Лунные системы эвакуации
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( ноябрь 2020 г. ) |
Лунные аварийные системы (LESS) представляли собой серию аварийных транспортных средств, предназначенных для никогда не совершавшихся длительных миссий Аполлона . Поскольку эти миссии были более гипотетическими, чем запланированные отмененные миссии «Аполлон» , их проекты так и не были реализованы. Эта концепция была результатом разработки лунного летательного аппарата. [ 1 ] компанией Bell Aerospace (проект передвижения по лунной поверхности, который был отменен в пользу менее рискованного лунного вездехода ).
Подробности
[ редактировать ]Поскольку НАСА планировало более длительное пребывание на Луне после первых нескольких полетов Аполлона, им пришлось рассмотреть ряд новых вопросов, один из которых заключался в том, что делать, если астронавты не смогут вернуться. Обычно, чем дольше космический корабль простаивает, тем менее надежным он становится, поэтому после двухнедельного пребывания на Луне двигатель подъема лунного модуля или другие важные системы могут выйти из строя, в результате чего астронавты останутся на Луне без достаточного количества припасов, чтобы выжить до тех пор, пока Спасательная миссия может прибыть с Земли .
В качестве одного из возможных решений НАСА изучило ряд недорогих и маломассивных систем эвакуации с Луны (LESS), которые можно было бы разместить на лунном модуле в качестве резервной копии, подобно спасательной шлюпке на корабле.
« KISS » был на повестке дня, с несколькими основными предположениями о любой работающей системе LESS:
- LESS будет использовать топливо из баков взлетной ступени LM, поэтому в миссии не будет использоваться никакого дополнительного топлива.
- Вместо множества резервных систем, используемых в других частях программы «Аполлон» , LESS будет максимально простым, но при этом сможет выполнить свою миссию.
- Все жизнеобеспечение будет осуществляться из рюкзаков скафандров астронавтов. Это значительно уменьшило массу и сложность LESS, но потребовало, чтобы астронавты могли встретиться с орбитальным CSM в течение четырехчасового запаса кислорода в рюкзаке.
- LESS будет поддерживать пребывание на поверхности Луны до 14 дней.
Другие проблемы заключались в том, что LESS должен был быть как можно более легким, чтобы не уменьшать значительно грузоподъемность LEM, и легко упаковываться в LM таким образом, чтобы он не мешал другому грузу. Одним из последствий было то, что в большинстве конструкций использовались съемные ножки: ножки устанавливались на поверхности Луны, LESS собирался поверх них, а затем ноги оставались позади при запуске LESS. Это не уменьшило требуемую массу напрямую, но уменьшило пустую массу LESS, что уменьшило количество топлива, необходимое для его вывода на орбиту, что также уменьшило требуемую тягу от двигателей и общую массу конструкции.
LESS будет располагаться ровно сбоку от ступени спуска LM, а также будут предусмотрены рычаги и тросы, позволяющие контролируемое удаление LESS и гарантирующие, что он не причинит вреда астронавту, который его снимал. Защитная крышка также выполняла функцию салазок, поэтому LESS можно было толкать или тянуть по земле, чтобы достичь безопасной позиции запуска перед сборкой. Ожидалось, что сборочные операции займут не менее сорока пяти минут, плюс еще два часа на проверку и заправку перед запуском. В длительных миссиях экипаж может собрать LESS в начале миссии в качестве меры предосторожности.
Учитывая урезанный характер LESS по сравнению с типичным космическим кораблем того времени, основные различия между конструкциями заключались в двигательной установке, наведении, навигации и управлении.
Движение
[ редактировать ]В типичных конструкциях LESS использовались гибкие топливные баки, которые можно было складывать для хранения. Когда LESS будет подключен к ступени подъема LM, гибкие резервуары будут заполнены и расширены до полного размера, готового к полету.
В некоторых конструкциях LESS использовался один двигатель под центром, но во многих использовалось несколько двигателей по краям, обычно на основе двигателей системы управления реакцией Apollo (RCS), используемых для управления ориентацией командно -служебного модуля (CSM) и лунного модуля (LM). ). Тяга каждого из них составляла около 100 фунтов силы (440 Н), поэтому размещение восьми двигателей попарно в углах квадрата давало достаточную тягу, чтобы поднять на орбиту двух астронавтов.
Еще одним преимуществом конструкций на основе RCS было то, что двигатели RCS могли запускаться очередями всего за десять миллисекунд, поэтому вместо сложного дросселирующего оборудования их можно было просто подавать в импульсном режиме для корректировки средней тяги с течением времени. Их также можно использовать для управления ориентацией путем изменения скорострельности различных двигателей по краю LESS.
Руководство
[ редактировать ]Руководство в типичных проектах LESS было простым: «восьмерка», показывающая положение космического корабля, часы, показывающие время с момента старта, и запланированная программа шага. Компьютер управления «Аполлоном», используемый в качестве автопилота для CSM и LM, имел массу около ста фунтов и потреблял значительное количество энергии, поэтому о полете, управляемом компьютером, не могло быть и речи. Это будет один из немногих случаев, когда астронавт вручную выведет ракету на орбиту, используя гораздо меньше приборов, чем обычно.
Астронавты должны были дождаться подходящего времени старта, которое позволило бы им выйти на орбиту, близкую к CSM, а затем запуститься. Пилот пытался удерживать постоянный курс и в заранее определенное время во время горения корректировал тангаж до заранее определенных углов. Это контролировало вертикальную и горизонтальную скорость LESS и, следовательно, орбиту, на которую он должен был выйти: двигатель отключался в заранее определенное время, когда они должны были достичь правильной орбиты.
Даже если пилот допустил несколько ошибок по пути в космос, это не обязательно было фатальным. У CSM был запас топлива, и планы позволяли ему изменять скорость максимум примерно на 250 метров в секунду, чтобы встретиться с LESS после выхода на орбиту. Хотя это не позволяло сильно изменить наклон орбиты, CSM мог значительно изменить высоту орбиты, чтобы соответствовать LESS. Самая большая угроза ошибок пилотирования заключалась в том, что у экипажа закончится кислород до того, как CSM сможет добраться до них.
LESS будет оснащен проблесковым маяком и радиомаяком УКВ для упрощения отслеживания с CSM. Достигнув точки встречи, пилот CSM должен был состыковаться с LESS, используя тот же стыковочный зонд, который использовался для стыковки с LM, и специальное приспособление на передней части LESS. Это потребует некоторых навыков пилотирования со стороны пилота, поскольку любое использование направленных вперед струй RCS может представлять серьезную опасность для астронавтов на LESS, если в них попадут горячие выхлопные газы.
После пристыковки пилот CSM сбросил давление в командном модуле и открыл люк в космос, чтобы астронавты на LESS могли использовать внешние поручни на командном модуле, чтобы доползти до люка и забраться внутрь. Затем экипаж отделит CSM от LESS и оставит его на лунной орбите, когда вернется на Землю.
Навигация
[ редактировать ]В LESS не было ни массы, ни мощности для инерциального измерительного блока , который мог бы измерять ускорение и сообщать астронавтам, где они находятся, куда они направляются или с какой скоростью они туда доберутся, или даже для радиолокационного высотомера, который бы показывал высоту над поверхностью Земли. лунная поверхность.
В глубоком космосе это затруднило бы навигацию, но астронавты находились близко к поверхности Луны, поэтому были доступны другие варианты. Большинство планов предусматривали, что астронавты будут использовать ориентиры на поверхности Луны для управления своим курсом, в то время как программа шага будет заботиться о высоте и скорости. Удерживая ориентир в правильном положении относительно LESS, они будут знать, что находятся на правильном курсе. Некоторые конструкции включали градуированный экран перед пилотом, показывающий относительный угол к лунным ориентирам.
Контроль
[ редактировать ]Управление ориентацией LESS сильно различалось в разных конструкциях. Некоторые использовали главный двигатель для управления ориентацией, поворачивая сопло двигателя для изменения направления тяги. Другие имели несколько двигателей и могли использовать относительное дросселирование или частоту импульсов, чтобы изменять тягу разных двигателей и таким образом контролировать положение. Некоторые использовали двигатели RCS с холодным газом, в которых из сопел выбрасывался газ под высоким давлением (обычно азот), чтобы обеспечить небольшую тягу, не подвергая экипаж опасности из-за горячего газа из ракетного двигателя. Большинство из них предоставляли пилоту простую ручку управления, которая автоматически корректировала положение в зависимости от действий пилота.
Самые простые конструкции вообще не имели системы ориентации. Вместо этого пилот стоял во время полета и просто наклонялся назад, вперед или из стороны в сторону, чтобы переместить центр тяжести относительно центра тяги неподвижного двигателя. В результате смещение тяги заставит LESS вращаться до тех пор, пока астронавт не вернется в нейтральное положение и центр тяжести снова не совместится с тягой двигателя. Однако в конечном итоге это было сочтено менее желательным, чем аппаратное управление, особенно потому, что оно накладывало значительные ограничения на уровень тяги и инерции транспортного средства.
Летчик дальнего действия
[ редактировать ]Хотя LESS была спроектирована в первую очередь как «спасательная шлюпка» для экипажа LM, простая ракета, способная перевозить двух астронавтов, могла бы оказаться полезной и в других областях. Лунный передвижной аппарат позволял астронавтам довольно быстро преодолевать несколько миль, но улучшенная версия LESS могла позволить быстро преодолевать гораздо большие расстояния на ракетной тяге.
Добавляя фиксированные опоры, увеличивая прочность конструкции для выдерживания посадочных напряжений, поддерживая дросселирование двигателя или используя группу двигателей RCS, которые могут работать в импульсном режиме, а также добавляя радиореле дальнего действия, конструкция LESS может быть расширена и превращена в летательный аппарат дальнего действия. (ЛРФ). Имея около 1600 фунтов топлива из LM, астронавты могли преодолеть от 40 до 60 морских миль от LM, чтобы исследовать более обширную территорию вокруг места приземления. Это, например, позволило бы совершать разведывательные поездки к потенциальным будущим местам посадки, а LRF также можно было бы использовать для орбитальных полетов для возвращения экипажа на CSM в случае чрезвычайной ситуации.
Лунный летающий отряд
[ редактировать ]Также проводились исследования лунного летательного аппарата (ЛФУ). Компании Bell Aerosystems и North American Rockwell (NAR) получили контракты с НАСА в 1969 году. В LFU Bell пилот стоял, а в LFU NAR было сиденье для пилота. [ 2 ] Компания North American назвала его «Лунным летательным аппаратом» с полной массой 618 кг. [ 3 ]
См. также
[ редактировать ]- Bell Pogo , прототип лунного летательного аппарата, отличающийся от летающего аппарата дальнего действия / лунного летательного аппарата.
- MOOSE - Система аварийного спасения для возвращения астронавта с околоземной орбиты
- Паракон - надувной спускаемый аппарат конической формы.
- Персональный спасательный корпус - надувной скафандр в форме шара.
Библиография
[ редактировать ]- Дж. О. Мазенауэр, Технико-экономическое обоснование систем эвакуации с Луны (LESS) - сводный отчет , июнь 1970 г.
- Дж. О. Мазенауэр, Технико-экономическое обоснование систем аварийного спасения Луны (LESS) - Заключительный технический отчет , North American Rockwell, сентябрь 1970 г., 597 страниц.
- Джордж Дж. Хёрт-младший, Дэвид Б. Миддлтон и Мэрион А. Уайз, Разработка симулятора для изучения упрощенных систем эвакуации с Луны , апрель 1971 г.
- Джордж Дж. Хёрт-младший и Дэвид Б. Миддлтон, Исследование легких транспортных средств на симуляторе с фиксированной базой для выхода на орбиту Луны с кинестетическим контролем ориентации и упрощенным ручным управлением , июнь 1971 г.
- Дэвид Б. Миддлтон и Джордж Дж. Хёрт-младший, Исследование моделирования аварийного выхода с Луны на орбиту с использованием нескольких упрощенных методов ручного наведения и контроля , октябрь 1971 г.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Уэйд, Марк (20 августа 2016 г.). «ЛФВ Североамериканский» . LFV Североамериканский . Архивировано из оригинала 20 августа 2016 г. Проверено 18 июля 2023 г.
- ^ Лунные летающие единицы - 1969 г.
- ^ Лунный летающий аппарат имеет изображения.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
