приводнения, а командному центру успешного обнаружения.

Два с половиной миллиона километров, одна высадка на Луну, одна сложнейшая миссия. Вот так побывали США на Луне.

Оцените статью
Добавить комментарий