За время существования канала «Пушкарская Слобода» на нём опубликованы шесть измерений реальной скорости полёта знаменитой ракеты-носителя «Сатурн-5».
Измерения производились по кинохронике старта «Аполлон-11» для разных моментов времени на этапе работы первой ступени американской ракеты сверхтяжёлого класса. (В кинохронике видно, как американскую «лунную» ракету в полёте сопровождают различные явления, с помощью которых без особых усилий были определены значения реальной скорости её полёта).
Для этого использовались кинокадры, снятые с самолёта наблюдения,
и видео от А. Северского.
Полученные результаты измерений реальных скоростей полёта ракеты-носителя «Сатурн-5», конечно же, можно нанести на график.
Значения скоростей были определены разными способами:
для точки 1 — с помощью тени ракеты, скользящей по облакам (использовано видео от А. Северского);
для точек 2 и 3 — по этапам волнового срыва на газовых коллекторах огромных сопел двигателей F-1 (скорости определены по кадрам, снятым с самолёта наблюдения);
для точки 4 — по моменту волнового срыва, возникшего из-за вдува струи дренажных газов перпендикулярно набегающему потоку в районе межбакового отсека первой ступени (скорость определена по кадрам, снятым с самолёта наблюдения);
для точки 5 — по углу между направлением полёта и характеристикой сжатия на стоп-кадре из кинохроники, снятой с самолёта наблюдения;
для точки 6 — по углу между направлением полёта и характеристикой сжатия на стоп-кадре всё той же кинохроники в момент отделения первой ступени. У результата измерений для этой точки есть важная особенность — он никак не зависит от скорости воспроизведения использованного киноматериала.
После нанесения на график полученных значений скоростей полёта видно, что все шесть точек выстроились в одну линию.
Это говорит о следующем:
- Все использованные методы определения скорости «лунной» ракеты рабочие и дают довольно точные результаты.
- Хронометраж видео от А. Северского восстановлен верно, а в кадрах, снятых с самолёта наблюдения, и вмонтированных потом в фильм «Moonwalk one», нет искажения хронометража, по крайней мере до момента отделения первой ступени. По графику видно, что значение скорости, определённое по видео от А. Северского, согласуется со скоростями, вычисленными по кадрам, снятым с самолёта наблюдения.
- Способ определения реальной скорости полёта ракеты-носителя «Сатурн-5» в точке 4 основан на предположении, что причиной пожара, объявшего ракету во время полёта, стал сброс газа наддува из бака горючего в атмосферу. А поскольку точка 4 прекрасно ложится на вышеупомянутую линию тренда, то догадка о причине пожара на первой ступени "лунной" ракеты, может оказаться верной.
В противном случае все точки на графике "разбежались" и не легли бы на одну линию.
На полученный график можно нанести значения скоростей полёта из отчёта НАСА.
Часть этих значений заслуживает звания объективных данных, ибо в кадрах кинохроники время прохода ракет-носителей «Сатурн-5» вдоль кабель-заправочной башни соответствует отчётам НАСА.
То есть от старта до некоего момента времени реальная скорость ракеты изменялась согласно данным аэрокосмического агентства.
Однако с некоторого момента времени, судя по измерениям реальной скорости, «лунная» ракета стала демонстрировать нарастающее отставание от скоростей полёта, указанных в документах НАСА.
На Рисунке 3 этот момент времени соответствует точке пересечения графика скорости, построенного по отчётам НАСА, с графиком, построенным по результатам измерения реальной скорости полёта ракеты-носителя «Сатурн-5».
Поэтому в действительности скорость «лунной» ракеты изменялась примерно следующим образом.
Точку пересечения графиков обозначу символом Х.
Как видно по Рисунку 4, в точке перехода от одного графика к другому происходит уменьшение приращения скорости по времени.
Значит, ракета-носитель «Сатурн-5» в данный момент времени резко изменила ускорение своего движения.
Поэтому это мгновение является ничем иным, как моментом уменьшения тяги двигательной установки, то есть реальным временем отключения центрального двигателя первой ступени.
Вполне естественно, что от момента старта до реального момента отключения центрального двигателя первой ступени динамика ракеты-носителя «Сатурн-5» соответствовала отчётам НАСА. То есть данные из этих отчётов на указанном промежутке времени являются реально измеренными, а не подменёнными на расчётные значения.
Поскольку точка Х, соответствующая моменту отключению центрального двигателя, принадлежит обоим графикам скорости, то её параметры можно взять из отчётов НАСА и добавить к шести результатам измерений реальной скорости полёта ракеты-носителя «Сатурн-5».
После этого можно будет подобрать аппроксимирующую функцию уже по семи результатам измерений, которая будет описывать зависимость скорости полёта знаменитой ракеты на временном промежутке от момента отключения центрального двигателя до отделения первой ступени.
Для совершения таких действий всего лишь требуется знать реальное время отключения центрального двигателя первой ступени ракеты-носителя «Сатурн-5».
Время этого важного события можно вычислить по значениям скоростей, измеренных:
- после отделения первой ступени (на графике точка 6);
- по тени ракеты, скользившей по облакам (на графике точка 1).
Это уже было сделано на основе анализа кадров, снятых с самолёта наблюдения, в статье
По тем расчётам, отключение центрального двигателя состоялось на 43,2 секунде полёта.
В другой публикации также был вычислен этот ключевой для "лунной" ракеты момент.
Расчёты по видео от А. Северского показали, что отключение центрального двигателя произошло на 38,4 секунде полёта.
Близкий результат этих расчётов времени отключения центрального двигателя ещё раз подтверждает выводы, сделанные в этой статье выше:
Хронометраж видео от А. Северского восстановлен верно, а в кадрах, снятых с самолёта наблюдения, и вмонтированных потом в фильм «Moonwalk one», нет искажения хронометража, по крайней мере до момента отделения первой ступени.
Также момент отключения центрального двигателя на 38-й секунде полёта был замечен при сравнительном анализе кинохроники старта миссии «Аполлон-11».
Теперь надо определить, какое значение скорости, соответствующее моменту отключения центрального двигателя, взять из отчёта НАСА и присовокупить к шести результатам измерений реальной скорости полёта ракеты-носителя «Сатурн-5».
Для этого возьму среднее арифметическое от трёх перечисленных выше значений времени отключения центрального двигателя, и округлю его до целого числа.
В результате в роли времени отключения центрального двигателя будет выступать 40-я секунда полёта.
В отчёте НАСА 40-й секунде полёта соответствует значение скорости 136,5 м/с.
Оно хорошо встраивается в массив результатов измерений реальной скорости полёта ракеты-носителя «Сатурн-5» миссии «Аполлон-11» (точки 1, 2, 3, 4, 5, 6).
В итоге, уже по семи результатам измерений компьютерная программа Excel выдаёт такую зависимость реальной скорости «лунной» ракеты от времени полёта
V = 0,0005 · t³ - 0,0221 · t² + 0,1928 · t + 136,66 [м/с].
Эта аппроксимирующая функция работает в диапазоне от 40-й до 161-й секунды полёта с достоверностью R² = 0,9998.
Если проинтегрировать эту зависимость с учётом программы выведения, а также набранной к 40-й секунде высоты полёта и удаления от стартового комплекса, то можно восстановить реальную траекторию полёта ракеты-носителя «Сатурн-5» на этапе работы первой ступени S-IC.
P.S.
Можно ли найти другие документальные подтверждения для преждевременного отключения центрального двигателя первой ступени ракеты-носителя «Сатурн-5» на 40-й секунде полёта, если ещё раз внимательно пересмотреть кинохронику запусков «лунных» ракет?
Быть может, это событие каким-то образом заметно в официальных кадрах стартов миссий «Аполлон»?