Привет, друзья! 20 июля 1969 года, командир миссии "Аполлон-11" Нил Армстронг готовится произвести посадку лунного модуля "Орел" на поверхность Луны. В это время пилот лунного модуля, Базз Олдрин, диктует показатели высоты полета, а также показатели вертикальной скорости снижения, и горизонтальной скорости полета лунного модуля.
В то же самое время, в Центре управления полетами в Хьюстоне, находился Чарльз Дьюк, который отвечал за связь, координацию и безопасность миссий (эта должность называлась "Капсульный коммуникатор" - CAPCOM). Он вел переговоры с экипажем лунного модуля "Орел" и во время посадки вел обратный отчет до временной отсечки "bingo call": "шестьдесят секунд", "сорок секунд", "тридцать секунд". Наконец Базз Олдрин воскликнул: "Contact Light" - "Световой сигнал!". Лунный модуль "Орел" произвел посадку на поверхности Луны в Море Спокойствия.
С тех пор история первой посадки на поверхность Луны звучит так: "Посадка лунного модуля "Орел", миссии "Аполлон-11", произошла в тот момент когда у космического аппарата оставалось топлива на 20 секунд полета".
Но правда заключается в то, что это является одним из самых известных мифов космической программы "Аполлон". На самом деле топлива в лунном модуле "Орел" было вполне достаточно для того, чтобы осуществлять полет над лунной поверхностью в течении более чем одной минуты.
Давайте разберем этот момент более подробно.
Что же такое временная отсечка "bingo call", до которой вел обратный отчет Чарльз Дьюк? Многие ошибочно считают, что это момент когда в баках посадочной ступени лунного модуля полностью закончится топливо. После чего командир экипажа должен был нажать на кнопку отмены миссии, и произвести взлет на лунную орбиту к командно-служебному модулю, либо же лунный модуль мог просто рухнуть на поверхность Луны.
Но это не так. На самом деле "bingo call" это некая точка невозврата. Проще говоря - это точка принятия решения. У командира лунного модуля была два варианта: либо отмена миссии и прерывание полета, либо посадка лунного модуля на лунную поверхность. После временной отсечки "bingo call" у командира было около 20 секунд чтобы произвести посадку лунного модуля.
Почему именно 20 секунд?
Посадка космического аппарата на поверхность Луны производилась с помощью ракетного двигателя посадочной ступени с регулируемой тягой. Он развивал тягу равную 9870 фунтов (1,36 тонн-силы).
Во время финального этапа посадки, двигатель посадочной ступени работал на 25% от своей мощности, развивая тягу около 2600 фунтов (0,36 тонн-силы). Если бы на этом этапе посадки двигатель посадочной ступени внезапно отказал, то Нил Армстронг нажал бы кнопку отмены миссии, что запустило бы последовательность действий по прерыванию полета. Она заключалась в расстыковке посадочной и взлетной ступеней лунного модуля, и запуске ракетного двигателя взлетной ступени.
Этот вариант прерывания посадки был непростым. На завершение последовательности действий потребовалось бы несколько секунд, и всё это время лунный модуль летел бы к поверхности Луны, что грозило аварией. Поэтому, если бы был принято решение о прекращении посадки, то двигатель посадочной ступени должен был выйти на полную мощность. Затем происходила отстыковка взлетной и посадочной ступеней, и запуск двигателя взлетной ступени с тягой в 3218 фунтов (0,44 тонн-силы). Время работы двигателя посадочной ступени на полной мощности составило бы около 5 секунд, этого времени было бы вполне достаточно для того чтобы поднять высоту полета лунного модуля до безопасного значения.
В течение этих пяти секунд у экипажа было бы достаточно времени для подготовки космического аппарата к взлету.
Пять секунд работы двигателя взлетной ступени на полной мощности, соответствуют 20 секундам работы при тяге в 25% от полной мощности. Вот почему временная отсечка "bingo call" была точкой принятия решения: "Произвести посадку в течении двадцати секунд, или прервать посадку немедленно".
Это добавляет еще двадцать секунд полета к тем двадцати секундам до временной отметки "bingo call". Итого мы получаем что в баках лунного модуля оставалось топлива на 40 секунд полета. Однако и это еще не всё.
Как уже было сказано в начале статьи, у экипажа оставалось время на более чем одну минуту полета лунного модуля. Откуда взялись эти цифры? И дело тут в техническом недостатке конструкции топливных баков посадочной ступени лунного модуля. При посадке и интенсивных маневрах, непосредственно перед касанием лунной поверхности, топливо в баках начинало плескаться.
Когда инженеры компании Grumman проектировали систему хранения топлива лунного модуля, они остановились на конструкции четырех цилиндрических баков, которые устанавливались друг напротив друга, на посадочной ступени лунного модуля. Два бака служили для хранения топлива, а два бака для хранения окислителя. Все баки были идентичны. Топливо в баке могло перемещаться из-за резких движений лунного модуля.
Топливо в баках могло перемещаться, качаться или даже резко подниматься и опускаться относительно нижнего заборного патрубка. Конечно же инженеры знали об этих особенностях поведения топлива. Компания Grumman построила полурезервуар из плексигласа для изучения перемещения топлива.
В 1965 году, после восьми месяцев испытаний, инженеры компании Grumman пришли к выводу, что небольшой противовихревой дефлектор, окружающий нижнюю часть заборного патрубка, будет хорошо справляться с чрезмерным плесканием топлива.
Датчик уровня топлива был прикреплен болтами ко дну каждого бака рядом с заборным патрубком. Он показывал, сколько топлива осталось в баке, и включал индикатор низкого уровня топлива в кабине лунного модуля, когда в баках оставалось 5,6% топлива.
Во время первой посадки на Луну, Нил Армстронг осуществлял маневры чтобы не совершить посадку на поверхность усеянную валунами. Индикатор низкого уровня топлива загорелся задолго до касания лунной поверхности. Диспетчеры в Хьюстоне ожидали, что индикатор низкого уровня топлива загорится непосредственно перед первым касанием.
Лунный модуль "Орел" летел более минуты, отклонившись от номинальной траектории спуска. Но когда Когда Армстронг резко изменил направление движения, во время заключительной фазы посадки, перемещение топлива в баках обнажило индикатор низкого уровня топлива в баке № 2. После полета инженеры пришли к выводу, что индикатор низкого уровня топлива загорелся на 30-45 секунд раньше!
Таким образом получается, что к тем 40 секундам времени полета мы можем прибавить еще как минимум 30 секунд. Итого получается уже 70 секунд полетного времени.
Но первая посадка была драматичной и по многим другим причинам.
Когда лунный модуль "Орел" отстыковался от командно-служебного модуля и продолжил свой полет по орбите, сочетание маневрирования и влияния концентраций лунной массы (масконов), немного сместило лунный модуль от первоначальной траектории полета. Диспетчеры в Хьюстоне ввели в компьютер данные измеренной скорости лунного модуля, не обновив при этом его положение, поэтому лунный модуль намного раньше достиг временной отметки "bingo call".
Из-за плохого взаимодействия между основной и аварийной системами наведения лунного модуля, которые получали некоторые ненужные данные от посадочного радара, вычислительный модуль системы наведения тратил более десяти процентов своей мощности и перезагружался пять раз.
Когда Нил Армстронг совершал посадку лунного модуля, его маневры привели к раскачиванию Инерциального измерительного блока (IMU) вокруг центра масс. В это время бортовой компьютер рассчитывал резко меняющиеся команды на дросселирование ракетного двигателя посадочной ступени. В компьютер поступали противоположные команды - то на набор мощности двигателя и взлет лунного модуля, то на уменьшение тяги и посадку лунного модуля. Это раскачивание Инерциального модуля управления, стало первым признаком серьезной нестабильности в логике управления тягой двигателя посадочной ступени от бортового компьютера лунного модуля.
Эта нестабильность усугублялась некорректным значением постоянной, которую использовал компьютер для задержки между моментом выдачи команды на управление тягой двигателя и моментом, когда ожидалось выполнение этой команды. Значение задержки, рассчитанное компьютером, составляло 0,2 секунды, тогда как реальная задержка составляла всего 0,075 секунды. Вполне возможно, что если бы во время посадки Нил Армстронг совершал более интенсивные маневры, то в какой-то момент компьютер мог выдать команду на включение двигателя посадочной ступени на полную мощность, что привело бы к отмене и прерыванию полета.
Нил Армстронг был озадачен пылью, которая образовалась от струи двигателя посадочной ступени, что затрудняло оценку скорости относительно поверхности Луны. Армстронг называл управление лунным модулем, незадолго до посадки, хаотическим. Он чрезмерно парировал снос лунного модуля вправо, поэтому лунный модуль коснулся поверхности Луны при боковой скорости в два фута в секунду и проскользил влево. При посадке "Орел" также сместился по рысканью, немного повернувшись в сторону Солнца, из-за чего тень лунного модуля оказалась справа от окна Нила Армстронга, что в последние секунды перед посадкой лишило его ориентира.
В реальной истории первой посадки на Луну было много драматизма. И тот факт, что Нил Армстронг произвел посадку, имея в запасе более минуты времени, не умоляет того факта, что командир миссии "Аполлон-11" в последние секунду перед посадкой принял правильные и своевременные действия.
На а на сегодня у меня всё. Спасибо за внимание!
Подборка по теме космической программы "Аполлон":