Ю. И. МУХИН. Должен заметить, что все эти страшные рассказы о большой пыли, которая якобы поднялась за 30 секунд до посадки «Аполло-11», нужно было придумать ещё до съёмок фильма в Голливуде, чтобы Стенли Кубрик смог эту пыль изобразить. А то ведь в фильме камера показывает при спуске абсолютно чистую поверхность Луны, а пыль начинает лететь только за 2-3 секунды до посадки. А то, что на сегодня насовцы досняли необходимые кадры и разместили их в Интернете, это похвально, и за это им спасибо, но, понимаете ли, поздно. Раньше надо было думать.
Хиви НАСА. Теперь – о кратере, который должен был образоваться под посадочной ступенью. А собственно, с чего бы там быть кратеру? Только из-за того, что в грунт ударяет газовая струя от зависшего над грунтом аппарата? Это бывает и на Земле – когда самолёт с вертикальным взлётом и посадкой (например, английский «Харриер» или советский Як-38) садится на грунт или взлетает с него (рис. 97). Тяга двигателя «Харриера» – 10 тонн, вдвое больше максимальной тяги двигателя лунной кабины. А как мы сейчас увидим, фактическая тяга двигателя лунной кабины в момент посадки раза в четыре меньше его максимальной тяги, так что тяга двигателя «Харриера» при вертикальной посадке больше тяги посадочного двигателя «Аполлона» на порядок. Но «Харриер» не оставляет в грунте заметных ям – хотя пыль, конечно, стоит столбом.

Ю. И. МУХИН. Это, надо сказать, очень убедительный довод, мы ведь каждый день ходим смотреть, какие следы оставляют в грунте двигатели «Харриера» и Як-38, а также, какие ямы выбивают в бетонном основании и в земле двигатели стартующих зенитных и тактических ракет (рис. 98), которые по весу в несколько раз меньше «Харриера» и Як-38.
Хиви НАСА. Поговорим о тяге двигателя посадочной ступени. Действительно, его максимальная тяга составляет 4530 кГс. Но «в полную силу» этот двигатель работает только при переходе с около лунной орбиты на траекторию снижения, когда надо изменить скорость лунного корабля на значительную величину. А при маневрировании вблизи поверхности и при посадке двигатель работает в режиме малой тяги, в котором его тяга изменяется в пределах 10-65% от максимальной.
Непосредственно перед посадкой двигатель развивает тягу в несколько раз меньше максимальной – он всего лишь компенсирует вес посадочного модуля, чтобы тот не упал. Масса посадочного модуля – 15 065 кг, его вес на Луне – 15 065 кг x 1,62 м/с? = 24 405,3 Н = 2440 кГс. А если учесть, что в момент подхода к самой поверхности Луны почти всё топливо посадочной ступени, которое имеет массу 8217 кг, уже израсходовано, то тяга получается примерно (15065 – 8217) кг x 1,62 м/с? = 11 093,76 Н = ~1109 кГс – в четыре с лишним раза меньше максимальной.
Подсчитаем давление на лунный грунт, которое создаёт вытекающая из двигателя газовая струя. Силу давления мы уже знаем – она равна весу лунного модуля в момент посадки, т. е. примерно 1100 кГ. Диаметр сопла двигателя составлял 137 сантиметров, а его площадь – 14775 см?. Будем считать, что газовая струя, выходящая из двигателя, не расширяется в стороны, т. е. площадь соприкосновения её с лунной поверхностью такая же. Разделив 1100 кГ на 14775 см?, получим, что давление составляло менее одной десятой атмосферы – вполне достаточно, чтобы сдуть пыль из-под двигателя, но явно маловато для того, чтобы вырыть кратер – особенно в лунном грунте. Этот грунт достаточно твёрдый: Армстронг и Олдрин не сумели как следует воткнуть в него флагшток.

Нами приведена фотография NASA as11-40-5921 (www.hq.nasa.gov/office/ pao/History/alsj/a11/as11-40-5921.jpg) – вид лунной поверхности под посадочной ступенью «Аполлона-11» (рис. 99) – и её фрагмент крупным планом (рис. 100). Чётко видны последствия воздействия газовой струи на грунт. В полном соответствии с нашими расчётами, никакого кратера под двигателем нет, но пыль непосредственно под двигателем сдута практически полностью, а вокруг – частично.
Ю. И. МУХИН. К специалистам, написавшим это, естественно, возникает несколько вопросов.
Во-первых. Фотографии со сдутой из-под двигателя пылью надо было делать в 1969 году, а не в 2003. На всех старых фото грунт под спускаемыми аппаратами не тронут (рис. 101).
Во-вторых. А что это там под соплом обнажилось под сдутым грунтом? Бетонный пол съёмочного павильона?
В-третьих. Это откуда взято, что грунт на Луне твёрдый, если подошвы астронавтов погрузились в него на 2-3 см, а то и глубже? Посмотрите на собственное фото (рис. 71) в разделе «Следы» (рис. 102).
В-четвёртых. Это в связи с чем, «в полном соответствии с нашими расчётами, никакого кратера под двигателем нет», если вы размеры этого кратера и не брались рассчитывать? Кратер-то образуется от выноса грунта реактивной струёй, а не от давления на него. К чему прикидываться дурачками и рассчитывать это давление, если чуть выше Армстронг уверял, что пыль начала подниматься (а не прессоваться!) при спуске ниже 30 м? Но, раз речь идёт о выносе пыли реактивной струёй, так и считайте этот вынос, специалисты хреновы!
Тут кстати будет привести то, что написал по этому поводу и хиви НАСА А. Марков:
«В конечную фазу прилунения (зависание над поверхностью) летательный аппарат переходит над выбранной „посадочной площадкой“. Оптимальная высота этого режима 8-10 м от поверхности до центра масс LM. Лунный модуль „Орёл“ миссии „Apollo-11“, имея средний расход топлива при посадке (при плавно изменяемой тяге двигателя на минимальную) – 10-5 кг/сек, опускался на поверхность в режиме зависания – 5 секунд и ещё 0,9 секунды двигатель работал уже у ставшего на грунт LM».
Какую работу в течение 6 секунд произведут продукты выхлопа (40 кг топлива) камеры сгорания ЖРД, регулируемой к минимуму (R = 450 кг) реактивной тяги, вылетающие из конусного сопла диаметром 1,5 м, опускающегося на поверхность с высоты – 5,5-0,5 м?» – задал коварный вопрос большой специалист космической техники, но так и не ответил на него. (Хотя, собственно, что мы должны ожидать от человека, которого в школе не сумели обучить определению угла прямоугольного треугольника по двум катетам?)
Придётся мне, бывшему металлургу, этим заняться, благо хиви привели необходимые данные для расчёта. Итак.
Если бы посадочный модуль просто упал на Луну с высоты своего зависания над ней, то он совершил бы работу, равную своему весу умноженному на высоту падения. Вес модуля округлим до 1200 кГс, поскольку на высоте зависания ещё не всё топливо было выработано, а высоту зависания дал хиви Марков – 5,5 м от опор до поверхности Луны. Итого, работа падения равна 1200 х 5,5 = 6600 кГс·м.
С этой высоты модуль падал бы 2,6 сек. При этом средняя мощность его падения была бы: 6600 / 2,6 = 2538 кГс·м/сек. Но он спускался на реактивной струе двигателя и спускался 6 секунд, как утверждает Марков. Следовательно, средняя мощность спуска была: 6600 / 6 = 1100 кГс·м/сек. До этой мощности мощность падения снизила мощность двигателя модуля, соответственно она в среднем была равна: 2538 – 1100 = 1438 кГс·м/сек. Работая 6 секунд, двигатель совершил работу: 1438 х 6 = 8630 кГс·м.
И хотя Армстронг «вспоминает», что пыль от работы двигателя стало выносить с высоты 30 метров, но давайте не будем жадничать и будем считать, что лишь половина этой работы, то есть 4315 кГс, пошло на вынос грунта из-под «Аполлона-11», а остальная работа пошла на расширение газовой струи в вакууме.
Используя данные исследований грунта «Луны-16», я сначала рассчитал среднюю плотность частиц реголита, считая их сферами. Получилось 1,88 мГ/мм?. Это меньше, чем плотность базальта (2,9…3,0), но ведь частицы реголита на самом деле не сферы. Однако я и дальше буду считать их сферами, поэтому тут ошибки в расчёте не будет.
По тем же данным, средняя частица реголита на глубине в 30 см имеет размер 0,114 мм. Считая и её сферой, я нашёл, что её массу следует оценить в 0,0014 мГ, а площадь поперечного сечения – в 0,01 мм?.
Считаем для простоты, что газовая струя из сопла проникает в реголит и по окружности сопла (диаметр – 1,37 м) создаёт зону со средним давлением, как подсчитали хиви: 1100 / 4775 = 0,074 кГс/см? или 0,74 Гс/мм?.
Проникшие в площади этого круга в реголит газы будут расширяться в горизонтальном направлении, толкая перед собой частицы реголита. Сила, с которой они будут это делать, будет равна разнице давлений перед частицей и за ней. Если смотреть от центра струи, то удельное давление перед частицей будет обратно пропорционально площади фронта давления перед ней, а за частицей – фронта давления за ней. Средневзвешенный диаметр внутри струи газов (такой, который делит её сечение на две равные по площади части), будет равен: д / 1,37 /2 = 0,969 м, или 969 мм. Считаем, что при расчёте средних значений, это диаметр фронта давления за частицей. Диаметр фронта перед частицей будет больше на два диаметра частицы, т. е. на 2 х 0,114 = 0,228 мм. Это число увеличит внешний фронт по отношению к внутреннему на 0,228 / 969 х 100 = 0,024%. Соответственно, сила которая давит на частицы в пределах средневзвешенного радиуса будет равна: 0,74 Гс/мм? х 0,00024 = 0,00018 Гс/мм? или 0,18 мГс/мм?. Соответственно, на среднюю частицу с поперечным сечением в 0,01 мм будет давить сила в 0,0018 мГс.
Эта сила придаст частице ускорение, равное её отношению к массе средней частицы: 0,0018 мГс / 0,0014 мГ = 1,3 м/сек?. Давайте примем (теперь уж без этого не обойтись), что грунт выносился с площади с радиусом, примерно равным двойному радиусу сопла, т. е. с круга диаметром 3 м, и средняя частица под воздействием рассчитанной нами в среднем силы пролетала в среднем же 0,75 м. При ускорении 1,3 м/сек? ей на это требовалось 1,1 сек. Тогда средняя скорость, с которой средняя частица выносилась из грунта струёй двигателя «Аполлон-11», была равна 1,3 х 1,1 = 1,4 м/сек.
Рассчитанная нами ранее работа в 4315 кГс перешла в кинетическую энергию частиц грунта и при средней скорости 1,4 м/сек она вынесла из-под «Аполлона-11»: 4315 х 2 / 1,42 = 4403 кГ (4,4 т) грунта. При его насыпной плотности 1,9 т/м? это равняется: 4,4 / 1,9 = 2,3 м?.
Круг диаметром 3 м имеет площадь примерно в 7,1 м?. Объём конуса равен произведению площади его основания на одну треть высоты. Отсюда глубина конуса выноса грунта под соплом «Аполлона-11» оценивается в: 3 x 4,4 / 7,1 = 1,9 м. Где эта яма на фотографиях? Покажите её мне!
Я не претендую на то, чтобы этому методу расчёта обучали студентов, но за 35 лет этих споров и восторженных воплей наших космических балбесов по поводу «великой победы американцев» мог найтись хоть один специалист, который выполнил бы подобный расчёт вместо меня, редактора «Дуэли»?
А не посылал бы нас смотреть следы от взлёта «Хариеров» или Як-38. Такое впечатление, что наши «специалисты в области космоса» без помощи НАСА могут рассчитать только свою зарплату, включая кандидатские и докторские надбавки, да балабонить о том, смысла чего они не понимают.
Где пламя от двигателей?
Хиви НАСА. А вот то, что при взлёте с Луны летели камни, вам показалось, а уж то, что камни эти были весом в десятки килограммов – явно приснилось.
При старте мотор взлётной ступени работает действительно на все свои 1590 кГс – на старте двигатели всегда работают на полную мощность, чтобы как можно эффективнее использовать топливо. Это раза в полтора больше, чем сила тяги посадочного двигателя в момент посадки. Но между посадкой и взлётом лунной кабины есть гораздо более существенная разница.
При посадке газовая струя двигателя ударяет непосредственно в лунную поверхность. А при взлёте нижняя часть лунного модуля – посадочная ступень, – остаётся на Луне, и струя газа от двигателя взлётной ступени ударяет именно в неё, а не в грунт (рис. 103). Так что камням просто неоткуда взяться – посадочная ступень всё-таки не из кирпича сложена. Что действительно летит во все стороны при старте с Луны – это всякие лоскутья и лохмотья, которые газовая струя взлётного двигателя, бьющая в упор в посадочную ступень, отрывает от её теплоизоляции. Эти лохмотья хорошо видны на видеоролике, который снят через иллюминатор взлётной ступени «Аполлона-14» во время её старта с Луны: history.nasa.gov/40thann/mpeg/ap14ascent.mpg (2mB) (рис. 104).
Двигатель запущен, и через кадр проносится куча обрывков и лохмотьев (рис.105).
А вот не спеша пролетает особенно крупный лоскут.
На этом видеофрагменте также отчётливо видно, что стоящий совсем рядом с лунным модулем флаг при старте лунной кабины начинает сильно раскачиваться, но остаётся на месте. А газовая струя, способная поднять камни в полцентнера весом, наверняка унесла бы этот флаг очень и очень далеко.
Обратите также внимание на лунную поверхность. Таких потоков пыли, полностью скрывающих её детали, какие были при посадке, при взлёте не наблюдается.
– Ладно, но почему при прилунении вылетевшая из-под двигате вся пыль не осела на поручнях и ступеньках лунного модуля?
– Это потому, что там нет воздуха. На Земле поднятая пыль, конечно, поднялась бы в воздух и немалая её часть осела бы на опустившемся модуле. А на Луне газовая струя, бившая в грунт, растекалась по лунной поверхности и уносила пыль в стороны. Эти струи пыли хорошо видны на кинокадрах.
Ю. И. МУХИН. Можете счесть меня занудой, но ещё раз напомню: двигатель по легенде отключился только через 0,9 секунды после посадки, и всё это время посадочные стойки и тарелки на них забрасывались реголитом и пылью. Где этот реголит и пыль на фотографиях рис. 14?
Хиви НАСА. А нас спрашивают:
– А почему не видно пламени от ракетных двигателей? Вот эпизод (рис. 106) из фильма – посадка «Аполлона» на Луну. В иллюминаторе – приближающаяся лунная поверхность.
И на ней – никаких отблесков пламени от работающего двигателя, даже в тени от лунного модуля.
Вот телевизионные кадры старта «Аполлона-17» с Луны. Взлётная ступень вдруг начинает подниматься вверх, и опять – никакого пламени. Её в самом деле что ли на верёвке поднимают?
А вот опять фильм – вид из командного отсека на приближающийся лунный модуль на фоне Луны. Он вдруг начинает поворачиваться, потом останавливает вращение, тормозит при приближении к командному отсеку. И хоть бы язычок пламени из ясно видимых в кадре двигателей ориентации, с помощью которых якобы осуществляются все эти манёвры! Сплошные комбинированные съёмки всё это!
– Вообще-то пламя бывает разное. Пламя свечи, например, намного ярче, чем пламя кухонной газовой плиты, хотя последнее гораздо сильнее, чем у свечи, – попробуйте как-нибудь вскипятить чайник на свечке и посмотрите, сколько на это потребуется времени. Всё зависит от того, какое топливо сгорает.
Посмотрите на фотографии нескольких стартующих ракет.
Первое фото (рис. 107) – ракета «Союз», двигатели которой работают на жидком кислороде и керосине. Очень яр кое жёлтое пламя. Яркое, кстати, по той же причине, что и пламя свечи: в выхлопе кислородно-керосинового двигателя довольно много частиц сажи, которые раскаляются и ярко светятся.
На втором снимке (рис. 108) – двигатели стартующего «Шаттла». Твердотопливные ускорители по бокам оставляют после себя громадные сверкающие колонны пламени, а пламя от трех главных двигателей в хвосте «самолёта», работающих на жидком кислороде и водороде, – голубое, прозрачное и почти незаметное. Хотя двигатели эти – достаточно мощные: тяга каждого из них – 200 тонн.
Третий снимок (рис. 109) – ракета «Протон». Её двигатели в два с лишним раза мощнее, чем у «Союза» (тяга двигателей «Союза» – 400 тонн, а «Протона» – 900), но их пламя совсем неяркое, почти не выделяющееся на фоне неба. Топливо «Протона» – НДМГ (несимметричный диметилгидразин) и четырехокись азота (или азотный тетроксид, или AT). Такое топливо сгорает без образования твёрдых частиц (как и газ в кухонной плите), поэтому пламя светится достаточно слабо.
Четвёртое фото (рис. 110) – старт ракеты «Титан-2» с кораблём «Джемини-11». «Титан» использует топливо, похожее на топливо «Протона». Окислитель – тот же самый (AT), а горючее – так называемый «аэрозин-50»: смесь НДМГ с обезвоженным гидразином в пропорции 1:1. Конечно, двигатели «Титана» далеко не столь мощные, как «протоновские», но всё-таки «Титан» – носитель, выводящий на орбиту двухместный космический корабль: тяга его двигателей – 210 тонн. А их пламя еле заметно на фоне облаков.
На лунных модулях «Аполлонов» использовалось такое же топливо, на котором летает «Титан»: аэрозин-50 и четырехокись азота. А тяга двигателя посадочной ступени при посадке – немногим более тонны. Так что пламя от двигателя должно быть совсем неярким, его отблески не будут заметны на освещённой Солнцем лунной поверхности и вряд ли смогут заметно подсветить тень от лунного модуля.
Пламени двигателя взлетающей лунной ступени (тяга – полторы тонны) действительно не видно, но при этом надо сказать, что на телевизионных кадрах её взлёта вообще мало что видно – очень уж неважное у них качество. Видеофрагмент со взлётом лунной кабины с Луны (вид со стороны) можно найти здесь: history.nasa.gov/40thann/mpeg/ ap17-ascent.mpg (4mB). Однако в конце этого видеоролика кабина поднимается на большую высоту (длинная у насовцев была запасена верёвка, правда?
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48