Пилотируемая лунная миссия американских астронавтов началась с «Аполлона-11». Потом были «Аполлоны» 12, 14, 15, 16 и 17. Немного выбивается из этого списка «Аполлон-13». Выбивается тем, что из-за технических проблем экипаж облетел вокруг Луны и вернулся на Землю, посадки лунного модуля и выхода на поверхность астронавтов не было. Впрочем, о миссии «Аполлон-13» можно будет поговорить более подробно в одной из последующих публикаций. А сегодня – «Аполлон-11». Хотя, по большому счёту, тема касается всех пилотируемых полётов на Луну.
Я далёк от космического ракетостроения, поэтому наверняка в чём-то мои выводы будут ошибочными. Но тут вот какое дело – оторваться от Земли и подняться ввысь не так уж и просто, как может показаться на первый взгляд. Подбросить вверх камень – это одна ситуация, взлетевший в воздух самолёт – это другая ситуация, а поднять космический корабль на околоземную орбиту – это уже третья ситуация. И условно все три ситуации объединяет один весьма немаловажный фактор – чем легче объект, тем успешнее будет результат.
Пожалуй, нет смысла доказывать, что булыжник весом 1 кг вы подбросите вверх гораздо выше, нежели булыган в 10 раз тяжелее. Поэтому и самолёты делаются из лёгких металлов – алюминий, титан. Нет-нет, сталь, медь и прочие металлы тоже присутствуют в их конструкциях, где по технических параметрам без них обойтись нельзя. Но авиационными металлами всё же считаются алюминий и титан для уменьшения веса летательного аппарата.
Уменьшение веса более чем актуально относится и к космическому ракетостроению. Там учитывается буквально каждый грамм массы.
Любопытный факт: для первых полётов на околоземную орбиту в отряде космонавтов Сергей Павлович Королёв отбирал кандидатов ростом не выше 170 см и весом не более 70 кг.
Как известно (согласно официальной версии), пилотируемые полёты на Луну осуществлялись в 1969-72 гг. Космические аппараты поднимались со стартового стола и разгонялись до первой космической скорости ракетами-носителями «Сатурн-5» с пятью двигателями F-1 – четыре по бокам и ещё один в центре. На первый взгляд, вроде бы ничего странного в этом нет – ракеты-носители в принципе так и выглядят. Но есть одно НО...
«Лунная» ракета и ракета на околоземную орбиту – это две космические системы, существенно различающиеся по массе. Проще говоря, ракета-носитель, предназначенная для вывода космического аппарата на околоземную орбиту, попросту не поднимет в космос пилотируемый лунный аппарат по причине того, что ракетным двигателям для этого не хватит мощности.
Казалось бы, в чём сложность? Увеличить в размерах существующий ракетный двигатель и, таким образом, увеличить его мощность. Однако это обывательский взгляд, на деле всё оказалось совсем не так. Не вдаваясь в тонкости, ситуация выглядит следующим образом – конструктивно невозможно увеличивать объём камеры сгорания, существует некий предел, превышение которого не имеет практической пользы.
Кроме того, увеличение камеры сгорания непременно влечёт за собой и увеличение стенок двигателя, иначе металл попросту прогорит за считанные секунды. К тому же, увеличение размеров двигателя неминуемо сказывается на его массе. Следовательно, помимо космического аппарата нужна дополнительная мощность ещё и для самого двигателя, чтобы преодолеть земное тяготение. Более высокая мощность двигателя требует гораздо бóльшего запаса топлива, а это опять увеличение массы всей ракеты. Получается замкнутый круг – увеличение мощности двигателя в геометрической прогрессии приводит к увеличение полной массы.
Вернёмся опять к тому, что по объёму камеры сгорания у ракетного двигателя есть предел. И согласно этому мощность тоже не беспредельна и в конце 60-х – начале 70-х годов составляла порядка 90 тс. В последующие десятилетия модернизациями и усовершенствованиями мощность ракетных двигателей приближена к 200 тс. Например, мощность отечественного РД-191 составляет 196 тс.
Однако что это значит? По расчётам, чтобы поднять в космос «лунную» ракету, тяговая сила двигателя должна составлять 690 тс. Но таких двигателей не существовала ни полвека назад, ни сейчас! Как уже было сказано выше, тогда двигатели выдавали максимум около ста тс. Даже связка из пяти двигателей на ракете-носители «Сатурн-5» не давала необходимой мощности.
Что же тогда было в «лунных» ракетах американских миссий «Аполлон»? По мнению многих экспертов, вместо полноценных ракет во второй и третьей ступенях были «пустышки». Если вкратце сформулировать, получается так – первая ступень подняла ввысь ракету на 15-20 км, старт зафиксировали на фото- и киноплёнку журналисты, затем ракета терялась из виду и за сотню км от старта падала в океан.
Ну а как происходил сам «полёт», об этом мы поговорим в последующих публикациях.