Люди на Луне [litres] - Виталий Юрьевич Егоров

с первого раза корабль успешно полетел в пилотируемом режиме – беспилотных испытаний всего космического комплекса Space Shuttle просто не предусматривалось.

Шаттлы привели и к самым трагическим катастрофам в пилотируемой космонавтике, погубив два экипажа суммарной численностью 14 человек, однако эти аварии произошли значительно позже начала серийной эксплуатации кораблей. Советская космонавтика тоже смогла создать многоразовую космическую систему «Энергия» – «Буран», так же успешно стартовавшую с первого раза, лишь пройдя долгий путь разработки ракет, кораблей и космических станций.

У современного поколения сотрудников NASA и американских аэрокосмических компаний нет такого опыта разработки, какой был у создателей Apollo и Space Shuttle. Этим можно объяснить сложности, превышение бюджета и задержки сроков создания современной сверхтяжелой ракеты SLS и межпланетного корабля Orion.

Как удалось достичь высокой надежности полетов людей на Луну?

КРАТКИЙ ОТВЕТ: Надежность полетов обеспечивали обширная программа испытаний на Земле и в космосе, усилия экипажа в решении технических проблем в ходе полета, а также осознание высокой ответственности со стороны разработчиков. Цену ошибки все увидели в 1967 году, когда погиб экипаж Apollo 1.

Выражаю признательность Александре Политовой и Дмитрию Олиферовичу за помощь в подготовке главы

Полеты Apollo стали одной из самых сложных космических программ за всю историю космонавтики. Даже один успешно реализованный полет на Луну с посадкой, выходом на поверхность, поездкой на ровере и успешным возвращением может считаться техническим чудом. А в ходе программы Apollo их осуществилось шесть. Если смотреть по результатам, кажется удивительным, что столько всего удалось совершить на Луне:

● шесть высадок на поверхность;

● посещение космического аппарата Surveyor 3;

● 382 кг доставленного грунта из шести разных регионов Луны;

● три буровые скважины глубиной до 3 м;

● пять размещенных автоматических научных станций длительной работы с сейсмометрами и датчиками внешних условий;

● три установленных лазерных уголковых отражателя;

● 90 км суммарного расстояния, преодоленного по поверхности;

● 14 выходов на лунную поверхность суммарной длительностью 80 часов.

Безусловный успех и бесконечное везение, хотя любой инженер знает, что чем сложнее проект, тем выше вероятность выхода из строя какого-либо элемента.

Концентрируясь на перечислении успехов, не стоит забывать, какой ценой они были достигнуты. $25,4 млрд – стоимость программы ($163 млрд в современных ценах); до 4,5 % федерального бюджета США в год на протяжении 17 лет; более 400 000 человек задействовано в программе; три сгоревших астронавта Apollo 1; авария на Apollo 13, едва не закончившаяся катастрофой; многочисленные ошибки, сбои и отказы, которые не привели к прекращению полетов только благодаря резервированию устройств и находчивости экипажа и наземной команды.

Высокую эффективность программы обеспечили следующие меры:

● испытание всех элементов ракетно-космического комплекса в условиях, максимально приближенных к реальности, в том числе в условиях космоса и окололунной среды;

● резервирование (дублирование) всех, каких только возможно, систем;

● участие экипажа в управлении, принятии решений на ключевых этапах полета и при необходимости и в ходе ремонтных работ непосредственно в процессе реализации программы;

● осознание высокой ответственности за выполненную работу всеми участниками космической программы.

В той или иной степени все эти меры применяются в других космических программах и помогают добиваться высокой надежности. И нельзя забывать, что пренебрежение прежним опытом и его недооценка зачастую оборачиваются неудачей, вплоть до трагедии, подобной катастрофе Space Shuttle Challenger.

ИСПЫТАНИЯ И ПОДГОТОВКА

Практически вся космическая программа США, начиная со второго этапа пилотируемых полетов – программы Gemini, была подготовкой к полету на Луну:

● восьмидневный полет Gemini 5 показал возможность человеческого организма пережить длительность полета до Луны и обратно в невесомости;

● встреча на орбите Gemini 6A и Gemini 7 показала возможность встречи орбитального корабля и лунного модуля после его старта с Луны;

● тринадцатидневный полет Gemini 7 показал возможность человеческого организма перенести длительность полной лунной экспедиции в невесомости;

● орбитальная стыковка Gemini 8 с беспилотной ступенью Agena стала репетицией регулярных стыковок кораблей Apollo с лунными модулями на этапе полета к Луне;

● посещение нижнего радиационного пояса Gemini 10 на высоте 750 км и Gemini 11 на высоте 1370 км позволило убедиться, что полет через него в космическом корабле не представляет серьезной угрозы экипажу;

● пилот Gemini 12 Эдвин Олдрин продемонстрировал эффективную работу в открытом космосе в скафандре;

● беспилотные Apollo 4 и Apollo 6 показали возможности кораблей возвращаться на Землю со второй космической скорости и испытали ракету Saturn V;

● пилотируемый околоземный полет Apollo 7 показал готовность нового корабля;

● Apollo 8 совершил полет к Луне с выходом на орбиту вокруг нее и последующим возвращением на Землю;

● Apollo 9 испытал все возможные в орбитальном полете режимы работы лунного модуля и лунного скафандра A7L;

● Apollo 10 испытал все режимы полета Apollo и лунного модуля, вплоть до снижения до 15 км к поверхности Луны.

Кроме этих экспедиций, было немало беспилотных запусков для испытания ракеты Saturn V, орбитального корабля и лунного модуля Apollo.

Важным слагаемым успеха американской лунной программы стала ракета Saturn V. Все полеты этой сверхтяжелой ракеты были успешны или частично успешны. В Советском Союзе все четыре пуска сверхтяжелой Н-1 закончились авариями на этапе работы первой ступени. Причина неудач – отсутствие наземных испытаний.

NASA получило средства на создание гигантского испытательного стенда в Mississippi Test Facility, где можно было испытывать как отдельные двигатели, так и первую ступень ракеты целиком. Советская космонавтика не получила финансовой возможности построить стенд для испытания первой ступени и положилась на опыт ракетостроителей. В результате ракета Н-1 стала провалом, который похоронил надежды советских космонавтов ступить на Луну вслед за американскими, а советское руководство перенацелило космическую отрасль на конкуренцию в разработке околоземных челноков.

Испытание проходили и все элементы лунной программы NASA, астронавты тренировались справляться со множеством нештатных ситуаций, отрабатывали этапы полета, посадки, выхода на поверхность, старта, стыковки и возвращения. Параллельно шла разработка космической техники и по результатам тренировок – ее модернизация.

Серьезное влияние на развитие лунной программы NASA оказала трагедия Apollo 1. Космический корабль, уже установленный на ракете на космодроме Канаверал, готовился к испытательному полету, и одновременно в нем тренировались астронавты. В процессе тренировки выявлялись конструкторские недоработки, вносились исправления, но из-за нарушения условий эксплуатации и недостатков конструкции произошел пожар, и трое астронавтов – Вирджил Гриссом, Эдвард Уайт и Роджер Чаффи – погибли. После трагедии были внесены серьезные изменения в конструкцию корабля и пересмотрены подходы к безопасности в процессе разработки всей техники. Трагедия показала всем участникам программы, насколько высока цена ошибки в таком деле.

ДУБЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ

Резервирование, т. е. создание двух взаимозаменяемых систем вместо одной, является золотым стандартом в разработке космической техники. Две независимые кабельные сети, два бортовых компьютера, два и более источников электрического тока, две