Мы продолжаем разговор о конструкции лунного модуля НАСА, начатый в предыдущей статье (№ 248).
Сегодня вновь поговорим о значимости зазора под соплом, а на следующей неделе коснёмся того, как в голливудских фильмах о покорении Луны показывали момент пролезания астронавта через люк лунного модуля.
О том, что у американцев под соплом лунного модуля нет пространства для истечения струи горящих газов, впервые подробно описал Аркадий Велюров в своём исследовании ""Пепелацы" летят на Луну (Глава 6)". Там же он с помощью компьютерной программы расчёта термодинамических параметров вывел минимально необходимое значение зазора между соплом и нижней стенкой - 1,15 метра. (Формулы расчётов в статье приведены.) А в лунном модуле этот зазор был всего около 10 см.
...Самое непонятное для меня заключается в том, что неясно: а где собственно газоотвод для осуществления взлета и работы ЖРД взлетной ступени? ... А куда взлетный факел от работающего ЖРД будет истекать!?
Иначе говоря, ступень крайне неустойчива и все время стремится "кувыркнуться". Скажу больше - она так спроектирована, что у нее нет ни единого шанса.
Действительно, если мы посмотрим на конструкцию лунного модуля, то заметим, что сопло взлётного двигателя фактически упирается в нижнюю платформу, прямо под соплом расположен бак с гелием. А сверху этот бак закрыт щитом.
Поскольку некоторые особо ретивые критики выдвинули гипотезу, что газ прорывался вниз, в отсек посадочного ЖРД, то необходимо решительно опровергнуть этот «слух»: снизу под соплом взлетного двигателя стоит теплозащитный щит, или Ascent Engine blast deflector (на рисунке выше показан как позиция №104).
Так что под соплом практически вообще нет никакого пространства для формирования факела пламени.
Когда художники НАСА изображали, как мог бы выглядеть взлёт с Луны верхней части лунного модуля, то рисовали струю горящих газов, бьющую в плоскую поверхность посадочной части.
Что происходит, когда факелу горящих газов некуда истекать, вы, наверное, видели во время запуска новогодних петард - иногда такое происходит при неудачном запуске праздничных ракет. Как и у всяких ракет, у петард есть своё сопло.
Основной состав петарды воспламеняется не сразу. Сначала поджигают фитиль петарды, который передаёт огонь в замедлитель. В замедлителе находится небольшой объем черного пороха, который подводит огонь к бризантному составу (смесь горючих веществ - магний, фосфор, алюминий - с окислителями - хлораты, пикраты, нитраты). Для создания громкого взрыва в процессе сгорания используют перхлорат калия и магния. С другой стороны петарды находится заглушка, чтобы огонь распространялся только в одну сторону.
Точно также и топливо ракетных двигателей воспламеняется с задержкой. Есть космические ракеты, для запуска которых используются детали из дерева. Тридцать две березовые палки являются важным элементом системы запуска двигателей отечественных двигателей. Об этом есть интересная статья на Хабре.
На фотографии под соплом вы видите провода и планки.
Это — пирозажигательное устройство (ПЗУ) двигателей РД-107/108, которые стоят на ракетах-носителях семейства «Союз». На деревянной Т-образной опоре установлены две пиротехнические шашки с датчиком (подпружиненный контакт) между ними. По команде «зажигание» шашки воспламеняются от электрозапалов, пламя пережигает провод датчика, и его пружина размыкает контакт. В электросистему ракеты приходит сообщение, что в этой камере сгорания шашки горят хорошо, можно открывать клапаны подачи топлива и окислителя и продолжать запуск двигателя.
Вот как двигаются сопла Спейс Шаттла во время старта до отрыва. От момента появления пламени до начала отрыва от стартового стола проходит несколько секунд.
Когда петарда в виде ракеты стоит на вертикальной палочке, воткнутой в снег, ничто не мешает пламени разгореться. И ракета через несколько секунд устремляется вверх.
Если пламя развивается в тесном объёме, то петарда тут же сваливается вбок. Вот как выглядит попытка запустить петарду с помощью трубы.
После вылета из трубы ракета тут же закручивается по дуге.
Посмотрите этот фрагмент на видео (два запуска):
Когда художники НАСА изображали, как мог бы выглядеть взлёт с Луны верхней части лунного модуля, то рисовали струю горящих газов, бьющую в плоскую поверхность посадочной части.
При такой "взрывной" схеме старта, что нам показало НАСА, стоит центру масс сместиться буквально на 3 см, как космический корабль непременно свалится набок.
А мы видели, что лунные модули (по легенде НАСА) садились на Луну с отклонением от вертикали. "Аполлон-11" отклонился на 4,5 градуса, "Аполлон-14" - на 8 градусов. Где уж тут говорить о центровке масс!
Любая попытка взрывного старта неизбежно приведёт к опрокидыванию взлётной части лунного модуля. И никакие гироскопы тут не помогут.
Однако у разработчиков лунного модуля была полная уверенность, что никакой катастрофы с лунным модулем не произойдёт. Почему так? Да потому что они знали, что дальше павильона этот бутафорский агрегат перемещаться не будет.
В связи с обсуждаемым вопросом интересно было бы посмотреть, какой зазор под соплом был у тех советских космических кораблей (межпланетных автоматических станций), которые с Луны вернулись на Землю, привезя с собой лунный грунт. Таких миссий было три: "Луна-16" (сентябрь 1970 г.), "Луна-20" (февраль 1972 г.) и "Луна-24" (август 1976 г.).
Проведя на поверхности Луны целые сутки, возвращаемый аппарат «Луна-16» доставил на Землю 101 г лунного грунта.
Вот как старт с Луны изобразил художник-космонавт Алексей Леонов. Мы видим под взлётной частью тор (в виде бублика) с отверстием внутри.
Конечно, я понимаю, что сейчас проснутся лжецы службы НАСА и станут гомерически хохотать и утверждать, что рисунок космонавта не может служить доказательством. Поэтому я подготовил рисунок из книги Тима Фернисса "История завоевания космоса. Энциклопедия космических аппаратов", где вы можете видеть этот тор под соплом двигателя взлётной ступени.
На всякий случай я ещё и подчеркнул на следующем рисунке место, где находится этот двигатель.
А вот в конструкция советского лунного модуля (для высадки на Луну одного человека) был предусмотрен большой круглый зазор в посадочной платформе, и расстояние от сопла по поверхности составляло около 1,3 метра.
21 сентября 1970 года впервые в истории мировой космонавтики с поверхности Луны к Земле стартовала ракета с возвращаемым аппаратом - автоматической межпланетной станцией «Луна-16». Двигатель ракеты работал до тех пор, пока скорость аппарата не достигла "скорости отрыва" - значения 2,7 км/с. Масса стартовавшей ступени была 512 кг, это меньше массы автомобиля "Запорожец".
Масса лунного модуля «Аполлона» составляла 15 тонн, из которых 10,5 тонн приходилось на топливо. Масса взлётной ступени, включая топливо: 4670 кг. Другими словами, вес взлётной части лунного модуля НАСА был в 9 раз больше веса взлётной части "Луны-16", но ничего для безопасного старта, для отвода факела горящих газов у американцев предусмотрено не было. Поскольку всё было бутафорией. И США катастрофически отставали на много лет от успехов СССР в космосе.
*
С вами был кинооператор Л.Коновалов. До новых встреч!
Следущая статья, посвящённая лунному модулю, будет про то, как астронавты в голливудских фильмах пролезали через люк. Вы увидите, что мастерам Голливуда пришлось почти на 1 метр отодвинуть стенку, относительно реальной конструкции лунного модуля , чтобы актёр в скафандре смог убедительно пролезть.