Как слетать на Луну

Луна – самый близкий к Земле крупный космический объект, расположенный от нее на расстоянии 384.403 км (238.857 миль). Первым космическим модулем, запущенным к Луне, был советский корабль Луна 1, вылетевший 2 января 1959 года. Спустя десять лет и шесть месяцев, 20 июля 1969 года, Аполлон 11 высадил Нила Армстронга и Базза Олдрина на Море Спокойствия. Если перефразировать Джона Кеннеди, для полета на Луну требуется максимальное количество энергии и мастерства.

Часть 1

Часть 1 из 3:

Планирование полета

Загрузить PDF

1
Тщательно спланируйте все этапы. Хотя в фантастических рассказах и популярны космические корабли, позволяющие производить любые действия, полет на Луну следует разбить на несколько отдельных этапов: достижение низкой околоземной орбиты, перелет с земной на лунную орбиту, прилунение, соответствующие шаги по возвращению на Землю.
- В некоторых фантастических произведениях путешествие на Луну описано более реалистично: космонавты прибывают на околоземную орбитальную станцию, на которой расположены небольшие ракеты, доставляющие их далее до Луны и обратно на станцию. Ввиду того, что США соревновались с Советским Союзом, этот подход не был реализован; после осуществления проекта Аполлон космические станции Скайлэб, Салют и Международная космическая станция были заброшены.
- В проекте Аполлон использовалась трехступенчатая ракета Сатурн V. Первая ступень выводила комплекс на высоту 68 км (42 мили), вторая – практически на нижнюю околоземную орбиту, и наконец третья служила для полета с этой орбиты на Луну.
- Предложенный НАСА проект Созвездие по повторному полету на Луну в 2018 году предусматривает использование двух различных двухступенчатых ракет. Эти ракеты имеют различные конструкции первой ступени: в ракете, предназначенной лишь для перевозки экипажа, используется единственный пяти-секционный двигатель Арес I, в то время как конструкция ракеты, перевозящей груз и экипаж предусматривает два отдельных пяти-секционных твердотопливных двигателя Арес V, расположенных ниже внешнего топливного бака. Во второй ступени обеих ракет используется одинаковый жидкотопливный двигатель. Тяжелая ракета способна поднять в космос лунную орбитальную капсулу и спускаемый аппарат, которые затем на околоземной орбите космонавты перегрузят на вторую ракету.
2
Обеспечение полета. Поскольку на Луне нет атмосферы, для полета на нее необходимо взять с собой запас кислорода, чтобы было чем дышать; при передвижении по лунной поверхности нужен космический скафандр для защиты от палящего зноя лунного дня, длящегося две недели, и от леденящего холода такой же продолжительной лунной ночи, не говоря уже об излучении и микрометеоритах, достигающих поверхности Луны в ввиду отсутствия атмосферы.
- Вам понадобится также пища. Большинство продуктов, потребляемых космонавтами во время полетов являются концентратами, подвергнутыми заморозке и сушке с целью уменьшения веса; на орбите космонавты восстанавливают их, добавляя воду перед едой. Пища также должна быть богатой белками, чтобы уменьшить количество отходов (чтобы вы могли прочистить кишечник, просто выпив фруктовый напиток).
- Все, что вы берете с собой в космос, прибавляет вес к общему грузу, увеличивая тем самым количество топлива, необходимого для вывода этого груза на орбиту, поэтому космонавты не берут много личных вещей; например, если прихватить с Луны красивый камень, то на Земле он будет весить в 6 раз больше, чем на ее естественном спутнике.
3
Определите время полета. В течение этого времени вы должны успеть долететь до Луны и прилуниться в достаточно освещенном месте на ее поверхности, чтобы можно было без труда изучить ее. Обычно определяли день месяца и конкретное время этого дня.
- День месяца следует выбирать таким образом, чтобы планируемое место прилунения располагалось выгодно по отношению к Земле и Солнцу. Поскольку Луна постоянно обращена к Земле одной стороной, полеты осуществлялись именно на эту сторону для того, чтобы не прерывалась связь космонавтов с Землей. Время полета выбиралось также так, чтобы место прилунения было освещено Солнцем.
- Точное время вылета определяется таким образом, чтобы условия старта, такие как угол взлета ракеты, функционирование ее двигателей, отсутствие в зоне запуска помех и других летательных аппаратов, были наиболее благоприятны. Ранее старались запускать ракеты в дневное время, поскольку это облегчало поиск неисправностей перед стартом и до выхода на орбиту, а также их фотосъемку. Однако с течением времени НАСА накопило опыт запусков, и теперь они могут осуществляться и в ночное время: например, Аполлон 17 стартовал ночью.
Реклама

Часть 2

Часть 2 из 3:

На Луну во что бы то ни стало!

Загрузить PDF

Лучше всего, если направляющаяся на Луну ракета взлетит вертикально вверх, чтобы использовать для выхода на орбиту центробежную силу, обусловленную вращением Земли. Тем не менее, в проекте Аполлон НАСА смягчило требования и допускало отклонение от вертикали до 18 градусов.
2
Выход на низкую околоземную орбиту. В процессе преодоления силы тяготения Земли важны две скорости: скорость убегания и орбитальная скорость. Скорость убегания – это скорость, достаточная для полного преодоления силы тяготения планеты, а величина орбитальной скорости достаточна для выхода на орбиту вокруг планеты. Скорость убегания на земной поверхности составляет 40.248 км/ч, или 11,2 км/с (25.000 миль в час или 7 миль в секунду), а орбитальная – 7,9 км/с (18.000 миль в час). Таким образом, легче достичь орбитальной скорости, чем скорости убегания.
- По мере удаления от поверхности Земли уменьшаются и значения скорости убегания и орбитальной скорости, причем первая скорость всегда превышает орбитальную примерно в 1,414 раза (корень квадратный из 2)^{[1]XИсточник информации}.
3
Переход на лунную траекторию. После достижения нижней околоземной орбиты и контрольной проверки правильной работы всех систем корабля самое время запустить его двигатели и направиться к Луне.
- В проекте Аполлон это было осуществлено посредством запуска двигателей третьей ступени, которые и направили корабль к Луне. Затем, уже по пути к спутнику, командный модуль отделился от третьей ступени, развернулся и прилунился при помощи лунного модуля, располагавшегося в верхней части третьей ступени.
- В проекте Созвездие капсулу с командой космонавтов планируется вывести на земную орбиту специальной ракетой отдельно от лунного модуля, который будет доставлен на орбиту грузовой ракетой. Затем космонавты пересядут на этот модуль, и двигатели направят его к Луне.
Когда корабль вступает в поле действия силы тяготения Луны, реактивные двигатели замедляют его, и он начинает вращаться вокруг земного спутника.
В обоих проектах, Аполлон и Созвездие, орбитальный и посадочный лунные модули разделены. В проекте Аполлон требовалось, чтобы один из трех космонавтов оставался в орбитальном модуле и управлял им, в то время как два других пересели в посадочный модуль и успешно прилунились. Проект Созвездие предусматривает автоматическое управление орбитальной капсулой, поэтому все четверо космонавтов при желании смогут пересесть в посадочный модуль.
Поскольку на Луне нет атмосферы, для торможения посадочного модуля до скоростей около 160 км/ч (100 миль в час), обеспечивающих относительно мягкую посадку и безопасность экипажа, необходимо использовать ракеты. Лучше всего, если посадочная площадка будет ровной и свободной от крупных камней; именно по этой причине для прилунения Аполлона 11 было выбрано Море Спокойствия.
После удачной посадки можно выйти из модуля, чтобы немного прогуляться и изучить поверхность Луны. Можно пособирать лунные камни и пыль для последующих исследований на Земле, а если вы прихватили с собой раскладной лунный вездеход, как это было сделано в миссиях Аполлон 15, 16 и 17, то можете даже покататься по лунной поверхности со скоростью до 18 км/ч (11,2 мили в час). При этом не бойтесь давить на газ – вездеход работает от электрической батареи, а поскольку на Луне нет воздуха, вы все равно не услышите рев мотора.
Реклама

Часть 3

Часть 3 из 3:

Возвращение на Землю

Загрузить PDF

1
Соберитесь в обратный путь. После выполнения миссии на Луне упакуйте собранные образцы лунного грунта и инструменты, загрузитесь в посадочный модуль для обратного пути.
- Лунный модуль Аполлона состоял из двух частей: ступени для спуска на Луну и ступени, доставляющей экипаж обратно на лунную орбиту. При этом ступень для спуска оставлялась на Луне (как и лунный вездеход)^{[2]XИсточник информации}.
И командный модуль Аполлона, и орбитальная капсула Созвездия приспособлены для доставки космонавтов с Луны обратно на Землю. Содержимое посадочной капсулы перегружается в орбитальный модуль, после чего капсула отцепляется, падая через некоторое время на поверхность Луны.
Включается главный двигатель Аполлона или Созвездия, позволяющий преодолеть гравитационное поле Луны, и корабль направляется обратно к Земле. При попадании корабля в поле действия земного притяжения главный двигатель разворачивается по направлению к Земле и вновь замедляет командную капсулу перед тем, как быть отброшенным.
4
Приземление. Командный модуль (капсула) оснащен эффективной термоизоляцией, предохраняющей космонавтов от перегрева при полете в земной атмосфере. При входе капсулы в верхние слои атмосферы выпускаются парашюты, способствующие дальнейшему торможению.
- В проекте Аполлон командный модуль падал в океан, как и в более ранних миссиях НАСА по запуску космонавтов, а затем разыскивался и подбирался военным кораблем. При этом командный модуль был одноразовым.
- В проекте Созвездие планируется приземление на сушу, как это делалось в пилотируемых космических программах Советского Союза, а падение в океан предусмотрено в качестве резервной меры, если приземление на сушу по каким-либо причинам окажется неприемлемым. После необходимого ремонта и замены теплоизоляционного покрытия командную капсулу можно будет использовать повторно.
Реклама

Советы

Постепенно в проекты по полету на Луну вовлекаются частные компании. Кроме компании Ричарда Брэнсона Virgin Galactic, предлагающей совершать суборбитальные космические полеты, компания Space Adventures планирует в сотрудничестве с Россией запускать 2 человек вокруг Луны на корабле Союз, пилотируемом опытным космонавтом; стоимость одного билета вокруг Луны составит 100 млн американских долларов.

Предупреждения

Учтите, что перед полетом на Луну необходима тщательнейшая проверка и испытание всего оборудования. Аполлон 11 доставил на спутник Армстронга и Олдрина, но ему предшествовали четыре пилотируемых полета с целью испытания командного модуля (Аполлон 7), посадочной капсулы (Аполлон 9 и 10), и возможности доставить команду с Земли на лунную орбиту и обратно (Аполлон 8 и 10). Также космонавты должны постоянно тренироваться, освоить новое оборудование и быть в прекрасной физической форме.