Когда ракета-носитель поднимается в небо, на её пути нет верстовых столбов, по которым можно было бы судить о высоте, на которой она находится. Но тем не менее, есть совершенно объективный признак, по которому можно понять, что ракета достигла высоты 12 км. Пусть даже ракета движется на фоне голубого неба и рядом нет ни одного облачка. Дело в том, что на определённой высоте за ракетой возникает инверсионный след, такой, какой мы привыкли видеть за летящим реактивным самолётом.
Такой след возникает в инверсионном слое атмосферы, на больших высотах с отрицательными температурами. Понятие "инверсия" означает обратный, нарушение порядка. Инверсионный слой - это слой атмосферы, в котором температура с увеличением высоты увеличивается, а не уменьшается как обычно. Этот слой атмосферы называется тропопаузой, выше находится стратосфера. Высота тропопаузы зависит от географической широты и времени года. В полярных районах тропопауза расположена на высотах 8—10 км над уровнем моря, в умеренных зонах — на высотах 10–12 км, в тропиках - на высотах 16–18 км.
Инверсионный слой за ракетой-носителем "Сатурн-5", несущим космический корабль "Аполлон-16" появляется только в тот момент, когда ракета проходит высоту 14-17 км.
Толщина тропопаузы составляет 2–3 километра. Поэтому инверсионный след возникает всего на несколько секунд.
Например, когда стартует ракета-носитель "Союз", то инверсионный след тянется за ракетой в течение 8 секунд. Ракеты выходит из тропопаузы, удаляется от инверсионного следа, а конденсация атмосферной влаги на несгоревших частицах топлива (саже), остаётся висеть ещё некоторое время.
Начинает образовываться инверсионный след за РН "Союз" примерно через 53 секунды после старта. Столько времени требуется ракете, чтобы достичь тропопаузы. Обратите внимание на то, что инверсионный след выглядит в виде прямой полосы, закручиваемой воздушными потоками. Вот старт "Союза" с космодрома "Восточный":
У "Фалькона" инверсионный след образуется на 74 секунде (запуск от 30 мая 2020 г.), имеет вид прямого турбулентного потока.
Вот запуск от 15 ноября 2018 г. Поскольку в кадре есть альтиметр, то можно заметить, что начинает появляться этот след на высоте 15 км и заканчивается на 17,5 км.
Вот красивый ночной старт, здесь инверсионный след заметен с 68 с по 75 с, когда ракета проходит участок 9-12 км:
Итак, на современных ракетах США ("Фалькон-9") инверсионный след наблюдается на 68-75 секундах полета, на высотах 12-17 км и имеет вид прямолинейного потока. Длится образование следа всего 7-8 секунд.
А вот когда взлетал "Сатурн-5" с космическим кораблём "Аполлон-16", то образовываться инверсионный след начал позже по времени, со 102-й секунды. И длилось образование следа в 2 раза дольше, в течение 15-16 секунд.
Есть все признаки того, что ракета набирает скорость медленнее, чем современные ракеты, выходящие на околоземную орбиту. Но самое интересное заключается в другом - инверсионный след имеет форму параболы. Ракета поднимается вверх, а затем начинает опускаться вниз. И прекращается образование следа из-за того, что ракеты выходит из тропопаузы. Но только в случае "Аполлона-16" ракета оказывается не выше тропопаузы, а ниже. Начало образования инверсионного следа и конец следа находятся на одной и той же высоте! И это примерно 14-17 км.
Пройдя кульминационную точку, ракета начинает падать.
И если вначале после старта ракета располагалась носовой частью вверх, а поток горящих газов был внизу,
то после прохождения кульминационной точки ракета начинает постепенно наклоняться носом вниз.
Ракета начинает с ускорением падать вниз. Скорость ракеты увеличивается, но не из-за тяги двигателей, а вследствие притяжения к Земле. Цвет пламени с жёлтого меняется на красный - это начинает гореть обшивка корабля.
Подъём ракеты вверх длился около 1 минуты 50 секунд, а при движении вниз, примерно через 1 мин 15 сек, происходит взрыв и через пару секунд - отделение 1-й ступени.
Я помню несколько работ по определению скорости ракеты в момент отделения 1-й ступени. Вот одна из последних, автор Пушкарская слобода, он делает вывод:
Тогда скорость ракеты-носителя Сатурн -5 после отделения первой ступени
V = a • M
V = 329,799 • 3,798 = 1252,588 [м/с]
Она почти в два раза меньше скорости по отчёту НАСА APOLLO/SATURN V POSTFLIGHT TRAJECTORY - AS-506.
Это только благодаря тому, что ракета падала вниз и дополнительно набрала скорость за счёт притяжения Земли, удалось выйти на такое значение. В кульминационной точке, в тропопаузе, скорость была, на мой взгляд, раз в 5-6 меньше необходимой, и ракета уже не сможет набрать скорость для выхода на НОО.
Итак, "Аполлон-16", как и другие "Аполлоны", стартующие к Луне, смог подняться на высоту всего лишь 14-17 км. А дальше начал падение в Атлантический океан.
Почему же столько лет никто не говорил о падении ракеты? Ведь было столько зрителей около стартовой площадки! И множество кинооператоров, которые фиксировали на плёнку взлёт ракеты. А дело в том, что практически все зрители, расположенные вокруг стартовой площадки, видели ракету в одном-единственном ракурсе.
Ракета стартовала на восток, в сторону вращения Земли, а зрители находились на мысе Канаверал. Прибрежные воды были оцеплены, никого из зрителей там не было. Поэтому через минуту после старта зрители могли видеть только направленное к ним пламя из сопла.
И это пламя закрывало для них корпус ракеты. А когда произошло отделение первой ступени, то вторая ступень (согласно НАСА) работала на водороде, и горящего пламени не было видно. Поэтому вторая ступень вместе с третьей просто исчезали из виду на фоне яркого неба.
Никакого разговора о том, летал ли "Аполлон-16" на Луну, вообще быть не может. "Аполлоны" не выходили даже на околоземную орбиту. Максимальный подъём составлял всего лишь 17 километров.
*
С вами был кинооператор Л.Коновалов. До новых встреч!
