Непременная часть системы управления любой ракеты — автомат угловой стабилизации. Именно он обеспечивает устойчивость ракеты в полёте. Входящие в его состав гироскопические датчики вырабатывают электрические сигналы, пропорциональные угловым отклонениям ракеты от требуемого положения. Эти сигналы усиливаются и подаются на рулевые органы ракеты (газовые рули, приводы поворота двигателей и т. п.) (рис. 127), и ракета разворачивается и занимает нужную ориентацию в пространстве. Эта задача давно отработана — как уже сказано, её необходимо решить для любой ракеты, и ничего специфического в управлении именно лунным модулем нет.
Посадочный двигатель лунного модуля может поворачиваться и компенсировать возможные смещения центра тяжести. Кроме того, на взлётной ступени расположено 16 двигателей системы ориентации и стабилизации, собранных в 4 группы по 4 двигателя в каждой. Справа приведён фрагмент фотографии NASA as17-134-20463, на которой хорошо видны две группы этих двигателей: одна — слева от центра кадра, другая — в его правом нижнем углу. Эти двигатели работают и при посадке, т. к., например, поворот модуля вокруг вертикальной оси возможен только с их помощью. А основной двигатель взлётной ступени закреплён жёстко, поэтому при взлёте с Луны ориентация взлётной ступени обеспечивается исключительно работой этих двигателей.
Натянутое под двигателями полотнище из чёрной материи защищает посадочную ступень от пламени того двигателя, сопло которого направлено вниз. Тяга каждого двигателя ориентации и стабилизации — всего 45 кГ, поэтому такой защиты достаточно: струя газа её не оторвёт, а материя, видимо, достаточно термостойкая.
Ю. И. МУХИН. В целом этот эпизод можно было бы считать познавательным, если бы хиви не решили украсить его фотографией «с Луны». В этом фото насовцы превзошли сами себя: модуль освещён, а тарелка антенны, находящейся на крыше модуля, — в тени, причём на ней два отсвета. Такого «солнца» узконаправленного света, они пока ещё не демонстрировали. (Хм, а вот тут странноватый наезд — вроде всё сходится: и направленность тарелки на Землю, и параллельность освещения и теней, и подсветка от кронштейна, и верхний блик… Здесь, пожалуй, лучше было бы анализировать угол восхождения Солнца, имея четкую вертикаль, угол освещения Земли, время и координаты. — J.)
Лунный модуль должен был упасть
Хиви НАСА. А нам говорят:
— Ну, может, автоматика и справится с управлением лунного модуля (действительно, ракеты-то летают). А человек? Ведь они перед посадкой вручную управляли. Когда американцы пробовали испытывать лунный модуль на Земле, он вёл себя очень неустойчиво и довольно быстро разбился. А на Луне он почему-то шесть раз подряд сел и взлетел — и ни одной аварии! Разве так бывает?
— Лунный модуль на Земле никто не испытывал. Не может он летать при земной силе тяжести — сила тяги его двигателя гораздо меньше его веса, так что он просто не оторвётся от земли. Поэтому его могли испытывать — и испытывали — только в космосе. Испытаний перед первой высадкой было целых три. Сперва его опробовали в беспилотном режиме во время полёта «Аполлона-5» в январе 1968 года, ещё до первого пилотируемого полёта «Аполлона». Потом было ещё два пилотируемых испытания — на околоземной орбите во время полёта «Аполлона-9» и на окололунной — при полёте «Аполлона-10».
А на Земле летал специально построенный для астронавтов тренажёр (рис. 128). На нём был вертикально установлен мощный реактивный двигатель, который компенсировал пять шестых веса аппарата. Так осуществлялась имитация его веса на Луне. Но имитация была неполной — если аппарат кренился, то сила тяги двигателя действовала наклонно, её вертикальная составляющая, компенсирующая вес, уменьшалась, и появлялась горизонтальная составляющая, которая начинала двигать аппарат в сторону. Поэтому управлять этим тренажёром было даже сложнее, чем настоящим лунным модулем.
Ю. И. МУХИН. Опять наукообразный бред! Если двигатель компенсировал всего пять шестых веса, то как этот аппарат мог летать? Или его на тросе поднимали и опускали? Или рядом стоял ещё один двигатель, который компенсировал и оставшуюся шестую часть веса?
Хиви НАСА. Этих тренажёров было четыре или даже пять. В процессе тренировок астронавты добросовестно расколошматили три из них. Один разбил лично Армстронг — в одном из полётов тренажёр стал сильно раскачиваться, Армстронг не сумел погасить колебания и был вынужден катапультироваться. Но благодаря многочисленным полётам на этих тренажёрах (а также отработке навыков пилотирования на наземных нелетающих тренажёрах лунного модуля, которые также были в NASA) все астронавты уверенно справились с управлением лунным модулем, несмотря на возникавшие при посадке сложные ситуации. Как мы уже говорили, Армстронгу пришлось перелетать кратер, заполненный камнями, а Конрад и Скотт сажали свои модули практически вслепую из-за поднятой двигателем пыли.
Кстати, летательные аппараты, которые используют для полёта только реактивную силу тяги двигателя, не редкость и на Земле. Это — всё те же самолёты с вертикальным взлётом во время взлёта и посадки, а также ряд экспериментальных аппаратов. На фотографии слева — советский аппарат «Турболёт». В его центре — мощный турбореактивный двигатель, поставленный вертикально, а на концах ферм — небольшие сопла для управления ориентацией. Турболёт был сделан в 1956 году. В то время (за год до запуска самого первого спутника) о полётах на Луну вряд ли кто думал всерьёз, его создатели имели в виду прежде всего отработку управления именно самолётами с вертикальным взлётом, над проектами которых тогда уже задумались. Лётчик-испытатель Ю. А. Гарнаев выполнил на турболёте всю программу лётных испытаний без каких-либо серьёзных происшествий. Очевидец описал эти испытания так:
Когда «этажерка» впервые неуверенно отделилась от земли и, покачиваясь, зависла на высоте одного-двух метров, трудно было отделаться от ощущения, что происходит нечто почти мистическое. Ни крыльев самолёта, ни несущего винта вертолёта, ни объёмистого баллона аэростата — ничего того, что издавна помогало человеку, преодолевая вечно действующую силу тяжести, поднимать созданные им сооружения над землёй, и — гляди-ка! — тем не менее летает!
…Подобно возникающей из пены морской Афродите (это поэтичное сравнение принадлежит, как легко догадаться, не мне, а одному из создателей турболёта), вылезал он из густой шапки дыма и пыли, выбиваемой из грунта мощной реактивной струёй.
Вскоре Гарнаев освоил созданную им же методику пилотирования турболёта так, что выделывал на нём эволюции, напоминающие не столько полёт нормального летательного аппарата, сколько танцы; причём танцы не бальные, а скорее так называемые эксцентрические.
(М. Л. Галлай, «Испытано в небе».)
Кстати, если все детали этого описания верны, то турболёт тоже взлетал с грунтовых площадок и садился на них. И не проваливался в «ямы, которые рыл себе сам».
Ю. И. МУХИН. Тем не менее, в отличие от «Аполлонов» на «Луне», турболёт ямы рыл.
Но я хотел бы сказать пару слов по поводу многочисленных полётов американских астронавтов на тренажёрах. Поскольку их подвигом была посадка с ручным управлением спускаемого модуля на Луне (остальное — прыгать, бегать, втыкать флаг, собирать камни — могла и дрессированная обезьяна), то киноплёнок о том, как астронавты на Земле тренировались в этом, должны быть километры, и эти кадры должны широко использоваться во всех кинофильмах о программе «Аполло».
Но хиви НАСА, вопреки обыкновению, не приглашают нас на сайт НАСА посмотреть их. Мне же пришлось из всего тренировочного процесса американских астронавтов видеть лишь эпизод того, как Армстронг, пытаясь управлять этим модулем, не справился с задачей и катапультировался, а тренажёр взорвался. Поэтому, с одной стороны, может астронавты в самом деле научились летать, но, с другой стороны, может их тренировки стали для руководителей Америки лишним доводом, что лучше не надо.
Жуткие перегрузки при посадке на Луну
Хиви НАСА. Нам говорят:
— Давайте проанализируем американскую лунную программу в самой её сложной части — пилотируемая ручная посадка 15-тонного аппарата на Луну и взлёт.
Обратимся, собственно, к прилунению лунной кабины. Два космонавта находятся в кабине постоянно в скафандрах для работы на Луне. Масса скафандра — 29 кг, ранцевой системы жизнеобеспечения — 54 кг. На участках спуска и взлёта космонавты находятся в подвесной системе, включающей пояс, надетый на бёдра, и трос, зацепленный за пояс, переброшенный через блок и огружен-ный девятью кг. То есть космонавты, фиксированные тросом, находятся в положении «стоя» (под ногами даже положен противоскользящий коврик). Спуск на поверхность Луны производится в три этапа: торможение (8 мин.), выведение в район посадки (1,5 мин.), посадка (больше 1,5 мин.). Космонавты на двух первых этапах испытывают длительную перегрузку, максимальное значение которой — 5. Перегрузка направлена вдоль позвоночника (самая опасная перегрузка). Спросите у военных лётчиков, можно ли устоять в самолёте в течение 8 мин. при пятикратной перегрузке да ещё и управлять им. Представьте себе, что после трех дней пребывания в воде (три дня полёта к Луне в невесомости) вы выбрались на сушу, вас поместили в лунную кабину, а ваш вес стал 400 кг (перегрузка 5), комбинезон на вас — 140 кг, а рюкзак за спиной — 250 кг. Чтобы вы не упали, вас держат тросом, прикреплённым к поясу, 8 минут, а затем ещё 1,5 мин. (никаких кресел, ложементов нет). Не подгибайте ноги, опирайтесь на подлокотники (руки должны быть на органах управления). Кровь отлила от головы? Глаза почти не видят? Не умирайте и не падайте в обморок — вам надо очень нежно посадить не имеющий аналогов реактивный аппарат вручную, вслепую (вы в шлеме, окошко скошено так, что нижний край дальше от вас, и под собой ничего не видно, реактивная струя 5-тонного двигателя поднимает с поверхности песок), по радиовысотомеру. Где-то внизу, в пяти метрах, заканчиваются посадочные «ноги», на трех из них — железные штыри длиной 1,7 м. Когда они коснутся поверхности — двигатели автоматически выключатся. Если вы пришли на эту приблизительно ощущаемую высоту с ненулевой скоростью, то всё — попытка не засчитывается. Потому что вас уже нет. И уже не важно, что под одну опору попал большой камень, раньше надо было куда-то смотреть. Хотите попробовать ещё? А американские космонавты — без сучка и без задоринки шесть раз подряд «смогли». И уж не знаю, как они управляли посадкой в положении «стоя» при длительной 5-кратной перегрузке — это просто НЕВОЗМОЖНО.
