Луна.История, Люди, Техника.
Задача была решена интересная, но до сих пор подобный вариант практически не рассматривается в качестве возможного перелёта к Луне. Недостатки данного метода перевешивают весьма небольшие достоинства.
Также Егоров проанализировал пространственную задачу достижения нашего естественного спутника, нанеся на глобус Луны все
вероятные отклонения, которые может дать система управления ракеты. Получившуюся фигуру Келдыш назвал «Паучком Егорова» (рис. 9). Результат расчётов оказался обнадёживающим - в Луну можно попасть! Причём при помощи аппаратуры, которая уже была создана или будет создана в самое ближайшее время!
ПРОЕКТЫ RAND CORP И FAR SIDE
В начале 1956 года подступились к вопросу лунных станций и в США. Всё началось с того, что Роберт Бурхем, руководитель аэрокосмического отделения в «RAND corporation», изучая проект PH «Тор-Эйбл», разрабатываемой для спутника фоторазведки, понял, что её энергетики вполне хватит и для достижения Луны. Через несколько месяцев, в мае-июне 1956 года, его отдел выпустил несколько отчетов и технических меморандумов.
Первым был доклад Клемента «Лунная ракета», дальше шла серия из девяти отчётов, посвящённых разнообразным техническим нюансам аппарата для лунных исследований. Первые и общие отчёты до сих пор не доступны. В своё время они имели гриф «секретно», а документы с таким грифом данная организация, видимо, старается не выкладывать даже по прошествии значительного времени. К счастью, несколько других отчётов имело более скромный гриф «конфиденциально», и сейчас они доступны для изучения - по ним-то и можно понять, что же прорабатывалось в те годы.
Несколько неожиданно, но оказалось, что инженеры и учёные данной организации решили не мелочиться: в первом же своём проекте они взялись проработать станцию для мягкой посадки на Луну, с доставкой на её поверхность научных приборов.
Если быть точным, разрабатывалось три варианта. Первый - просто попадание в Луну, второй - доставка на наш естественный спутник приборов, и третий - совмещённый. Так как последняя ступень ракеты тоже должна была выйти на траекторию попадания в Луну, более того - попасть должна была немного позже станции, её можно было использовать для научных экспериментов. В частности, если поставить на станцию сейсмометр, можно было бы зафиксировать момент падения ступени, определить некоторые данные по распространению звуковых волн по поверхности и, таким образом, сделать кое-какие предварительные выводы о внутренней структуре Селены.
Основная проблема была в доставке сейсмометра на поверхность Луны. Так как скорость падения в 3 км/с была слишком велика, на станции должен был стоять ракетный двигатель. В самом сопле двигателя планировали поставить радиовысотомер, который бы
выдал сигнал о включении двигателя при достижении определенной высоты. Но кроме понимания, в какой момент включить двигатель, нужно было его очень точно сориентировать, строго по направлению движения станции.
Активная система ориентации явно считалась слишком сложной и даже не рассматривалась. Ориентацию планировали задать заранее еще при старте, раскрутив станцию до угловой скорости порядка 80 оборотов в минуту. Причём направление должно было совпадать с траекторией станции при падении за счёт очень точного выведения аппарата в нужный район и детальных расчётов. Точность для этого должна была быть запредельная, но теоретически всё было возможно.
При этом разработчики понимали, что всё равно так можно будет погасить только часть скорости. Следовательно, скорость станции в момент столкновения с Луной будет очень велика (порядка 150 м/с), и основное торможение произойдет в лунном грунте. Больше всего опасались, что станция-снаряд слишком глубоко уйдёт в грунт. Тем не менее, подобные перегрузки считались приемлемыми: по оценке специалистов, на тот момент уже существовали приборы, способные выдержать перегрузку до 20 000 g, а для уменьшения «тормозного пути» в грунте аппарат планировали оснастить специальной иглой.
В отчёте данный режим называется «мягкой» посадкой, но, по сути, в этом проекте впервые была озвучена идея использования ударных зондов или, как их сейчас называют, пенетраторов (рис. 10).
Несмотря на то, что многие элементы (особенно в части их точности и надежности) были оценены достаточно оптимистично, впервые в США была проведена очень тщательная математическая подготовка самой задачи достижения Луны, и впервые в мире был проработан зонд для взаимодействия с лунной поверхностью. Как видно из названий отчётов, тогда были детально рассмотрены и просчитаны все основные элементы межпланетной станции - от энергетики до траекторных измерений и связи.
Как уже упоминалось, в первую очередь разбиралась именно посадка на Луну, но, согласно названию, один отчёт от 14 июня 1956 года Роберт
Бурхем посвятил и возможности создания искусственного спутника Луны. Идеологически эта задача была близка к посадке, только там требовался менее мощный ракетный двигатель, меньшая точность при выведении и не такие жёсткие требования к аппаратуре станции.
Эти доклады изучили на заседании в институте Франклина. Во время дискуссии с учёными поступило предложение оснастить аппарат ядерным устройством - для определения точного района прилунения. Были очерчены эксперименты, которые желательно провести: измерение лунного магнитного поля, измерение массы Луны, сейсмичности, уровня радиации на её поверхности, прочности её поверхности с предварительным химическим составом и следов её атмосферы.
Также было несколько неожиданно видеть упоминание в американском закрытом отчёте статьи из советского журнала «Наука и жизнь». В этой статье Хлебцевич Ю. С., председатель радиотехнического комитета секции астронавтики центрального аэроклуба им. Чкалова, предложил использовать для изучения поверхности Луны передвижную «танкетку-лабораторию». Идея была признана очень интересной, но отмечено, что текущие ограничения на массу полезной нагрузки не дают возможности реализовать её в ближайшем будущем.
В 1956 году начались работы ещё над одним проектом достижения Луны. Собственно, всё началось ещё в 1949 году, когда был предложен проект «Рокун» (Rockoon, Rocket on Balloon — ракета на воздушном шаре). По нему предлагалось сначала поднимать ракету на воздушном шаре и только при достижении максимально возможной высоты включать двигатели. Ракета в этом случае практически прорывалась сквозь шар. По данному проекту было осуществлено несколько запусков геофизических ракет, достигших высоты в 80 км.
Последовало несколько предложений по развитию этой идеи, одно из которых и трансформировалось в проект по достижению второй космической скорости и, если повезёт, Луны. В теории система управления для достижения второй космической скорости может быть куда проще, чем для достижения первой космической и выхода на орбиту искусственного спутника Земли. Во втором случае нужно отрабатывать сложную программу тангажа, а в первом случае достаточно просто подниматься вертикально вверх. Впрочем, с точки зрения энергетики такая траектория - не самая оптимальная, так как вращение Земли используется минимально. Но в то время подобное упрощение системы управления выглядело достаточно соблазнительно.
Здесь нужно отметить, что разработать твёрдотопливные двигатели с большей тягой и меньшим временем работы отчасти легче, чем с меньшей тягой и большим временем работы. Но использовать их с поверхности Земли очень сложно, слишком сильно возрастают
аэродинамические потери. Ради компенсации таких потерь и было предложено воспользоваться для запуска воздушным шаром. Опять же - при высотном запуске можно рассчитывать двигатели только под высотный запуск, что несколько улучшает их энергетику.