Как НАСА успява да изпрати хора на Луната. Част 4: Лунният модул

1
206
Добави коментар
redbul80
redbul80

На снимката: горната степен на лунния модул „Ийгъл“ след отлитането от повърхността на Луната и малко преди скачването с командния модул. Photo credit : NASA

По случай 50-годишнината от първото стъпване на човек на Луната, която ще отбележим през юли, продължавам с поредицата от статии за проекта „Аполо“. Целта на поредицата е читателите на КОСМОС БГ да научат вълнуващи подробности относно най-великото постижение в историята на човешката цивилизация – покоряването на естествения ни спътник. 

Прочетете първата статия от поредицата: Как НАСА успява да изпрати хора на Луната. Част 1: Навигационният компютър

Прочетете втората статия от поредицата: Как НАСА успява да изпрати хора на Луната. Част 2: Роботизираните предшественици Лунар Орбитър и Сървеър

Прочетете третата статия от поредицата: Как НАСА успява да изпрати хора на Луната. Част 3: В търсене на най-добрия вариант.

4 юли 2019 г. 23:25 ч.

Светослав Александров. В предишната статия от поредицата разказах как специалистите от различните центрове на НАСА избират най-оптималния вариант за пилотирано кацане на Луната. Нека да си припомним накратко каква е историята: след продължителни обсъждания и спорове, през месец юни 1962-ра година американската космическа агенция най-после взeма своето решение. Лунната архитектура няма да е монолитна, няма да бъде изстрелвана от твърде голямата ракета „Нова“, нито ще каца на Луната директно. Тя също така няма да бъде сглобявана на части в околоземна орбита. Избрана е концепцията за създаването на лунен модул, който ще трябва да се разкачва от кораба-майка и впоследствие след приключването на мисията да се скачва повторно с него, като всичко това ще се случва в окололунна орбита. 

Сега, след като решението е взето, остава да се започне работа по строежа на самия лунен модул. В техническо отношение това се очертава да е най-трудната задача. През 1962-ра година, когато човечеството тепърва e започнало да изпраща хора в космоса, основните неща са ясни. Знае се как да се изстреля пилотиран кораб, знае се и как да бъде върнат обратно на Земята. Не представлява особено голяма трудност да бъде направен корабът-майка на „Аполо“. Той просто ще е по-голям вариант на вече съществуващите космически кораби.

Но създаването на лунен модул е задача от съвсем различен порядък. Накратко казано, това е космически кораб, който ще работи само в условията на космически вакуум, слаба гравитация и трябва да е в състояние да каца на повърхността на Луната. 

Ранен дизайн на лунния модул от 1963-та година, известен под названието „Буболечката“. Image credit : NASA

През втората половина на 1962-ра година НАСА прави своя избор коя ще е компанията, отговорна за строежа на лунния модул: Груман Еъркрафт. Дизайнът е под ръководството на Томас Кели. Отнема на Груман едва две години, за да го завърши, след което през 1965-та година започва същинското производство. Реалните проблеми се появяват скоро след това, като фирмата преминава през множество спънки и отлагания. Но мъките си струват. Лунният модул се оказва най-стабилният компонент от архитектурата на „Аполо“. Той никога не се проваля на мисия и дори по времето на катастрофата на „Аполо 13“ успява да служи като спасителна лодка, за да може тричленният екипаж да се завърне на Земята. 

По информация от НАСА базисната структура на модула си остава една и съща по време на целия процес на дизайн: той е двустепенна машина, като първата степен има двигател с променлива управляема тяга, а втората – двигател с фиксирана тяга. Като изключим тази основа, всичко останало се променя през двугодишния процес на проектиране. Още от самото начало в Груман са сформирани два екипа, които трябва да проучат каква трябва да бъде възвръщаемата горна степен. Единият екип се фокусира върху проектиране на малка кабина с монтирана външно апаратура, докато другият работи върху голяма кабина, при която по-голямата част от апаратурата е разположена вътре. Понеже лунният модул ще работи само в космически условия, а не в атмосферни, екипът се чувства свободен да не му придава естетичен външен вид. Крайният резултат е машина, която не изглежда никак изящна – даже грозна.

Един от основните проблеми, по които се работи в началото, е този за завръщането на астронавтите от повърхността на Луната към окололунната орбита. Двигателят на горната степен трябва да се запали докато тя все още е прикачена към долната, а долната степен трябва да играе ролята на стартова площадка. Някои инженери се притесняват, че сътресението от запалването ще разтърси модула и той може да се преобърне. Още по-сериозно би било ако се наложи екипажът да прекрати кацането в случай на проблем и спешно да запали двигателите на горната степен, за да се завърне. Това увеличава необходимостта от гориво. Изпитания на макети на лунния модул през 1964-та година успокояват тези притеснения, но истинското доказателство за надеждността на модула ще дойде по-късно: по време на тестов космически полет.

Друг проблем, който трябва да се разреши, е свързан с прозорците. Накратко казано, астронавтите имат нужда от видимост, за да могат да контролират процедурата по кацане. Предпочитаният от Груман дизайн е кабината да е със сферична форма, подобно на тази на хеликоптер, с общо четири големи прозореца, за да може екипажът да наблюдава във всяка посока. Този вариант обаче е зарязан, тъй като големите прозорци създават необходимост да се използва дебело стъкло, като рамката около него трябва да е подсилена (съответно лунният модул би имал недопустимо голяма маса). Така компанията решава да се използват само два по-малки триъгълни прозореца, но как в такъв случай може да се подсигури добра видимост? Ето тъй: кабината няма да е сферична, а цилиндрична, а прозорчетата са насочени така, че да могат да позволят адекватна периферна видимост, както и видимост в посока надолу. Естествено, това създава нова трудност – сферичната форма е лесна за производство, защото може да се завари относително безпроблемно. При новата форма има ръбове, поради които цялостно заваряване би било трудно. Затова през май 1964-та година компанията-производител Груман предлага хибриден подход – критичните области ще бъдат заварени, но там, където заваряването е невъзможно, ще бъде приложено занитване.

По-късно, за да се пести маса, се взема решение да се премахнат седалките. Точно така – по време на кацането на Луната астронавтите стоят прави. Тази идея се оказва реалистична – натоварването при спускането към повърхността е само 1g, а към момента на самото кацане достига до 5g, което не е проблем – човешките крака са добри шокови абсорбери.

Окончателен дизайн на кабината на лунния модул. Обърнете внимание на цилиндричната структура, двата триъгълни прозореца и изправените астронавти. Image credit : NASA

В края на 1964-та година процесът на дизайн приключва и през 1965-та година се пристъпва към производството на хардуера и изпитанията. Оттук насетне изглежда, че остават само няколко стъпки, преди модулът да полети в космоса. Нищо не е по-далече от истината. В хода на производството са открити множество проблеми, които трябва да бъдат коригирани. Дебютният безпилотен полет на лунния модул е планиран за април 1967-ма година, като трябва да се използва ракетата „Сатурн 1“, която да въведе модула в околоземна орбита за първоначални космически изпитания. Модулът e доставен във Флорида чак на 27-ми юни 1967-ма година, като отнема четири месеца да бъде тестван и чак на 19-ти ноември 1967-ма е прикачен към ракетата-носител. Уж изглежда, че вече всичко е наред, когато по време на термомовакуумни изпитания на друг модул в съоръженията на Груман, стъклата му се пръскат. Инженерите спешно подменят прозорците с алуминиеви плочи, за да не бавят повече подготовката за старт. В края на краищата полетът на мисията, която става известна под названието „Аполо 5“, става факт на 22-ри януари 1968 година. 

Слава Богу, всичките изпитания в хода на „Аполо 5“ приключват с успех, така че НАСА се отказва да проведе втора аналогична безпилотна мисия. Това дава сериозни надежди, че агенцията наистина ще изпрати човек на Луната преди свършека на десетилетието.

Все пак остават някои притеснения преди НАСА да одобри модула за пилотирана експедиция. Едно от тях е във връзка със стабилността на двигателя на горната степен. В основата на проблема лежи дефектен горивен инжектор, разработен от фирмата Бел. Макар че компанията уверява, че ще може да разреши проблема в срок и двигателят ще бъде стабилизиран, НАСА предприема радикална мярка – агенцията наема друга фирма, за да разработи алтернативен инжектор. Това е Рокетдайн. Бел получава малък шамар – макар че двигателят е конструиран от тази компания, окончателното решение е да се използва новият инжектор на Рокетдайн, като цялостното сглобяване на двигателя заедно с инжектора също трябва да се осъществи от Рокетдайн! До месец юни 1968-ма изпитанията вървят много добре, като са проведени 53 качествени запалвания. Междувременно подсилването на прозорците протича по план, като Корнинг Глас Уъркс създава най-здравите стъкла в историята на космонавтиката. Тестовете на устойчивостта на новите прозорци отнема време, но в края на краищата са успешни.

До завършека на 1968-ма година работата по модула най-накрая привършва, за да може той да бъде изстрелян на дебютния си пилотиран полет в околоземна орбита. Това се случва по време на мисията „Аполо 9“ през март 1969-та година. Оттук насетне започва друга история… 

https://www.space-bg.org/

https://www.cosmos.1.bg/