Покорение Луны: как астронавтам удалось то, чего не смогла самая совершенная на тот момент техника
Часто можно услышать, что человек на борту космического корабля — кто-то вроде свадебного генерала. Якобы всю работу за него делают автоматы, а сам он работает простым символом престижа пославшей его страны.
Валентина Понамарева , входившая в советский женский отряд космонавтов, так вспоминала отношение к космонавтам на заре космической эры: «Человек на борту вроде и необязателен, считаться с его запросами и требованиями поэтому особенно не стоит, нужно только обеспечить ему условия существования и, по мере возможности, безопасность. Пусть себе сидит там, на борту, только пусть ничего не трогает!». Это не преувеличение: конструкторам казалось, что управление космической техникой слишком сложное, требует слишком быстрой реакции, и поэтому доступно только автоматам. Были подозрения, что космонавты могут вести себя неадекватно: даже в первом полете Гагарин мог взять на себя управление, только введя специальный пароль (тот должен был подтвердить его вменяемость).
Однако в реальности человеческий фактор, который конструктора трактовали в негативном ключе, позволил миссии «Аполлон-11» состояться, а ноге Нила Армстронга — коснуться поверхности Луны.
Превышение скорости и нервный компьютер
16 июля 1969 года с Земли на ракете «Сатурн-5» стартовала миссия «Аполлон-11». Через трое суток пилотируемый корабль «Колумбия», на борту которого находились Нил Армстронг, Эдвин Олдрин и Майкл Коллинз, был доставлен третьей ступенью к Луне. На окололунной орбите, во время нахождения над обратной стороной Луны, от него отстыковался 15-тонный лунный посадочный модуль «Орел». Коллинз остался в «Колумбии», а Армстронг и Олдрин — на «Орле», который 20 июля 1969 года попытался сесть на поверхность Луны.
В 17.44 по Гринвичу, «Орел» начал снижение к лунной поверхности, причем с самого начала процессом управляла именно автоматика. Почти сразу Армстронг и Олдрин обнаружили, что те элементы лунной поверхности (горы и прочее), над которыми они должны были пройти по заранее утвержденной программе полета в строго заданный момент времени, видны в иллюминаторы на 2−3 секунды раньше, чем должны бы. Тут же они сообщили в центр управления полетами о замеченной аномалии. Получилось, что «Орел» по какой-то причине двигался слишком быстро. Расчеты показывали, что сесть в районе Моря Спокойствия все равно выйдет, но на километры западнее намеченной точки.
Почему автоматика оказалась неточной — до сих пор не вполне ясно. Одна из версий — « масконы » у поверхности Луны, концентрации плотных пород, делающие лунное притяжение над некоторыми точками поверхности чуть сильнее, чем над другими. На самом деле, причин может быть много, вплоть до неточного управления тягой двигателей. Автоматика не безупречна не то что в 1969, но и полвека спустя (достаточно вспомнить недавнее крушение израильского посадочного аппарата «Берешит» при посадке на Селену в апреле этого года).
Через пять минут после начала снижения к проблеме «превышения скорости» добавилась еще одна. Бортовой компьютер «Орла» начал непрерывно бомбардировать астронавтов сообщениями об ошибках. Надо понимать, что его сообщения об «ошибке 1201» и «ошибке 1202» вообще ничего не говорили экипажу: в ходе наземных тренировок все не отработать, и астронавты просто не могли знать, что означает каждая из возможных ошибок компьютера. Центр управления быстро проконсультировался в теми, кто программировал компьютер на предмет того, можно ли продолжать снижение, или «Орлу» надо возвращаться к «Колумбии». В этом случае никакой исторической высадки, конечно, не было бы, но не было бы и риска угробить экипаж лунного модуля.
Специалисты поняли смысл сообщений об ошибках: компьютер рапортовал, что не успевает обрабатывать все свои задачи в реальном времени, и поэтому отменял второстепенные. Другое дело, что с Земли на самом деле было невозможно понять, насколько именно компьютер не справляется с задачами и насколько отмена второстепенных задач может поставить под угрозу успешность прилунения. Поэтому когда Стив Бэйлс ответил, что посадку можно продолжать, он до некоторой степени рисковал.
Посадка
Представим себя на месте астронавтов Армстронга и Олдрина. Горы несутся в иллюминаторе быстрее положенного, высадка будет не пойми где, а тут еще и компьютер жалуется, что ему нехорошо. Обстановка нервная, но тут же к ней добавилась еще одна неприятная деталь. Выглянув в иллюминатор снова Армстронг увидел, что модуль снижается над местность, усеянной крупными валунами 2−3 метра в диаметре. Достаточно взглянуть на хрупкие ноги модуля, чтобы понять: они не были предназначены для посадки на такую поверхность.
Если бы модуль повалился на бок, он не мог бы взлететь с поверхности вверх: трение о реголит уничтожило бы его. Поднять 15-тонную железяку, лежащую на боку, вручную, без инструментов и в тогда еще несовершенных скафандрах было бы очень сложно. Да и не факт, что приземление на бок прошло бы без травм для самих астронавтов. Еще один корабль и модуль никак не смогли бы подоспеть к Луне вовремя. Да и в любом случае, на лунных модулях просто не было места для эвакуации двойного экипажа. При посадке «на автомате» двоих астронавтов в лучшем случае ждала бы смерть после полного расхода запаса воздуха.
Надо было уже что-то решать, и в 200 метрах над лунной поверхностью Армстронг активировал ручное управление. Ранее у него уже был опыт управления «неправильными» летательными аппаратами. Во время войны в Корее ему приходилось быть пилотом поврежденного боевого самолета, а на борту космического корабля «Джемини» он смог вручную погасить другой сбой автоматики, вызвавший неконтролируемое вращение аппарата с перегрузками в 3,5 g. Между прочим, именно это спасло экипаж корабля от гибели.
Армстронг уменьшил угол траектории «Орла» относительно поверхности с 18 до 5 градусов, то есть резко замедлил снижение в надежде перелетать поле с валунами. Точный размер поля был ему не очень ясен, потому что горизонт на Луне визуально много ближе, чем на Земле, и даже с 200 метров видно не так уже и далеко. Перелетев попавшийся на пути кратер, Армстронг нашел подходящее место для посадки. Однако чтобы быстро потерять высоту, ему нужно было тормозить двигателями — и он вынужден был потратить на этот процесс немало топлива. Остававшийся на борту запас был равен чуть более, чем минуте полета до прилунения . Посадка осложнилась тем, что газы от горящего топлива подняли облако пыли с лунной поверхности, но пилот ориентировался на верхушки крупных валунов, чтобы понять, насколько быстро он снижается. Несмотря на все трудности, посадка прошла идеально мягко. В 20.17 по Гринвичу «Орел» сел с 98 килограммами топлива в посадочной ступени.
Человек на Луне: непредвиденные сложности, большая научная отдача
Следует понимать, что в спешке лунной гонки не все было в достаточной мере испытано на Земле, а в ряде случаев оборудование астронавтов еще и не слишком удачно спроектировали. Поэтому американские скафандры плохо гнулись в коленях , что принуждало астронавтом передвигаться подпрыгиваниями и не очень далеко от корабля. Перчатки скафандра сгибались очень тяжело, отчего после работы в них у астронавтов синели ногти (от запекшейся крови, выступавшей от длительных усилий при сгибании кистей). Тем не менее, уже первая лунная экспедиция собрала 21,7 килограмма лунных пород для доставки на Землю. К слову, это больше, чем привезли на нашу планету все автоматы, высадившиеся на Луне (те собрали менее килограмма). Даже если взять пробы, доставленные с астероидов, роботы все еще не догнали первую же высадку людей на Луне по массе собранного внеземного грунта.
Научные результаты от одной первой миссии были очень серьезными. До того полета считалось, что Луна сформировалась «по-холодному», от слипания частиц протопланетного диска, без серии крупных столкновений. Образцы же свежедоставленного лунного грунта были очень древними (до 4,5 миллиардов лет, древнейшие из доступных людям), но при этом несли следы формирования при полном расплавлении. Такие высокие температуры были возможны, только если Луна образовалась совсем иначе, «по-горячему», в ходе столкновения крупных небесных тел. При этом происходит мощное выделение тепловой энергии, способное расплавить даже довольно крупное небесное тело, или, по крайней мере. значительную его часть.
В последующих экспедициях на Луну астронавтам дали луномобили, в которых они за считанные сутки проезжали десятки километров за экспедицию. Это помогло им собрать образцы из самых разных мест, что дало земной науке более полное представление о разнообразии состава лунной поверхности. «Луноход-2» — рекордсмен в беспилотных заездах по Луне: он смог за всю карьеру проехать 40 километров, примерно столько же одолел марсоход «Оппортьюнити» за полтора десятка лет на Марсе. При этом ни один планетоход не может доставить грунт на Землю, а спускаемые аппараты, которые на подобную доставку были рассчитаны (как советская «Луна-24»), могли взять пробу грунта только прямо под местом посадки. Само собой, в разных местах породы разные, и поэтому широта данных по образцам автоматов куда меньше, чем по тем, что астронавты брали в самых разных местах.
В наше время и научные достижения первых пилотируемых экспедиций на Луну, и сама сложность первой высадки во многом забыты: прошло 50 лет, да и NASA не особенно любит рассказывать про шалившую автоматику и синие ногти первых астронавтов. Тем не менее, и то, и другое более чем достойно памяти.
Установка из 1960-х про роль человека в космосе — «Пусть себе сидит там, на борту, только пусть ничего не трогает!» — была опровергнута в первой лунной экспедиции. Человек в ней оказался сообразительнее и точнее автомата, и именно ему, а не дистанционно управляемым планетоходам принадлежит первая роль в изучении геологии Луны.
Источник
Сколько раз люди высаживались на Луну?
С удивлением обнаружил, что многие люди не знают, сколько всего было пилотируемых космических миссий к Луне и сколько всего человек получили возможность прогуляться по поверхности спутника Земли. Что интересно, наиболее популярным ответом является – 1 полет. Кстати, многие не верят и в него – говорят, что это была постановка. Убедиться в своей неправоте они могут, прочитав нашу предыдущую статью. Возможность слетать на Луну выдалась только американцам, по программе «Аполлон», проводившейся с 60-х по 70-е годы 20-го века. Так сколько всего людей на Луну летало, что они там делали и сколько времени они там пробыли?
Всего по программе «Аполлон» были совершены 6 успешных высадок астронавтов на Луну (последняя — в 1972 году). Эти шесть полетов на данный момент — единственные за всю историю человечества, когда люди высаживались на другом астрономическом объекте.
Кто был на Луне?
На Луне побывало 12 человек. Нил и Базз были первыми людьми, оставившими на ней свои следы. За ними ступили Пит Конрад, Алан Бин, Алан Шепард, Эдгар Митчелл, Дэвид Скотт, Джеймс Ирвин, Джон Янг, Чарльз Дюк, Юджин Сернан и Харрисон Шмитт. Интересно, что из дюжины человек ходивших по Луне, никто никогда не делал это больше одного раза. Однако трем разным астронавтам повезло слетать к спутнику несколько раз. Джим Ловелл облетал Луну на «Аполлоне-8» и на «Аполлона-13». Джон Янг и Юджин Сернан облетели Луну на Аполлоне-10, затем Юнг высадился с «Аполлоном-16», а Сернан ходил по Луне во время миссии «Аполлона-17».
Все пилотируемые миссии к Луне осуществлялись в составе экипажей из трех человек. Непосредственно на поверхность высаживались по двое в специальном посадочном модуле. Третий член экипажа в ходе высадки находится на орбите Луны на борту космического аппарата (командного модуля), с помощью которого астронавты сначала летели к спутнику, а затем возвращались на Землю.
Первая высадка на Луну — «Аполлон-11»
Cлева направо: Нил Армстронг, Майкл Коллинз, Эдвин Олдрин.
Астронавт NASA Базз Олдрин спускается по лестнице Лунного модуля готовясь ступить на лунный грунт, Аполлон 11, 1969.
20 июля 1969 года в ходе миссии «Аполлон-11» состоялась первая высадка людей на Луну. Нил Армстронг попал в историю, как первый человек, ступивший на поверхность спутника. Следом за ним вышел Базз Олдрин. В общей сложности, Нил и Базз провели на лунной поверхности 21 час, 36 минут и 21 секунду, а общая продолжительность прогулок по поверхности спутника составила 2 часа, 31 минуту и 40 секунд. Все это время на орбите луны их ждал третий член экипажа – пилот командного модуля Майкл Коллинз.
Олдрин разворачивает сейсмометр.
Аппарат на Луне
Лунный посадочный модуль «Аполлон-11» после взлета с Луны приближается к командному модулю, ожидавшему его на орбите.
Памятная табличка: «На этом месте люди с планеты Земля впервые ступили на Луну в июле 1969 года нашей эры. Мы пришли с миром от имени всего человечества». Нижний блок посадочного модуля, на стойке которого была закреплена табличка, остался на Луне.
За время своей активности на Луне астронавты поставили на месте посадки флаг США, установили несколько научных приборов, а также собрали почти 22 кг образцов лунного грунта, которые затем доставили на Землю
Вторая высадка на Луну «Аполлон-12»
Cлева направо: Чарльз Конрад, Ричард Гордон, Алан Бин.
Запуск второй пилотируемой миссии к Луне состоялся 14 ноября 1969 года. К спутнику добрались 19 ноября.
Вид на поверхность Луны из иллюминатора посадочного модул
Прогуляться по поверхности спутника повезло астронавтам Питу Конраду и Алану Бину. Пилот Ричард Гордон ждал их на орбите.
Алан Бин выходит из лунного модуля.
Посадка на спутник осуществлялась примерно в 1500 километрах от места высадки «Аполлона-11». В ходе этой высадки астронавты провели фотографирование спутника, собрали образцы грунта, провели несколько сеансов телевизионной связи с Землей.
Кроме того, команда «Аполлона-12» подтвердила свои навыки сверхточной посадки. Они прилунились всего в 185 метрах от беспилотного космического корабля Сервейер-3, севшего на Луну двумя годами ранее. Перед астронавтами была поставлена задача демонтировать некоторые детали указанного аппарата и доставить их на Землю для изучения влияния длительного пребывания в лунных условиях.
Пит Конрад рядом с аппаратом Сервейер-3
Время пребывания на Луне астронавтов миссии «Аполлон-12» составило 31 час 31 минуту 04 секунды.
В ходе третьего полета к Луне могли погибнуть астронавты
Слева направо: Джеймс Ловелл, Джон Суайгерт, Фред Хейз
Следующей лунной миссией должен был стать «Аполлон-13». Ее запуск состоялся 11 апреля 1970 года. В составе экипажа были Джеймс Ловелл, Джон Суаргейт, Фред Хейз. Спустя два дня после запуска произошла серьезная авария — взорвался кислородный бак на служебном модуле космического аппарата. Экипаж так и не смог высадиться на Луну.
Вид из корабля над поверхностью Луны.
Именно во время этой экспедиции прозвучала знаменитая фраза: «Хьюстон, у нас проблемы».
На время операции по спасению экипажа ряд стран, в том числе СССР, объявили режим радиомолчания на использовавшихся частотах. Кстати, по мотивам этих событий даже сняли фильм. Он так и называется – «Аполлон-13». Советуем посмотреть, если кто еще не видел.
Третья высадка людей на Луну состоялась 5 февраля 1971 года
Cлева направо: Стюарт Руса, Алан Шепард, Эдгар Митчелл
В составе экипажа «Аполлон-14» были Алан Шепард, Стюарт Руса, Эдгар Митчелл. На Луну высадились Алан Шепард и Эдгар Митчелл. За время пребывания на спутнике астронавты совершили два выхода на поверхность общей продолжительностью 9 часов 23 минуты.
Шепард держит флаг.
Митчелл и Шепард собрали 42,8 кг образцов лунного грунта. Анализ камней в лабораториях на Земле показал, что их возраст составляет 4,51 млрд лет.
На борту «Аполлона-14» к Луне совершили полет около 500 семян пяти видов деревьев. После возвращения на Землю семена были проращены в питомниках Службы леса США. А саженцы этих деревьев затем были посажены во многих штатах Америки, университетах и центрах NASA. Где были посажены деревья — учета не велось. Но к февралю 2016 года удалось разыскать 75 «лунных деревьев» в 25 штатах.
Гольф на Луне
Алан Шепард привез с собой на Луну три мяча для игры в гольф (с ведома руководителей полета). Используя один из инструментов в качестве клюшки, он устроил небольшую гольф-сессию, сделав три удара.
Источник