"Это маленький шаг для человека и огромный скачок для человечества" - так сказал Нил Армстронг, командир космического корабля Аполлон-11 и лунного модуля "Орел", прежде чем коснуться ботинком лунной поверхности. Космическая судьба занесла младшего лейтенанта ВВС США дальше от Земли, чем любого другого человека - и это достижение остается непревзойденным уже полвека.
Начало американской лунной программы
Американские астронавты доставили на Луну памятные медали, посвященные погибшим советским и американским космонавтам - Юрию Гагарину, Владимиру Комарову, Вирджилу Гриссому, Эдварду Уайту и Роджеру Чаффи. Во второй половине 60-х годов Земля начала забирать своих космических героев - и особенное мужество потребовалось для того, чтобы оторваться от нее и ступить на другое небесное тело.
Американская программа "Аполлон" началась вовсе не так победно, как завершилась. Из соображений конкуренции ее отобрали у корпорации McDonell, которая создала первые американские КК Mercury и Gemini и передали заказ в North American Aviation. Работа началась с чистого листа и велась с многочисленными нарушениями из-за спешки. Новый космический корабль не внушал доверия, потому что в нем постоянно что-то ломалось. Во время подготовки к первому пилотируемому полету Аполлона-1 произошел пожар, в котором погиб его экипаж - Гриссом, Уайт и Чаффи. Огонь вспыхнул в кислородной атмосфере при давлении выше 1 атм и за 21 секунду выжег все внутренности корабля.
Последующие полеты в автоматическом режиме, которые проводились вплоть до Аполлона-6, также проходили со сложностями. В целом начало американской программы по отработке лунного космического корабля очень напоминало те сложности, с которыми сталкивались в Советском Союзе. Но было одно ключевое преимущество.
Ракета-носитель Сатурн-5
Разработка лунной ракеты-носителя была поручена создателю ракеты Фау-2 Вернеру фон Брауну. В отличие от Карела Боссарта, создателя "Атласов", он придерживался традиционного подхода к конструированию ракет, который американские инженеры ехидно называли "мостостроительным". По убеждениям фон Брауна, ракета прежде всего должна быть - прочной.
Тяжелую во всех отношениях ракету фон Брауна вытянули на орбиту американские ракетные двигатели. Так же, как ракета Королева H-1, Сатурн-5 был трехступенчатым - но при этом решал задачу вывода КК к Луне без применения дополнительных разгонных блоков. Для первой, самой тяжелой ступени создали керосиновые ракетные двигатели F-1 с чудовищной земной тягой в 690 тонн. По авторитетному мнению советского академика Глушко, разработка таких двигателей была невозможна из-за проблемы высокочастотных (ВЧ) колебаний. И сам Глушко отказался делать для H-1 керосиновые РД куда меньшей тяги.
Действительно, американские разработчики РД столкнулись с проблемой ВЧ, но справились с ней, на что ушло 7 лет работы теоретиков и инженеров во главе с Джерри Томпсоном (с 1959 года).
Особенно поразительно то, что F-1 получился однокамерным. Лучшие мировые однокамерные РД - как действующие, так и проектируемые не дотягивают даже до трети его тяги! Потому что никто не может и даже не пытается это повторить. В итоге американцам удалось масштабировать РД под сверхтяжелую ракету, т.е. сделать то, о невозможности чего мы сообщили в нашей апрельской статье про ракету H-1. Благодаря этому для первой ступени Сатурна-5 хватило пяти РД F-1, в то время как Королеву пришлось ставить на свою ракету 30 РД НК-15 и бороться с их суммарной ненадежностью.
F-1 - не далеко не единственное чудо американской лунной программы. Во второй и третьей ступени Сатурна-5 применялись водородные РД J-2 с тягой 104 тонны. Водород обеспечивает в полтора раза более высокий удельный импульс (УИ), чем керосин и позволяет экономить массу верхних ступеней ракеты - что пропорционально уменьшает массу первой ступени и ракеты в целом. Надо сказать, что параметры J-2 по нынешним временам не особенно впечатляют, но именно эти РД обеспечили высокие характеристики РН Сатурн-5. Оба чудо-двигателя для Сатурна-5 - керосиновый и водородный были созданы в компании Rocketdyne. Интересно, что больше они нигде не применялись вплоть до того, что технология F-1 в настоящее время считается утраченной.
Водородные технологии были испытаны американцами для совершенствования слабосильной ракеты "Атлас", которая благодаря им вплотную подобралась к среднему классу грузоподъемности - речь идет о знаменитой двухступенчатой ракете "Атлас-Центавр".
Вернер фон Браун использовал водород на второй ступени своих более мощных ракет Сатурн-1 и Сатурн-1В, которые превзошли королевскую Р-7. На РН Сатурн-1В, впервые достигшей грузоподъемности в 18 тонн, был испытан РД J-2. Затем вторая водородная ступень Сатурна-1В стала третьей ступенью Сатурна-5. А также для Сатурна-5 была разработана вторая водородная ступень на пяти РД J-2 и первая керосиновая ступень на пяти РД F-1. Так поэтапно была создана и испытана первая в мире ракета сверхтяжелого класса.
Ракета-носитель Сатурн-5 совершила 13 полетов и все они были - успешными. Ни одной аварии, даже на этапе летной отработки, кроме одного неудавшегося повторного включения третьей ступени при испытательном полете Аполлона-6. В Сатурне-5 все изначально работало, как часы, и даже тест на принудительное отключение одного из РД во время полета прошел на ура. Непревзойденная надежность сверхтяжелой ракеты фон Брауна стала третьим чудом американской лунной программы.
Надо заметить, что в 50-60-е годы и в России и в Америке было "принято" ронять ракеты на испытаниях, в особенности те, которые строились на новых принципах. И только позже ракетные технологии были доведены до такого уровня, когда успешные испытания новых ракет стали нормой.
Лунные экспедиции на "Аполлонах"
Хорошо, сверхтяжелая ракета фон Брауна опередила свое время. Но ведь лунный космический корабль "Аполлон" изначально не отличался надежностью? Изначально - да, не отличался, но после нескольких тестовых полетов в автоматическом режиме с ним что-то произошло и он тоже заработал, как часы. Программа первого околоземного полета Аполлона-7 с экипажем была выполнена. Аполлон-8 с космонавтами Ловеллом, Андерсом и Борманом полетел сразу на орбиту Луны и вернулся оттуда. Никакого полета в автоматическом режиме при этом не было и даже не было облета Луны с прицеливанием в атмосферу Земли на второй космической скорости. Был только 1 (один) тест на аэродинамическое торможение в атмосфере во время полета Аполлона-4. Сравните это американское космическое чудо с 14 тестовыми полетами советских "Зондов", из которых 11 были неудачными.
Еще два полета ушло на пилотируемые испытания лунного модуля, сначала на околоземной, а потом и на окололунной орбите. До этого лунный модуль совершил только один полет в автоматическом режиме - на орбите Земли по программе Аполлон-5. В советской лунной программе тоже был лунный корабль, который трижды запускался на орбиту Земли в беспилотном режиме.
И наконец - кульминация программы - полет Нила Армстронга, Эдвина Олдрина и Майкла Коллинза на Аполлоне-11 с высадкой двух астронавтов на поверхность Луны. Как обычно, без предварительной пробной посадки лунного модуля и его взлета в автоматическом режиме! Хотя такой тест было бы естественно провести во время предыдущего полета к Луне Аполлона-10.
Полеты американских астронавтов на Луну продолжались до конца 1972 года, после чего программа "Аполлон" была свернута из-за дороговизны и по причине полного достижения всех поставленных целей.
В предельно сжатые сроки было совершено шесть высадок в различных районах Луны, два полета на окололунную орбиту и один облет Луны Аполлоном-13 в аварийном режиме. Были многодневные высадки и даже увлекательные поездки по Луне на уникальном лунном электромобиле. Двухместный лунный ровер (LRV - Lunar Rover Vehicle) стал первым и пока единственным транспортным средством, катавшим людей по поверхности другого небесного тела. Все астронавты благополучно вернулись на Землю в здоровом состоянии, испытывая лишь аллергический насморк из-за прилипчивой лунной пыли.
Всеобщий интерес к Луне вскоре иссяк, поскольку ничего особенно интересного на Луне не обнаружили. Советские АМС летали к Луне до 1976 года. В 1994 году американский военный спутник Clementine дистанционно обнаружил на полюсах Луны лед, который находится там в глубоких затененных кратерах. Вода в твердом агрегатном состоянии стала предметом обсуждения на многие годы, вплоть до нашего времени. Но только в 2013 году автоматические аппараты землян вернулись на поверхность нашего спутника - это был китайский аппарат Чанъэ-3 с луноходом "Юйту". При этом экспедиции в полярные области к лунному льду пока еще только планируются.
О чудесах и не только
Следует обратить внимание на принципиальную разницу между первыми полетами советских космонавтов и высадками американских астронавтов на Луне. На околоземной орбите мы были первыми, американцы - вторыми с разницей примерно в год. Это нормальная картина соревнования, с которой все понятно - кто-то немного впереди, кто-то немного позади. На Луне американцы оказались - единственными, потому что никто больше не повторил их достижение. И дело не только в том, что советская лунная программа была свернута в 70-е годы.
Обязательно посмотрите план полета к Луне по схеме Кондратюка - насколько он сложен. Все маневры технически выполнимы, но при каждом из них вероятен технический сбой. Генерал-полковнику авиации Николаю Каманину, руководителю программы подготовки советских космонавтов, однажды представили расчет вероятности успешного выполнения лунной экспедиции по этому плану. Оказалось, что шансы космонавтов высадиться на Луне и живыми вернуться на Землю составляли 1/1000. И эта шокирующая оценка вполне подтверждается теми проблемами, которые возникли в советской лунной программе.
По поводу программы полета Аполлона-8 имеется запись в дневнике Н.П.Каманина: "... США намерены уже в декабре осуществить облет Луны кораблем «Аполлон-8» с тремя астронавтами на борту. Я считаю это чистейшей авантюрой: американцы не имеют опыта возвращения кораблей на Землю со второй космической скоростью, да и ракета «Сатурн-5» еще недостаточно надежна (было выполнено всего два пуска, один из которых оказался неудачным). Вероятность печального исхода такого полета очень велика, но нельзя и утверждать, что нет никаких шансов на его успешное завершение".
Вероятно, требовалось не одно десятилетие напряженной работы и колоссальные расходы для того, чтобы сделать высадку космонавтов СССР на Луне реальной. Поэтому неудивительно, что советская пилотируемая лунная программа была прекращена - повторять достижения американцев через много лет и рисковать при этом жизнями космонавтов не было решительно никакого смысла. У СССР были другие, более актуальные задачи на околоземной орбите.
Итак, для СССР вероятность успешной лунной экспедиции на рубеже 60/70 годов оценивалась как 1/1000. Оценим теперь вероятность шести успешных экспедиций, как у американцев в это же историческое время. Вероятность успеха всей лунной программы (а только одной экспедиции) будет (1/1000)6 = 10-18. Одна квинтиллионая - речь идет об абсолютной невозможности.
Кульминация американской лунной программы более похожа на увлекательный приключенческий фильм с героями, которым подвластны любые возникающие проблемы. Фантастическая, нереальная удача американской лунной программы породила "теорию лунного заговора", согласно которой все высадки астронавтов на Луне были сняты известным американским режиссером Стэнли Кубриком в киностудии. Нам нет необходимости повторять здесь эту занимательную альтернативную теорию, поскольку она в изобилии представлена в Интернете на всех языках мира.
Можно ли повторить американское лунное чудо?
Но все-таки задумаемся о том, что это было? Просить американцев повторить их лунное чудо непродуктивно. Потому что технологии "Сатурна" и "Аполлона" официально утеряны за давностью лет и не могут быть возобновлены - даже для задуманного частниками полета на Марс, где они вполне могли бы пригодиться.
Новые американские космические корабли - "Старлайнер" и "Дракон" создаются заново. Как обычно, они взрываются и терпят неудачи при испытаниях. При этом "Старлайнер" запускают на ракете с российскими РД-180, потому что НАСА лень сдувать пыль со своих собственных мощных ракетных двигателей. И вообще, безопаснее летать на проверенных российских "Союзах", которые сейчас сватают в качестве запасных кораблей для будущих американских лунных экспедиций. Не исключено, что именно на этих "запасках" американцы полетят по местам космической славы своих астронавтов...
Можно выдвигать разные версии того, как американские технологи, инженеры и конструкторы 60-х годов сумели на десятилетия опередить свое время. Вероятно, они просто не знали про то, что делают невозможное. Может быть, получили помощь свыше. Чудо потому и называется чудом, что оно не поддается воспроизведению и не может быть рационально объяснено. И полеты американцев на Луну так и останутся уникальным достижением в истории человечества.
Для нас важно то, что после "большого лунного скачка" соперничество в космосе не прекратилось. ХХ век завершился полетами самых грандиозных космических кораблей современности - шаттлов. О них следующая статья цикла.
Предыдущая статья - Лунные автоматы СССР
Оценили 3 человека
7 кармы