Встреча на лунной орбите

Схема ЛОР

Встреча на лунной орбите ( LOR ) — это процесс высадки людей на Луну и возвращения их на Землю. Он использовался для миссий программы «Аполлон» в 1960-х и 1970-х годах. В рамках миссии LOR основной космический корабль и меньший лунный модуль отправляются на лунную орбиту . Затем лунный посадочный модуль самостоятельно спускается на поверхность Луны, а основной космический корабль остается на лунной орбите. После завершения там миссии спускаемый аппарат возвращается на лунную орбиту для сближения и перестыковки с основным космическим кораблем, а затем сбрасывается после передачи экипажа и полезной нагрузки. На Землю возвращается только основной космический корабль.

Впервые сближение на лунной орбите было предложено в 1919 году украинским инженером Юрием Кондратюком . как наиболее экономичный способ отправить человека в путешествие на Луну туда и обратно.

Самый известный пример связан с командно-служебным модулем (CSM) и лунным модулем (LM) проекта «Аполлон», где они оба были отправлены в транслунный полет в одной ракетной установке. Однако варианты, в которых посадочные модули и основной космический корабль путешествуют отдельно, такие как планы посадки на Луну, предложенные для тяжелой ракеты-носителя на базе шаттла , Golden Spike и китайской пилотируемой попытки в 2029/2030 году , также считаются сближением на лунной орбите.

Преимущества и недостатки

Преимущества

Изображение лунного гравитационного колодца , показывающее, что ресурсы, необходимые только для поездки домой, не нужно нести вниз и поднимать вверх по «колодцу».

Основным преимуществом LOR является экономия полезной нагрузки космического корабля за счет того, что топливо, необходимое для возвращения с лунной орбиты обратно на Землю, не нужно доставлять мертвым грузом на Луну и обратно на лунную орбиту. Это имеет мультипликативный эффект, поскольку каждый фунт «мертвого веса» пороха, использованного позже, должен быстрее приводиться в движение большим количеством пороха, а также потому, что увеличение количества пороха требует увеличения веса бака. Результирующее увеличение веса также потребует большей тяги для посадки на Луну, что означает более крупные и тяжелые двигатели.

Еще одним преимуществом является то, что лунный посадочный модуль может быть спроектирован именно для этой цели, вместо того, чтобы требовать, чтобы основной космический корабль был также приспособлен для посадки на Луну. Наконец, второй комплект систем жизнеобеспечения, который необходим лунному посадочному модулю, может служить резервным для систем основного космического корабля.

Недостаток

В 1962 году встреча на лунной орбите считалась рискованной, поскольку встреча в космосе не была достигнута даже на околоземной орбите. Если бы LM не смог достичь CSM, два астронавта оказались бы в затруднительном положении, не имея возможности вернуться на Землю или пережить повторный вход в атмосферу . Сближение было успешно продемонстрировано в 1965 и 1966 годах в шести проекта «Джемини» . миссиях с помощью радара и бортовых компьютеров. Это также было успешно выполнено в каждой из восьми попыток в миссиях Аполлона.

Выбор режима миссии

Аполлона-11 « Лунный модуль Орел» встречается с командным модулем «Колумбия» на лунной орбите

Когда в 1961 году стартовала программа высадки «Аполлона» на Луну, предполагалось, что комбинация командно-служебного модуля (CSM) из трех человек будет использоваться для взлета с поверхности Луны и возвращения на Землю. Поэтому его придется посадить на Луну с помощью более крупной ступени ракеты с опорами шасси, в результате чего на Луну будет отправлен очень большой космический корабль (свыше 100 000 фунтов (45 000 кг)).

Если бы это было сделано прямым подъёмом (на одной ракете-носителе ), необходимая ракета должна была бы быть чрезвычайно крупной, класса «Нова» . Альтернативой этому могла бы стать встреча на околоземной орбите , при которой две или более ракет класса «Сатурн» запускали бы части полного космического корабля, которые встретились бы на околоземной орбите перед отправкой на Луну. Это, возможно, будет включать отдельно запускаемую ступень отправления с Земли или потребует дозаправки на орбите пустой ступени отправления.

Вернер фон Браун и Хайнц-Герман Кёлле из Армейского агентства по баллистическим ракетам представили встречу на лунной орбите как вариант эффективного достижения Луны руководителям НАСА, включая Эйба Сильверстайна , в декабре 1958 года. В 1959 году Конрад Лау из отдела астронавтики Chance-Vought руководил полным планом миссии с использованием сближения на лунной орбите, который затем был отправлен Сильверстайну в НАСА в январе 1960 года. Том Долан , который работал на Лау, был отправлен объяснить предложение компании инженерам НАСА. и руководство в феврале 1960 года. Эту альтернативу затем изучали и продвигали Джим Чемберлин и Оуэн Мейнард в Космической целевой группе в первых технико-экономических обоснованиях Аполлона в 1960 году. Этот режим позволил одному Сатурну V запустить CSM на Луну с меньшим лунным экскурсионным модулем (LEM). Когда объединенный космический корабль достигает лунной орбиты , один из трех астронавтов остается с ЦСМ, а двое других входят в ЛЭМ, отстыковываются и спускаются на поверхность Луны. Затем они используют этап подъема LEM, чтобы воссоединиться с CSM на лунной орбите, затем отказываются от LEM и используют CSM для возвращения на Землю. На этот метод обратил внимание помощника администратора НАСА Роберта Симанса инженер Исследовательского центра Лэнгли Джон К. Хуболт , который возглавил группу по его разработке.

Помимо необходимости меньшего количества полезной нагрузки, еще одним преимуществом подхода LOR была возможность использовать лунный посадочный модуль, предназначенный специально для этой цели. Конструкция LEM давала астронавтам четкое представление о месте приземления через смотровые окна на высоте примерно 4,6 метра (15 футов) над поверхностью, вместо того, чтобы находиться на спине в посадочном модуле командного модуля на высоте как минимум 40 или 50 футов (12 или 15 футов). м) над поверхностью, увидеть его можно только через экран телевизора.

Разработка LEM в качестве второго пилотируемого корабля обеспечила дополнительное преимущество резервирования критически важных систем (электроэнергии, жизнеобеспечения и двигательной установки), что позволило использовать его в качестве «спасательной шлюпки», чтобы поддерживать астронавтов в живых и безопасно доставлять их домой в космосе. случае критического сбоя системы CSM. Это было задумано на случай непредвиденных обстоятельств, но не стало частью спецификаций LEM. Как оказалось, эта возможность оказалась неоценимой в 1970 году, спасая жизни астронавтов Аполлона-13 , когда взрыв кислородного баллона вывел из строя служебный модуль.

Пропаганда

Джон Хуболт объясняет встречу на лунной орбите

Доктор Джон Хуболт не позволил бы игнорировать преимущества ЛОР. Будучи членом руководящей группы лунной миссии, Хубольт изучал различные технические аспекты космических сближений с 1959 года и был убежден, как и некоторые другие в Исследовательском центре Лэнгли , что LOR был не только наиболее реальным способом добраться до Луны до того, как Десятилетие истекло, это был единственный выход. сообщал о своих открытиях НАСА, Он неоднократно но был твердо уверен, что внутренние целевые группы (которым он делал презентации) следовали произвольно установленным «основным правилам». По словам Хубольта, эти основные правила ограничивали размышления НАСА о лунной миссии и приводили к исключению LOR до того, как он был справедливо рассмотрен.

В ноябре 1961 года Хубольт сделал смелый шаг, пропустив соответствующие каналы и написав девятистраничное частное письмо непосредственно помощнику администратора Роберту К. Симансу . «Что-то вроде голоса в пустыне», — протестовал Хубольт против исключения LOR. «Хотим мы полететь на Луну или нет?» — спросил инженер из Лэнгли. «Почему Нова с ее громоздкими размерами просто принимается, и почему гораздо менее грандиозная схема, предполагающая рандеву, подвергается остракизму или переходит в оборону? Я полностью осознаю, что связываться с вами таким образом несколько неортодоксально», — признал Хубольт, — «но поставленные на карту проблемы настолько важны для всех нас, что оправдан необычный курс».

Симансу потребовалось две недели, чтобы ответить на письмо Хубольта. Заместитель администратора согласился, что «было бы чрезвычайно вредно для нашей организации и страны, если бы наш квалифицированный персонал был чрезмерно ограничен ограничительными правилами». Он заверил Хубольта, что НАСА в будущем будет уделять LOR больше внимания, чем до сих пор.

Сравнение размеров лунного корабля по результатам раннего исследования в Лэнгли.

В последующие месяцы НАСА именно это и сделало, и, к удивлению многих как внутри агентства, так и за его пределами, LOR быстро стал лидером. Несколько факторов решили вопрос в ее пользу. Во-первых, росло разочарование в идее прямого восхождения из-за времени и денег, которые потребовались бы для разработки ракеты Nova диаметром 33 фута (10 м). диаметром 50 футов (15 м) по сравнению с ракетой Saturn V . Во-вторых, росли технические опасения по поводу того, как относительно большой космический корабль, необходимый для сближения на околоземной орбите, сможет совершить мягкую посадку на Луну. Как объяснил один инженер НАСА, который изменил свое мнение:

Задача наблюдения за этой штукой до Луны действительно не имела удовлетворительного ответа. Самое лучшее в ЛОРе было то, что он позволил нам построить отдельную машину для десанта.

Первой крупной группой, изменившей свое мнение в пользу LOR, была Космическая оперативная группа Роберта Гилрута , которая все еще располагалась в Лэнгли, но вскоре должна была переехать в Хьюстон в качестве Центра пилотируемых космических кораблей . Второй прибыла Вернера фон Брауна команда из Центра космических полетов имени Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама . Эти две влиятельные группы вместе с инженерами, которые первоначально разработали план в Лэнгли, убедили ключевых чиновников штаб-квартиры НАСА, особенно администратора Джеймса Уэбба , который выступал за прямое восхождение, что LOR — единственный способ приземлиться на Луну. к 1969 году. Уэбб утвердил LOR в июле 1962 года. Решение было официально объявлено на пресс-конференции 11 июля 1962 года. Советник президента Кеннеди по науке Джером Визнер по-прежнему решительно выступал против ЛОР.

планы с

Запланированная траектория «Артемиды-3» иллюстрирует использование LOR.

• Предлагаемый советский план посадки на Луну с использованием ракеты Н1 , посадочного модуля ЛК и корабля «Союз 7К-ЛОК » должен был использовать аналогичный профиль миссии LOR.
• Программа Constellation использовала бы комбинацию EOR и LOR для посадки на Луну.
• Программа «Артемида» планирует использовать LOR для высадки людей в районе южного полюса Луны .

В популярной культуре

Эпизод 5 телевизионного мини-сериала 1998 года «С Земли на Луну» , «Паук», драматизирует первую попытку Джона Хуболта убедить НАСА принять LOR для программы «Аполлон» в 1961 году и прослеживает развитие LM вплоть до его первого экипажа. испытательный полет «Аполлона-9» в 1969 году. Эпизод назван в честь лунного модуля «Аполлона-9».

См. также

• Вывод на лунную орбиту
• Транслунная инъекция
• Трансземная инъекция

Ссылки

Эта статья включает общедоступные материалы с веб-сайтов или документов Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства .

Библиография

• Бергин, Крис (3 января 2013 г.). «Golden Spike заключила контракт с Northrop Grumman на лунный модуль» . Nasaspaceflight.com . Лондон. Архивировано из оригинала 6 января 2013 г. Проверено 4 января 2013 г.
• Брукс; Гримвуд; Свенсон (1979). «Колесницы Аполлона: история пилотируемого лунного космического корабля» . НАСА . Архивировано из оригинала 18 ноября 2004 г. Проверено 27 апреля 2007 г.
• Гейнор, Крис (2001). Стрелы на Луну . Берлингтон, Онтарио: Книги Апогея. ISBN  978-1-896522-83-8 .

• Годвин, Роберт (2019). Пилотируемая посадка на Луну и возвращение . Книги Апогея. ISBN  978-1-926-83742-0 .

• Хансен, Джеймс Р. (1995). Очарованное рандеву: Джон К. Хубольт и генезис концепции рандеву на лунной орбите (PDF) . Монографии по истории аэрокосмической отрасли, серия № 4. Вашингтон, округ Колумбия: НАСА. НАСА-ТМ-111236.
• Харви, Брайан (2007). Российские планетарные исследования: история, развитие, наследие и перспективы . Нью-Йорк: Спрингер. ISBN  978-0-387-46343-8 .
• Лаксман, Шринивас (21 марта 2012 г.). «Китайская беспилотная лунная миссия по возвращению лунного грунта на Землю» . Сингапур. Архивировано из оригинала 24 марта 2012 г. Проверено 4 января 2013 г.
• Мюррей, Чарльз ; Кэтрин Блай Кокс (1989). Аполлон: Гонка на Луну . Нью-Йорк: Саймон и Шустер. ISBN  978-0-671-70625-8 .
• НАСА (1962). Встреча на лунной орбите: пресс-конференция по планам Аполлона в штаб-квартире НАСА 11 июля 1962 года . Вашингтон, округ Колумбия: НАСА.
• Нельсон, Крейг (2009). Люди-ракеты: эпическая история первых людей на Луне . Нью-Йорк: Викинг. ISBN  978-0-670-02103-1 .
• Ривз, Дэвид М.; Шер, Майкл Д.; Уилхайт, доктор, Алан В.; Стэнли, доктор, Дуглас О. (2005). «Пересмотр архитектурного решения Аполлона по месту встречи на лунной орбите» (PDF) . Национальный институт аэрокосмической промышленности, Технологический институт Джорджии. Архивировано из оригинала (PDF) 27 октября 2014 г. Проверено 8 июня 2012 г.
• Теннант, Дайан (15 ноября 2009 г.). «Забытый инженер стал ключом к успеху космической гонки» . ХэмптонРоудс/ПилотОнлайн. Архивировано из оригинала 18 ноября 2010 г. Проверено 1 сентября 2010 г.
• Уиткин, Ричард (4 июля 1962 г.). «Свидание на лунной орбите: новый план полета на Луну». Глобус и почта . Торонто. Служба Нью-Йорк Таймс. п. 1.
• Уилфорд, Джон (1969). Мы достигаем Луны; История Нью-Йорк Таймс о величайшем приключении человека . Нью-Йорк: Бантамские книги в мягкой обложке.
• Вудс, В. Дэвид (2008). Как Аполлон полетел на Луну . Нью-Йорк: Спрингер. стр. 10–12 . ISBN  978-0-387-71675-6 .