Иван Шунейко - Пилотируемые полеты на Луну

Пилотируемые полеты на Луну, конструкция и характеристики Saturn V Apollo

РАКЕТОСТРОЕНИЕ

Том 3

1. Ракетостроение. 1963—1965, М., 1966

2. Ракетостроение. 1966—1967, М., 1969 [1]

Предисловие

В выпуске Итоги науки и техники из серии Ракетостроение том III «Пилотируемые полеты на Луну, конструкция и характеристики Saturn V Apollo» на основании анализа, сопоставления и систематизации новейших материалов, изложенных в докладах на научно-технических конференциях AIAA, Международных астронавтических конгрессах, съездах IEEE, трудах ASME и статей в периодической литературе за 1969—1972 гг., дается описание и подводятся предварительные итоги программы Apollo.

Программа Apollo, утвержденная Конгрессом США 25 мая 1961 г., вскоре после полета Ю. А. Гагарина, должна была решить единственную конкретную задачу «достичь цели, до конца десятилетия высадить человека на Луну и возвратить его благополучно на Землю».

Пилотируемые полеты на Луну по программе Apollo закончены в декабре 1972 г.

Анализ результатов и оценка научно-технических итогов программы Apollo послужат основой для разработки новой космической техники, необходимой для дальнейшего прогресса космонавтики.

Настоящий выпуск Итогов науки и техники содержит четыре главы.

Гл. I Конструкция и характеристики Saturn V Apollo

Гл. II Системы управления корабля Apollo

Гл. III Траектории, управление, навигация, радиосвязь и аварийные возвращения

Гл. IV Космические летные испытания Saturn V Apollo и пилотируемые полеты на Луну.

В конце каждой главы приводится библиографический обзор литературы и рефератов опубликованных в изданиях ВИНИТИ АН СССР.

Автор выражает глубокую признательность и благодарность рецензенту заслуженному деятелю науки и техники П. В. Цыбину за ценные указания, советы и сделанные в рукописи исправления, доктору технических наук, профессору О. А. Чембровскому за замечания при рецензировании рукописи, инж. Никитину С. А. за активное участие в систематизации и обработке материалов по программе Apollo для ЭИ АиР, инж. Н. Н. Хлебниковой за большую помощь, оказанную при подготовке рукописи к печати.

Принятые сокращения

1. ИСЗ – Искусственный спутник Земли

2. ИСЛ – Искусственный спутник Луны

3. ЖРД – Жидкостный ракетный двигатель

4. РДТТ – Ракетный двигатель твердого топлива

5. ТНА – Турбо-насосный агрегат

6. ОК/ГОР – Окислитель/горючее

7. ЭЦВМ – Электронно-цифровая вычислительная машина

8. ЦАП – Цифровой автопилот

9. БИИ – Блок инерциальных измерений

10. БПД – Блок преобразования данных

11. УВТ – Управление вектором тяги

12. РСУ – Реактивная система управления

13. БРО – Блок расчета ориентации

14. КО – Командный отсек корабля Apollo

15. СО – Служебный отсек корабля Apollo

16. ОБ – Основной блок корабля Apollo

17. ЛК – Лунный корабль

18. ТКС – Транспортная космическая система

19. ОС – Орбитальный самолет

20. МТК – Межорбитальный транспортный корабль

21. ЯРД – Ядерный ракетный двигатель

22. ЛБК – Лунный буксирующий корабль

23. ОКС – Орбитальная космическая станция

24. ОКСЛ – Орбитальная космическая лунная станция

25. ИСМ – Искусственный спутник Марса

26. ОСУН – Основная система управления и навигации

27. АСУ – Аварийная система управления

28. НБОИ – Наземный блок обработки информации

29. КСТ – Контур коррекции смещения вектора тяги

30. САС – Система аварийного спасения

31. Орбита 185/200 км – Эллиптическая орбита с высотой над поверхностью небесного тела в перигее 185 км, в апогее 200 км

32. AIAA – American Institute of Aeronautics and Astronautics.

33. IEEE – Institute Electrical Electronics Engineer

34. NASA – National Aeronautics and Space Administration.

35. ЭИ АиР – Экспресс-информация «Астронавтика и ракетодинамика» издание ВИНИТИ АН СССР

36. ASME – American Society of Mechanical Engineers.

Введение

Итоги и перспективы развития космонавтики

XX век войдет в историю как век революционного развития науки и техники и социалистических преобразований на Земле. Но среди многих выдающихся научных и технических достижений XX века наиболее значительным является освобождение от оков земного тяготения и полет человека в космическое пространство.

Запущенный Советским Союзом 4 октября 1957 г. искусственный спутник Земли (ИСЗ) открыл Эру космических полетов.

Быстрое развитие космической техники в СССР, вскоре после запуска ИСЗ, позволило сделать человеку первый шаг в космические просторы Вселенной. 12 апреля 1961 г. Юрий Алексеевич Гагарин на корабле «Восток» облетел по орбите вокруг Земли.

Этот первый шаг – великая победа над силами природы, открывшая для всего человечества дорогу в космическое пространство, – является поворотным пунктом в истории цивилизации.

Успехи космонавтики огромны. Автоматические межпланетные станции (АМС) исследуют планеты Марс и Венера. В атмосфере Венеры совершают плавный спуск и посадку на парашютах спускаемые аппараты, передают физические характеристики атмосферы и грунта («Венера-4, 5, 6, 7 и 8»). Планета Марс исследуется аппаратами с пролетных орбит и с орбиты искусственного спутника, а на поверхности Марса осуществил мягкую посадку спускаемый аппарат («Марс-2», «Марс-3»). С Земли мы управляем движением «Лунохода-1», исследуем топографию Луны, физические характеристики лунного грунта и внегалактическое рентгеновское излучение («Луна-17»).

С помощью, беспилотных автоматических станций, осуществивших мягкую посадку на Луну, доставлены на Землю образцы лунного грунта («Луна-16» и «Луна-20»).

Расширяется использование ИСЗ для научных целей, развития народного хозяйства и промышленности (ИСЗ серий-«Протон», «Электрон», «Космос», «Метеор», «Молния»-«Орбита»).

ИСЗ «Протон-4» самая крупная в мяре автоматическая научная лаборатория в космосе. Вес полезной нагрузки «Протон-4» на орбите 17 т. Вес научной аппаратуры для изучения природы космических лучей высоких и сверхвысоких энергии 12,5 т.

На ИСЗ серии «Интеркосмос» ведутся работы по договору о международном сотрудничестве в области изучения и освоения космического пространства в мирных целях.

На орбите вблизи Земли создается первая экспериментальная орбитальная космическая станция (ОКС) с экипажем из четырех человек путем стыковки двух пилотируемых кораблей («Союз-4» и «Союз-5»).

На орбиты ИСЗ запускаются 3 пилотируемых корабля с общим составом одновременно работающего в космосе экипажа 7 чел. Ведется исследование совместного маневрирования, полета строем, методов навигации и проводится обширная программа научных экспериментов («Союз-6, 7 и 8»).

В речи на митинге посвященном встрече экипажей кораблей «Союз-6, 7 и 8», Л. И. Брежнев говорил: «Наша наука подошла к созданию долговременных орбитальных станций и лабораторий – решающего средства широкого освоения космического пространства. Советская наука рассматривает создание орбитальных космических станций со сменными экипажами как магистральный путь человека в космос. Они могут стать „космодромами в космосе“, стартовыми площадками для полетов на другие планеты. Возникнут крупные научные лаборатории для исследования космической технологии, биологии, медицины, геофизики, астрономии и астрофизики». (Газета «Правда», 30 дек. 1969 г.).

Полеты на Луну кораблей Apollo – новое выдающееся достижение в освоении человеком космических полетов. Наряду с такими событиями, как первый запуск ИСЗ, полет Ю. А. Гагарина на корабле «Восток», выход А. Леонова в открытое космическое пространство, исследование планет Марс и Венера, выход людей на поверхность Луны войдет в историю развития космонавтики как одно из важнейших событий.

Программа Apollo закончена в 1972 г. Из семи полетов по программе с посадкой на Луну (Apollo-11—17), в драматическом полете Apollo-13 посадка на Луну оказалась невозможной из-за взрыва кислородного бака и крупных разрушений служебного отсека корабля Apollo и было осуществлено аварийное возвращение экипажа на Землю.

Последняя экспедиция на Луну завершившая программу Apollo совершена на корабле Apollo-17 астронавтами Ю. Сернаном, Р. Эвансом и X. Шмиттом с 6 по 19 декабря 1972 г.

Всего по программе Apollo выполнено 9 пилотируемых полетов к Луне, из них 6 с посадкой лунного корабля на поверхность Луны.

Облет Луны совершило 27 чел.

На орбиту ИСЛ выходило 24 чел.

На поверхность Луны высаживалось 12 чел.

Стоимость космических полетов

В Space Letter NASA, № 375 от 1 сентября 1970 г. сообщалось, что на программу Apollo, включая все полеты до 1970 г., было израсходовано 23 850 млрд. долл. Вся программа, включая полет Apollo-11, до 31 июля 1969 г. стоила 21 349 млрд. долл., на каждый следующий полет расходуется 2 млрд. долл.