Вадим Скумбриев

Краткая история программы «Аполлон»

Краткое предисловие

Высадка на Луну сегодня считается настоящим торжеством человеческого гения. Чтобы это сделать, потребовались усилия огромного количества первоклассных специалистов, не менее огромное количество ресурсов и научных разработок — по сей день программа «Аполлон» остаётся одним из самых сложных проектов, которые когда-либо реализовывались человечеством. К сожалению, сегодня большинству людей известны разве что Армстронг с Олдрином, а многие даже не в курсе, что высадок было аж шесть. И множество интереснейших вещей проходит мимо.

Так что я, пожалуй, немного исправлю эту ситуацию. Хотя бы в отношении полётов на Луну.

Поехали!

Всё началось сразу же после полёта Гагарина, который вызвал у американских власть имущих острое жжение пониже спины. Мало того, что проклятые комми полетели первыми, так они ещё и нормальный орбитальный пролёт сделали, а Джон Гленн слетал только спустя почти год. Президентом тогда был небезызвестный Джон Кеннеди, который в 1960, во время предвыборной программы, обещал избирателям обогнать Советы в космической сфере — но увы, с первым астронавтом не вышло. Так что он вызвал руководителей NASA на ковёр и сказал: господа, вот вам куча бабла и полный карт-бланш. Как хотите, но чтоб на Луне мы были первыми. А не то…

Он, конечно, не знал, что полётов на Луну уже не увидит ввиду скоропостижной потери мозгов, но маховик запустил. Впрочем, сама программа «Аполлон» к тому времени уже существовала, Кеннеди просто дал хорошего пинка.

Однако масштаб поставленной задачи превышал всё, с чем до сих пор сталкивалась американская (да и вообще мировая) промышленность и наука. Во-первых, требовалось построить сверхтяжёлую ракету-носитель — по самым оптимистичным прикидкам на траекторию к Луне требовалось вывести ~40 тонн (в конечном итоге «Аполлон» с топливом на обратный путь и третьей ступенью весил почти 66). Во-вторых, нужно было разработать программу полёта — очевидно, что сложность миссии с высадкой на другом небесном теле и стартом обратно на порядок сложнее, чем просто стартануть с Земли и сделать пару витков. В-третьих, требовался ряд совершенно новых технологий, начиная от стыковки и заканчивая скафандром для Луны. Наконец, в-четвёртых, требовалось найти идиотов, согласных на такую авантюру, и отрепетировать всё-всё-всё, чтобы не случилось никаких Хьюстонов.

Так как сроки натурально горели, пришлось радикально менять подход. Первое, что сделали в NASA — это убрали нафиг секретность, что немедленно увеличило эффективность работ. Ну, в самом деле, насколько становится проще, если нет, скажем, правила «никто не остаётся один в комнате с секретными документами»? Второе — часть нужных разработок они спихнули на соседнюю программу «Джемини», о которой я расскажу ниже. Наконец, третье — значительно увеличилась роль наземных испытаний. Именно благодаря такому подходу аварийность программы снизилась до минимума (и всё равно стоила жизни троим астронавтам, а ещё трое не погибли только чудом).

Но обо всём по порядку. К сожалению, строгий порядок выдержать мне не удалось: в отличие от эпопеи про теорию относительности, здесь слишком много параллельных рассказов. Джемини, разработка Сатурна, разработка самого Аполлона, история полётов… дофига всего. Так что начнём, пожалуй, издалека.

Программа «Джемини»

«Джемини» — это серия двухместных космических кораблей, созданных с целью отработать на практике ряд инженерных решений (в первую очередь). Именно она стала частью тех самых репетиций всего-всего и вообще нужна была для того, чтобы потом проще было работать над «аполлоном». Список внушает:

— первый выход американского астронавта в открытый космос;

— первое сближение космических аппаратов;

— первая в истории стыковка космических аппаратов (а проводил её — ктобывыдумали? — Нил Армстронг! — но об этом знает куда меньше людей, чем о его высадке на Луну);

— медицинские эксперименты по изучению влияния невесомости на человеческий организм (в частности, на Джемини установили несколько рекордов длительности пребывания в космосе — аж до 13 дней, убедившись, что человек таки могёт. Это потом уже, когда полетел Союз-17, оказалось, что после более чем трёх недель пребывания в невесомости человек превращается в зомби);

— эксперимент по созданию искусственной силы тяжести посредством вращения (вышло не очень эффективно);

— рекорды апогея орбит (1372 км для «Джемини-11»), с целью изучить радиационную опасность для будущих экспедиций;

— отработка устройства для полётов в открытом космосе Hand-held maneuvering unit, правда, пока что на тросике. Представляло оно из себя пневматический пистолет, которым можно было пшикать и генерировать импульс, толкающий стрелка в нужную сторону. В правой руке у этого парня именно оно.

И так далее. Фактически 90 % опыта, полученного на «Джемини», затем использовали в «Аполлонах» — в особенности это касается стыковки и тренировок астронавтов. Тринадцать из шестнадцати астронавтов, летавших на Джемини, затем летали к Луне, а ещё двое, Гриссом и Уайт, погибли в «Аполлоне-1». Последний, Купер, тоже должен был лететь, но уступил место на «Аполлоне-13» Ловеллу. Явно неспроста.

Иными словами, к Луне летели отнюдь не новички, а матёрые космические волки (что и логично). А если брать «Аполлон-11», то там и вовсе супермены: Армстронг едва не погиб во время миссии «Джемини-8», когда автоматическая система управления вдруг включила один из двигателей системы ориентации, из-за чего корабль принялся вращаться — всё быстрее и быстрее. Едва не теряя сознание от чудовищных перегрузок, Армстронг всё же сумел отключить проблемный двигатель и погасить вращение — этот момент люто прекрасно показан в фильме «First man», который я очень рекомендую к просмотру. Олдрин же должен был проводить стыковку на «Джемини-12», однако из-за отказа радара ему пришлось делать это в самом что ни на есть прямом смысле вручную — по секстанту. Высокие технологии, ну, вы понимаете.

Всё это время инженеры по соседству пилили ракеты «Сатурн» и запускали зонды к Луне, чтобы выяснить, с какими опасностями там может столкнуться человек.

Варианты трассы

Пока будущие moon walker’ы тренировались на кошках, суровые физики думали, как бы поэффективнее слетать к Луне и вернуться. Ни о каких концептах самого корабля на тот момент и речи не шло, вопрос заключался в самых основных вещах. А именно — в выборе траектории полёта.

Поначалу над ней не особо парились. Вот как летела, например, Луна-9:

Тут следует отметить, что хотя Жюль Верн был неправ, взяв в качестве основного движителя пороховой заряд, в общем и целом он оказался гораздо более близок к истине, чем кажется. В реальности двигатели летящего в дальний космос корабля работают крохотные доли процента всего времени полёта, то есть его траектория в целом сходна с траекторией пушечного снаряда. Разница, по сути, только в том, что снаряд неуправляем, тогда как корабль может проводить коррекции траектории (как на рисунке выше).

Другой вариант траектории — это выход на орбиту вокруг Луны с последующим ожиданием удобного момента для высадки. Именно это описано, к примеру, в книге Уэллса «Первые люди на Луне». Это гораздо более удобно, так как позволяет выбрать наиболее эффективное время импульса для посадки.

Но и такая траектория совершенно не подходила для полёта пилотируемого, так как помимо кучи железа, на борту находились думающие куски мяса — и им, наверное, не очень понравилось бы умереть из-за ошибки математиков. Впечататься в Луну на второй космической или так и остаться её вечным спутником — не самый приятный конец. Поэтому единственно верным вариантом оставалась траектория возвращения.

Называется она так потому, что снаряд в свободном полёте по такой траектории облетит Луну и направится обратно, к Земле, что позволит астронавтам хотя бы умереть дома. И, забегая вперёд, математики как в воду глядели — для «Аполлона-13» такое решение сыграло решающую роль.

Ещё один нюанс заключался в «окне» для запуска. Если пускать аппарат сразу с Земли, то «окна» ждать придётся довольно долго — ну или жертвовать полезной нагрузкой в пользу топлива, компенсируя это неудобство. Поэтому очень быстро и в СССР, и в США пришли выводу, что стартовать к Луне надо с так называемой «опорной орбиты», а уже туда выводить обычными средствами — тогда можно улучить нужный момент и, запустив двигатели, отправиться к Луне. «Окно» при этом открывается дважды в месяц, когда Луна проходит через плоскость орбиты корабля, на несколько дней, а в течение этого периода — на несколько часов в сутки. Иными словами, опорная орбита выступала «буфером времени», позволяя гораздо более гибко управлять полётом: после выхода на неё у экипажа было около трёх часов, чтобы выбрать нужный момент для импульса. Это куда проще, чем лететь просто сразу.

Момент, однако, выбирать следовало по очень жёстким правилам — любая ошибка привела бы к лишним затратам топлива, а в худшем случае к срыву миссии (т. к. топлива могло не хватить на обратный путь). Выглядело это примерно так:

TLI Cutoff — это как раз тот самый Translunar Injection, момент, когда астронавты поддают газу и вылетают к Луне. Второй такой эпизод случается уже на подлёте, чтобы корабль стал спутником Луны, а не полетел обратно к Земле. Рассматривались и другие варианты, например, такой:

Однако их забраковали по разным причинам (конкретно эту выше — из-за большой сложности расчётов при низкой по современным меркам мощности компьютеров, это при том, что возможная область прилунения для неё гораздо шире).

Тут стоит отметить, что по понятным причинам все экспедиции летали к Луне по прямой, весьма энергозатратной траектории. Не так давно в NASA запатентовали новый её вариант, позволяющий добраться к Луне за 2,5 месяца, кружа вокруг Земли — правда, он годится лишь для небольших аппаратов. Ну и людям в космосе без хорошей радиационной защиты тоже будет неуютно.

К слову о ней: ещё один нюанс заключался в преодолении радиационных поясов, точнее, пояса, поскольку деление их на части весьма условно. Жарче всего он над экватором, а меньше всего радиации — у полюсов. Поэтому простой запуск с небольшим наклонением орбиты (относительно экватора) привёл бы к пролёту сквозь наиболее жаркие зоны, и астронавты получили бы серьёзные дозы. Соответственно, запускали корабли под таким углом, чтобы в эти зоны не залетать вовсе.

Однако запустить аппарат к Луне — полбеды, его надо ещё вернуть обратно. Возникает очевидный (на самом деле нет) вопрос: а зачем сажать на поверхность лишний груз? Ведь возвращаемый корабль несёт на себе кучу всякого барахла, например, теплозащиту, которая нафиг не нужна на Луне по причине отсутствия атмосферы. И вот тут американцы воспользовались разработками советского учёного Юрия Кондратюка (на самом деле он звался Алексей Шаргей, но пришлось законспирироваться, чтобы не угодить в маховик советских репрессий), который помимо ряда чисто инженерных изобретений отметился расчётами оптимальной трассой полёта к Луне. Идея заключалась в том, что на поверхность спускается не весь корабль, а специально отделяемый «челнок», все конструкции которого максимально оптимизированы для выполняемой задачи, что в результате снижает необходимое количество топлива до минимума. Более того, Кондратюк предположил, что лучше всего будет спускать двоих человек на «челноке», а одного оставить в «командном модуле» — и оказался прав. Во время визита в СССР Нил Армстронг даже специально посетил его бывший дом в Новосибирске и собрал там горсть земли, чтобы выразить своё уважение учёному (подтверждений этому, увы, я не нашёл, но в Новосибирске Армстронг побывал однозначно).

Ракета

Сколько было «Сатурнов», если ракета, улетевшая на Луну, называлась «Сатурн-5»? А вот и нет, их было всего три. Причём Сатурна за номером 1 было две. И понимайте это как хотите.

Сатурн-1 был чисто экспериментальной ракетой с целью отработать инженерные решения на практике (где-то мы это уже слышали, да). Затем его модернизировали, заменив вторую ступень, и получились Сатурн-1B. А потом эту вторую ступень сделали третьей, и так получился Сатурн-5. А ещё чуть позже точно такую же неиспользованную ступень превратили в «Скайлэб».

Это пример наглядно показывает одну из основных парадигм ракетной техники, которую на тот момент использовали американцы и которая повсеместно используется и сегодня: модульность. Вместо того, чтобы разрабатывать супертяжёлую ракету с нуля, они взяли уже готовую вторую ступень (на которой уже летали макеты «Аполлонов») и просто подняли её наверх, а макет заменили настоящим кораблём. Экономия налицо — хотя, как по мне, слово «экономия» применительно к программе «Аполлон» звучит как ругательство.

Однако задача перед янки всё равно стояла нетривиальная. Нужно было поднять на низкую опорную орбиту аж 140 тонн, из которых около 50 занимал сам корабль, а остальное — это третья ступень, которая давала импульс для запуска на траекторию к Луне. Это вам не это, как говорится: по сей день «Сатурн-5» остаётся самой грузоподъёмной и тяжёлой ракет из созданных человеком, но вовсе не потому, что никто не может повторить этот шедевр, а потому, что под него тупо нет задач. Т. е. американцам пришлось спроектировать супер-БелАЗ, который после завершения программы остался не у дел.

Основная суть «Сатурна-5» мало чем отличалась от других ракет, разве что ступеней было аж три: это по-прежнему были огромные баки с топливом, к которым снизу прибили двигатели. Отличия были не в сути, а в цифрах, потому что двигателям тоже пришлось быть очень мощными, чтобы поднять весь этот хлам на орбиту. Вот простенькая схема.

Здесь стоит отметить ещё одну парадигму, которая, на мой взгляд, стала одним из решающих факторов в лунной гонке. Как проходила разработка ракетно-космической техники раньше? Очень просто: инженеры что-то посчитали, построили, запустили, посмотрели, что с ней случилось. Если упала — давайте искать ошибки. Надо понимать, что никаких CAD/CAM/CAE систем тогда не существовало, всё чертили и считали ручками. Причём, к примеру, в сопромате уже существовал метод конечных элементов, но область его применения оставалась весьма ограниченной из-за ограничения мощности компьютеров.

А чертили примерно вот так:

Однако в случае с двигателем F-1 всё получилось немного иначе. Изначально он не предназначался для «Сатурна», просто в один прекрасный день вояки пришли в Рокетдайн и сказали:

— Слушайте, ребята, тут через тридцать лет Ваха выйдет, мы хотим быть готовыми к этому знаменательному событию. Нам нужен БОЛЬШОЙ ракетный двигатель.

— Насколько большой? — спрашивают в Рокетдайн. А военные такие:

Ну а этим что, ваши деньги — ваши капризы. Взяли и разработали. Правда, на полпути какая-то светлая голова в ВВС задумалась о том, где этот двигатель применять, и оказалось, что негде, поэтому разработку бросили — ну, эти американцы, вы понимаете… Но чертежи благоразумно сохранили, и не зря — вскоре с тем же вопросом к ним постучались уже из NASA. Только в отличие от вояк там уже знали, для чего им нужен БОЛЬШОЙ ракетный двигатель.

Чтоб вы поняли, насколько он большой, вот вам Вернер фон Браун на фоне ракетной жопы:

И вот инженеры посмотрели на то, что получается, и подумали: ребзя, а ведь если такая штука бабахнет, мало никому не покажется. Вон, со стабильностью горения куча проблем, то и дело прототипы жахают. И бабла такой комплекс стоит немеренно. Может, сначала получше проверим всё?

— А давайте, — сказали в NASA, подкрепили свои слова очередной порцией вечнозелёных, и все заверте…

В общем, инженеры построили стенд и модели, битком набитые датчиками, а к камере сгорания присоединили специальные патрубки, в которых взрывали небольшие бомбы. Поток газов от этих бомб устремлялся в камеру, и можно было легко отследить, как ведёт себя конструкция, и внести необходимые коррекции. Кроме того, движки F-1 были многоразовыми. То есть летали они в итоге каждый по разу, конечно, но их можно было запускать и останавливать многократно, так что на орбиту отправились уже проверенные и испытанные двигатели, а не просто «вроде бы нормальные». В результате денег вбухали в это дофига, зато ни один из «Сатурнов» в конечном итоге не бабахнул — двигатели работали как часы. Аналогичные стенды устроили для двигателей других ступеней, а потом и для самих ступеней тоже. Вот как выглядели огневые испытания F-1.

Короче говоря, американцы вспомнили про старую поговорку «семь раз отмерь — один отрежь», и в то время как в СССР бабахала Н-1, они спокойно продолжали доводить конструкцию до совершенства (ну, ладно, Н-1 пускать начали когда американцы уже собирались на Луну высаживаться). Да, это стоило сотен нефти. Но зато двигатели не бабахали. Вообще.

Тут стоит сделать небольшое отступление и пояснить, зачем это нужно. Жидкостные ракетные двигатели работают в крайне экстремальных условиях. Хотя конструктивно первая ступень ракеты это просто огромный бак с двигателями, от него требуется охренеть какая тяга и высокий удельный импульс, да ещё и внешние условия изменяются по мере набора высоты. Более того, обычные для самолётов воздушно-реактивные двигатели не годятся для ракет, потому что в какой-то момент воздух попросту заканчивается (существует проект SABRE, который может переключаться между режимами, но это исключение). Как следствие, надёжность ЖРД снижается по мере увеличения тяговооружённости, и компенсировать это следует тотальной проверкой всего, что только можно.

Почему же всё-таки Сатурн-5 имеет номер 5? Потому что проектов действительно было пять, просто до реализации добрались только Сатурн-1 и Сатурн-5. Остальные так и остались концептами.

Ракета оказалась настолько большой, что делали её по частям: первую ступень — «Боинг» (а двигатели — «Рокетдайн»), вторую — «Норт Амэрикен», третью — «МакДоннел Дуглас». Командный модуль «Аполлона» делали «Рокуэлл», а лунный — «Грумман». А сколько было субподрядчиков, и вовсе не счесть. Потом это аукнется американцам во время полёта «Аполлона-13», к которому мы ещё вернёмся, но в целом из-за описанного выше подхода надёжность всей системы была просто беспрецедентной.

Спокойно, ребята, мы всё рассчитали!

Корабль

Что требуется от космического корабля, который хотят запустить в самую дальнюю задницу мира? Минимальная масса. Это в принципе общий принцип аэрокосмической техники, но в нашем случае он особенно значителен. Ведь ради каждого лишнего килограмма, во-первых, надо строить более мощные двигатели, а во-вторых, брать с собой больше топлива. Причём второе даже более серьёзно.

Тут следует вернуться немного назад, к траектории. По сути вся механика полёта любого корабля с ЖРД строится на переходе с одной орбиты на другую, а переход осуществляется с помощью придания импульса. Вылез на опорную орбиту — включил двигатели — переехал на другую. Потом на третью. И так далее, вплоть до третьей космической скорости.

Другими словами, чтобы перекинуть корабль на новую траекторию, нужно придать ему — или забрать — некоторую энергию. Кинетическая энергия же прямо пропорциональна масса. В два раза больше массы — нужно в два раза больше энергии, и, соответственно, топлива. А поскольку топливо тоже что-то весит, линейная зависит превращается в экспоненциальную, то есть чем больше корабль, тем больше топлива он несёт, а топливо требует ещё топлива, и так далее.

Короче, снижать массу — первостепенная задача. Поэтому резали буквально всё, что могли. Именно ради максимального облегчения конструкции инженеры NASA придумали сделать давление внутри равным всего 0,3 атмосферы, а чтобы астронавты не позадыхались, дышать им пришлось чистым кислородом. В конечном итоге, однако, минусы такого подхода оказались слишком велики, и после «Аполлонов» американцы перешли на обычный состав атмосферы.

Влияние парадигмы минимума массы можно увидеть вообще во всей конструкции корабля. Вот его схема.

«Двигательный отсек» — это так называемый сервисный модуль, по сути, топливный бак с двигателями. Непосредственно старт с опорной орбиты к Луне осуществлялся третьей ступенью «Сатурна», а вот потом уже торможение для выхода на окололунную орбиту и полёт обратно проводил именно он. Перед входом в атмосферу Земли он отваливался, чтобы не мешать приземляться.

Отсек экипажа — это командный модуль. Выглядел он как коническая бочка. Именно в нём куковали весь полёт астронавты, переходя в лунный модуль только при необходимости (ну там, высадка, перестыковка, бабахнувший кислородный баллон и так далее).

Взлётная ступень — основная часть лунного модуля. В ней имелись собственные системы жизнеобеспечения, генерации энергии и так далее. Взлётной она называется потому, что оставляет на Луне посадочную ступень (оранжевые «ноги») и улетает в небеса уже в виде картошки, а не хоть какого-то подобия космического аппарата.

Видите, как корабль постепенно худеет по мере того, как выполняет свои задачи? Вот схема «Сатурна-5».

И из всего этого массива только вон та пирамидка под номером 2 возвращается на Землю в целости. Всё остальное либо падает в океан, либо сгорает в атмосфере, либо замусоривает Луну.

Весь процесс выглядел так: сначала по мере выгорания топлива отваливаются первая (11) и вторая (9) ступени Сатурна-5, а попутно ещё и система аварийного спасения (1). Затем уже на опорной орбите третья ступень (7) сообщает кораблю импульс. Сервисный модуль (3) переворачивается и стыкуется с лунным модулем (4), трансформируясь в то, что на первой схеме, после чего отделяется от третьей ступени и сбрасывает мусор. Далее уже у Луны он переходит на орбиту около неё, лунный модуль отваливается и садится на Луну. После того, как все задачи на поверхности выполнены, «картошка» (4) взлетает, оставляя посадочную платформу (5) на поверхности, и стыкуется с командным модулем. Астронавты переносят туда научный хабар и перелезают сами, после чего отправляют «картошку» на последнее свидание с Луной. Уже на околоземной орбите сервисный модуль в последний раз замедляет полёт, сводя «Аполлон» вниз, а сам отваливается и сгорает в атмосфере.

Естественно, в таких условиях свободного пространства у астронавтов было минимум. Даже гадить им приходилось в специальные пластиковые пакеты, которые следовало приклеить к заднице, справить туда нужду, затем забросить внутрь дезинфицирующее средство и заклеить (и таки да, это тоже были наработки «Джемини»). Приводило это примерно к таким ситуациям:

05 13 29 44 CDR Эй, кто это сделал?

05 13 29 46 CMP Кто сделал что?

05 13 29 47 LMP Что?

05 13 29 49 CDR Кто это сделал? (смех)

05 13 29 51 LMP Откуда оно прилетело?

05 13 29 52 CDR Быстро, дайте мне салфетку. Тут какашка летает по воздуху.

05 13 29 55 CMP Я не делал этого. Это не моя.

05 13 29 57 LMP Я не думаю, что это моя.

05 13 29 59 CDR Моя была чуть более липкой, чем эта. Выкинь её.

05 13 30 06 CMP О Господи…

Но, в сущности, это нормально — в конце концов, астронавты летели к черту на рога в консервной банке, да и то ещё вопрос, что удобнее — такая система или туалет в старом плацкартном вагоне в −20. Ну а в скафандрах использовались памперсы. Только на «Скайлэб» появился более-менее удобный туалет, но там и пространства было куда больше.

Внутри командного модуля «Аполлона-11». Всё ещё думаете, что MMORPG — это сложно?

К слову, вот эти рукоятки между кресел — это основные органы управления двигателями ориентации. Почти как в самолёте.

Для управления всем этим богатством требовалась достаточно мощная вычислительная машина и, что гораздо серьёзнее, требовались новые технологии. Сначала в «Рокуэлл» использовали обычную для тех магнитную ленту, но довольно быстро оказалось, что она очень плохо подходит для поставленных задач. Доступ к данным на магнитной ленте всегда последовательный, то есть вам нужно прокрутить её всю из конца в конец, чтобы, допустим, получить доступ к элементу в конце списка. Это никуда не годилось. Тогда инженеры напряглись и разработали иерархическую структуру СУБД, которую затем применили в системе IMS — впервые она была использована именно для лунной программы NASA. На мой взгляд, это один из лучших примеров того, как чисто научный проект оказывает влияние на области, казалось бы, совершенно далёкие от него.

Другой такой пример — светоотражающая ткань, которую разработали для лунного модуля. Стоит заметить, что герметизирован у него только отсек экипажа (что логично) и центральный отсек, а всё остальное торчит наружу, попадая под прямые солнечные лучи. Чтобы избежать перегрева, применялось термоизоляционное покрытие — на фото ниже его хорошо видно на взлётной ступени. «Картошку» оно тоже покрывало, но сверху его закрывали микрометеоритной защитой (вот эти серые пластины).

Вот эту блестящую ткань вы вполне могли видеть и раньше, потому как она и поныне применяется спасателями для тех же целей — в качестве термоизоляционного одеяла, чтобы, скажем, помочь замерзающему человеку.

На этом же фото легко увидеть, например, отсутствие абляционного покрытия (термозащитного вещества, которое испаряется при нагревании). Лунный модуль не был предназначен для полётов в атмосфере никоим образом, на нём нельзя было даже вернуться на Землю.

Как-то не очень похоже на гламурные поделки современных миллиардеров, согласитесь? Ну, щито поделать, тогда больше думали о функциональности, чем о красоте.

Можно ещё дофига наговорить о конструкции обоих модулей, но я не хочу совсем уж скатываться в занудство. В следующей серии речь пойдёт о подготовке астронавтов, и там всё равно не обойтись без деталей, так что размажем их по оставшемуся тексту.

Подготовка

«Как мы собираемся полететь на Луну, если не можем наладить связь между тремя зданиями?» — вопрошал Гас Гриссом, один из членов экипажа «Аполлона-1». Он тогда ещё не знал, что миссию назовут «Аполлон-1». И никогда не узнает.

Подготовка к лунному полёту шла полным ходом. Репетировали всё, что только можно, пускали макеты командного модуля, пускали беспилотные орбитальные миссии, тренировались на земле — и всё это в большой спешке, потому как сроки поджимали. Разумеется, ни к чему хорошему спешка не привела: косяков в конструкции было по-прежнему дофига, несмотря на 5 лет разработки. Нужно было бабахнуть, чтобы все засуетились — эта истина, к сожалению, верна и по сей день. Так было с Чернобылем, так было с Фукусимой, так было с авиационным терроризмом, со множеством других техногенных и не очень катастроф — после каждой из них изменения в чертежи и новые правила безопасности вписывались кровью.

Так было и с Аполлоном-1.

Это была тренировка перед первым пилотируемым полётом, и в командном модуле находился экипаж из трёх человек: Эдуард Уайт, Гас Гриссом, Роджер Чаффи.

Чаффи был новичком среди астронавтов, а вот его коллеги — нет: Уайт был первым американцем, побывавшем в открытом космосе, а Гриссом — вообще первым человеком, который дважды летал в космос. Именно он перед гибелью возмущался качеством связи.

Достоверно неизвестно, что именно послужило причиной пожара. Считается, что вызвала его искра в повреждённой проводке. Но это, в общем-то, неважно: если бы не каскад других причин, астронавты вполне успели бы выбраться. Увы, они находились в атмосфере из чистого кислорода, а наружный люк был закрыт на шесть зашёлок, которые следовало открывать специальным рычагом, а затем поднимать 25-килограммовую крышку вручную. Мало того, он открывался внутри, и открыть его было затруднительно из-за высокого давления изнутри — во время эксперимента оно составляло примерно 115 кПа, т. е. на 15 % выше атмосферного. Никаких шансов у астронавтов не было.

Миссию после произошедшего обозначили как «Аполлон-1», а так и не слетавшему в космос Чаффи присвоили звание астронавта. Первый пилотируемый полёт отложили на полтора года, в то время как инженеры NASA лихорадочно перебирали всё, что напридумывали, в поисках ошибок. И нашли-таки их дофига, и много таких, которые могли бы послужить причиной ещё одной катастрофы, только уже в космосе. И то, как мы уже знаем, нашли не все — злополучный термостат, из-за которого бабахнул «Аполлон-13», таки пропустили. Впрочем, там тоже сработала цепь случайностей — но к этому мы ещё вернёмся.

Итак, инженеры работали, а что делали астронавты? А они тренировались покруче, чем спортсмены перед чемпионатом мира. Например, отрабатывали маневрирование на специальном пепелаце под названием Lunar Landing Research Vehicle, имитирующем лунный модуль.

У него даже имелся специальный двигатель, который создавал тягу для имитации лунной тяжести. Естественно, для пилотирования требовались далеко не ординарные навыки, впрочем, недостатка в опытных лётчиках среди астронавтов по понятным причинам не ощущалось. Причём Армстронг и тут едва не погиб — во время одной из тренировок ему пришлось катапультироваться с высоты 60 метров (это ОЧЕНЬ мало), буквально за несколько секунд до того, как пепелац ударился о землю.

Астронавтов отправляли на полевые занятия по геологии, ведь надо же было им научиться собирать камни.

Они тренировались передвигаться в скафандрах на борту самолёта, который мог имитировать лунную гравитацию с помощью управляемого снижения высоты (примерно так же сегодня снимают сцены в невесомости, там, где не получается подвесить актёра на тросах).

Репетировали все будущие действия на Луне.

Лунную программу NASA снимали в павильоне!!!111111адынадын

Корчили из себя Шумахеров:

Халков:

Выше приведены фотки с разных стадий программы, в том числе Аполлон-13 и последующих, что хорошо видно по тому же роверу.

В общем-то можно насыпать ещё картинок, потому как репетировалось и отрабатывалось вообще всё — и выход наружу из командного модуля после приземления на воду, и десантирование на Луну, и работа на тренажёрах, имитирующих управление лунным/командным модулем, как современных пилотов обучают, короче, ВСЁ. Но, пожалуй, и так перебор.

А потом, наконец, взлетел «Аполлон-7» с экипажем из Уолтера Ширры, Донна Айзли и Уолтера Каннингема. О том, чтобы отправиться к Луне, не было и речи — авария «Аполлона-1» научила руководителей NASA осторожности. Да и смысла в этом не было, потому как до сих пор не доделали лунный модуль. К тому времени в конструкцию корабля внесли кучу изменений, сделав так, чтобы ситуация с пожаром никогда не повторилась: огнеупорные материалы, которые по сей день используются в разных сферах инженерной деятельности, появились именно благодаря этому. Целью, как вы понимаете, было по максимуму отработать все системы командного модуля и проверить их на практике. Репетировали даже сближение с лунным модулем, роль которого выполняла вторая ступень «Сатурн-1B». И всё — успешно.

«Ну наканецта», — сказали в NASA. Если бы и эта миссия провалилась, будущее лунной программы было бы под большим таким вопросом. Сверху отдали приказ готовить к полёту «Аполлон-8», который должен был провести ещё один парад репетиций на земной орбите, но уже с лунным модулем, и тут вдруг поднялась буча. Шпики из ЦРУ ворвались в кабинет к президенту Джонсону, потрясая секретными документами, и принялись орать: «Шеф, усё пропало! Советский Союз лётит к Луне!»

«Ну ок», — ответил Джонсон. И поторопил слоупоков из NASA. А то чё они, за восемь лет до сих пор флаг не поставили и удачи мистеру Горски не пожелали. Только деньги казённые зазря тратя.

«Вот козёл», — подумали в NASA и стали готовить полёт к Луне.

На Луне

Если поспрашивать прохожих на улице, кто первым полетел в дальний космос, а потом отбросить незнаек и конспирологов, то в сухом остатке 99 %, скорее всего, ответят «Нил Армстронг». Супер-эрудиты ещё Олдрина вспомнят. Про то, что в составе того же экипажа летел ещё и Коллинз, знает совсем уж мало людей.

И ответ, разумеется, неверный. Потому что первым в дальний космос, за пределы радиационных поясов Земли, к черту на рога улетел экипаж «Аполлона-8»: Джеймс Ловелл, Уильям Андерс, Фрэнк Борман.

Ага, вот эти ребята

Дублировали его, к слову, Армстронг с Олдрином.

Формально все задачи миссии (как вы уже, наверное, догадались, они заключались в отработке очередной порции систем корабля) можно было выполнить на земной орбите. Но нарастающее напряжение лунной гонки вынудило американцев слегка изменить планы. Так или иначе, первый гет в лице полёта в дальний космос они взяли, а наследием этой экспедиции стала знаменитая фотография «Earthrise», сделанная Уильямом Андерсом.

Однако лунный модуль по-прежнему задерживался, и лишь на следующей миссии, «Аполлон-9», астронавты наконец смогли его затестить. К Луне он не летал — решили, что одного раза пока хватит.

Следующим по счёту шёл номер 10, и в принципе уже можно было садиться на Луну — да, проверить и оттестить успели не всё, но базис уже имелся. Уверен, если бы СССР шёл вровень и лунная гонка действительно была гонкой, американцы так бы и поступили. Но на тот момент даже тупому стало ясно, что Союз уже никуда не успеет, и в NASA решили провести генеральную репетицию. В состав экипажа вошли Томас Стаффорд, Джон Янг и Юджин Сернан — все ветераны «Джемини», причём Янг и Сернан потом высадились на Луну в последующих экспедициях, а Стаффорд был командиром американской стороны в миссии «Союз-Аполлон».

Целью была окончательная проверка всех систем и сбор медицинских данных о полёте. В результате экипаж выполнил вообще все необходимые действия — выход на орбиту вокруг Луны, расстыковка, стыковка и так далее — кроме, собственно, непосредственно самой высадки. Её оставили «Аполлону-11».

Так что перейдём к нему.

По понятным причинам запуск одиннадцатой миссии вызвал куда больший интерес, чем все предыдущие. Старт ракеты наблюдали сотни тысяч человек — чемпионат мира по квиддичу просто нервно курит в сторонке.

Толпы сотрудников прессы ждут примерно в миле от стартового стола

Ради такого случая, если верить легенде, вытащили на белый свет даже старейшего жителя США, которому на тот момент было около ста лет. Я не знаю, правда это или нет, но давайте влезем в его шкуру и посмотрим на запуск «Сатурна-5» его глазами. Вы — какой-нибудь Джон Смит, который родился в 1869 году, вскоре после окончания Гражданской войны. Вы застали ограбления поездов, войны с индейцами, суды Линча и все прочие прелести Дикого запада. В 1903 году, попивая кофий на веранде, вы читали в газете о первом полёте братьев Райт. На тот момент это казалось вершиной развития техники и чудом науки. Казалось, что дальнейший прогресс уже просто невозможно вообразить, но 12 апреля 1961 года из тех же газет вы узнали, что первый человек полетел в космос.

А теперь вы стоите и смотрите, как стартует ракета, чтобы отправить людей на Луну.

Все трое астронавтов, как и в случае с «Аполлоном-10», были ветеранами. Все они летали на «Джемини», Армстронг проводил первую в мире стыковку, Олдринг вообще стыковался по секстанту, а Коллинз совершил два выхода в открытый космос. Почему командиром сделали именно Армстронга? Раньше я как-то не задумывался над этим вопросом, но после более детального ознакомления с его биографией могу дать вполне определённый ответ: он грёбаный супермен. Во-первых, он везунчик: несколько раз попадал в смертельно опасные ситуации и отделывался лёгким испугом. Во-вторых, и это главное, он был исключительно спокойным человеком, за что даже получил прозвище «Ice Commander», «Ледяной командир». Именно благодаря этому качеству он выжил в инциденте с «Джемини-8». Соответственно, резонно было предположить, что в случае какого-нибудь косяка он справится снова.

Весь полёт проходил штатно — сказывалась тотальная отработка всего, что только можно. Лишь перед самой посадкой бортовой компьютер начал жаловаться на перегрузку- ещё бы, 4 килобайта оперативки — последнее слово техники на тот момент. Причиной стало наложение фаз источников питания компьютера лунного модуля и системы аварийного взлёта, из-за чего количество запросов от радара превысило расчётное. Но, как оказалось, Маргарет Гамильтон, которая возглавляла отдел разработки программного обеспечения (и, как считается, поспособствовала появлению самого термина), предусмотрела такой нюанс, так что в результате прилунение таки получилось успешным. Вот так это выглядело (слева — съёмка через иллюминатор, справа — карта лунной поверхности):

https://www.youtube.com/watch?v=KBz5KXCJ88Q

20 июля 1969 года в 20:17 UTC «Аполлон-11» сел на Луну. Майкл Коллинз остался в командном модуле на орбите.

Твоё лицо, когда Армстронг внизу бухтит про гигантский скачок для всего человечества, а ты торчишь в консервной банке на орбите Луны

Но, разумеется, сразу наружу они не полезли. Первым делом Армстронг и Олдрин проверили (в очередной раз) все системы и отрепетировали предстоящий старт на случай, если придётся экстренно взлетать. Как и в случае со стартом к самой Луне, делать это следовало в строгий момент времени, чтобы состыковаться с командным модулем. Затем по плану стоял отдых, но, положа руку на сердце, вы смогли бы отдыхать, когда вон там, за тонкой алюминиевой стенкой, чужой мир? Вот и астронавты не смогли, так что принялись готовиться к выходу. И лишь через пять часов после посадки Армстронг таки ступил на Луну.

Мякотка

Итак, сквозь тернии мы наконец добрались к звёздам — самому интересному, а именно тому, чем занимались астронавты на Луне. А там немало интересного.

Один из главных нюансов американской лунной программы, который вызывает «сомнения» у далёких от космоса людей — это удивительная успешность экспедиций. Из всех летавших «Аполлонов» только один потерпел аварию, и это вроде бы как выглядит очень странно. Ровно до того момента, как вы получше ознакомитесь с подробностями этих полётов.

Подробности же говорят о том, что спонтанных ошибок, которые могли бы привести к краху, во время миссий было полным-полным. «Аполлону-13» просто не повезло — у него такая ошибка оказалась вне области контроля человека, что и послужило причиной аварии. Во всех остальных случаях аналогичные косяки были устранены кожаными мешками, сидящими в креслах пилотов — это и есть кардинальное отличие пилотируемой экспедиции от беспилотной. Да, жалким кускам мяса нужно дышать, есть, пить, гадить, а всё это — дополнительная масса, так же как и тушки человеков. Однако прямые руки могут намного больше, чем самый совершенный манипулятор.

Вот простой пример. Аполлон-14 (к слову, на нём летал всамделишний командор Шепард). Как я уже писал ранее, после старта к Луне корабль совершает перестроение — командный модуль отъезжает, переворачивается и стыкуется с лунным модулем, а потом уже в таком виде летит дальше. Вот нудное видео:

https://www.youtube.com/watch?v=k6RlyZXmlD8

На 02:56 они должны были пристыковаться, но защёлки не сработали, и пришлось идти на второй заход. На 03:21 вторая попытка, тоже безуспешная. Остальные на видео не попали, но пристыковаться удалось только с шестого (sic!) раза. Вот немного болтовни:

003:23:34 Руса: Так, мы пробуем снова.

003:23:37 Фуллертон: Принял. [длинная пауза].

003:23:44 Руса: 1, 2, 3, 4 — сукин сын — ничего!

003:23:54 Руса: Окей, Хьюстон. Я очень неплохо попал в него и держал 4 секунды, но мы всё равно не защёлкнулись.

003:24:02 Фуллертон: Принял. Мы видим это сейчас на ТВ. [длинная пауза].

003:24:09 Руса: (вздыхает) Дерьмо.

Да, астронавты тоже люди и тоже матерятся. Впрочем, это единственные матюки за всё время попыток состыковаться (а закончились они на 005:18) — так что нервы у них таки железные.

Чтобы лучше было понятно, о чём речь, вот картинка:

Latch — это те самые защёлки, которые должны были зафиксировать оба аппарата, но позорно провалили эту ответственную миссию. Смог бы беспилотник осуществить эту стыковку после срыва первой попытки? Вопрос риторический. А если бы проблема повторилась после взлёта с Луны, то астронавтам пришлось бы перебираться в командный модуль прямо через космос — как в «Гравитации», да.

Но на этом проблемы Шепарда с товарищами не закончились — незадолго до посадки выяснилось, что борткомпьютер собирается начать экстренную отмену посадки и возвращение к командному модулю. Коротнул тумблер, значить. Тогда на Земле всего за два часа (учитесь, CD Project!) спешняком разработали новую программу, которая пофиксила баг и заставила компьютер думать, что он уже отрабатывает упомянутую выше схему. Затем они зачитали команды по радио (sic!), астронавты же ввели их в компьютер:

106:36:41 Хейз: Окей. Тогда ГЛАГОЛ 25 СУЩЕСТВИТЕЛЬНОЕ 7 ENTER; 105 ENTER; 400 ENTER; 1 ENTER. (пауза).

106:36:57 Митчелл: Окей. Повторяю: ГЛАГОЛ 25 СУЩЕСТВИТЕЛЬНОЕ 07 ENTER; 105 ENTER; 400 ENTER; 1 ENTER. Что ж, пока что довольно просто.

Комментарии излишни.

И таких примеров — множество. Уже на Луне поломки и отказы случались регулярно, но не приводили к провалу. Например, у экипажа «Аполлона-15» случилась утечка воды в лунном модуле, уже на Луне, и бравые астронавты, вооружившись полотенцами, собирали эту воду и выжимали в контейнеры. График опять пришлось сдвинуть, но в конечном счёте всё обошлось.

И, конечно, сомнения в успехе первой высадки были достаточно основательны. Никсон даже заготовил траурную речь на случай, если взлететь с Луны не удастся, в которой пафосно рассказывал о героизме первопроходцев космоса — но, к счастью, воспользоваться ей не довелось, а затем её и вовсе засекретили от греха подальше, рассекретив только в девяностые.

Бытует мнение, что американцы летали на Луну только для того, чтобы воткнуть флаг и сделать селфи на его фоне. На самом деле, конечно, это не так: хотя воткнуть флаг было первостепенной задачей, помимо этого в задачи входил ряд научных исследований и, конечно, хабар — лунные образцы. Армстронг с Олдрином взяли всего 21,7 килограмма грунта, но последующие миссии были уже увереннее и набрали куда больше. Вообще основной целью «Аполлона-11», помимо втыкания флага и пожелания удачи несуществующему мистеру Горски, была всё та же отработка систем посадки, взлёта и стыковки — а научные результаты шли побочным квестом. По сути, они установили уголковый отражатель, ловушку солнечного ветра, сейсмометр, набрали грунта с камнями, сделали фоточки, и, собственно, всё. Остальное ушло инженерам.

Но вот дальше, осмелев, они уже и длительность миссий увеличили, вплоть до ночёвок, и роверы стали брать, и так далее. И курировали экипажи уже летавшие на Луну астронавты, что упрощало работу и позволяло больше думать о науке, а не о том, как бы прилуниться целым и невредимым. Аполлон-14, например, взял с собой семена, которые затем вернул на Землю. Они проросли и растут и сегодня.

«Аполлон-12» сел совсем рядом с уже находившемся на Луне аппаратом «Сервейер-3», с целью изучить его состояние после пребывания на Луне.

Экипаж «Аполлона-14» сработал ещё круче, они установили сейсмоприёмники и провели ряд взрывов, фиксируя колебания грунта. И рисковали удаляться от лунного модуля намного дальше, один раз даже чуть не заблудившись.

Последующие экспедиции брали с собой автомобиль:

https://www.youtube.com/watch?v=VpqhVKwByZY

Покатушки на Луне от первого лица, отреставрированное и улучшенное с помощью нейросетей видео:

https://www.youtube.com/watch?v=q2sjqmKeM5g

А вот тут от третьего, рекомендую обратить внимание на поведение лунной пыли:

https://www.youtube.com/watch?v=Vy0ueCGaC0s

Она взлетает гораздо выше, чем на Земле, при этом полностью оседая, не образуя клубов — здесь нет атмосферы, в которой могла бы образоваться взвесь.

Табличка с надписью «Первые колёса людей на Луне, доставлены „Фальконом“»

Аполлон-15 вообще был крайне успешным в научном плане, что неудивительно — три посадки уже отработали программу до автоматизма, так что астронавты могли больше времени уделить собственно главным целям (после втыкания флага и пламенного привета президенту, конечно). Помимо уже привычных сейсмометров-магнитометров-отражателей, Дэвид Скотт взялся за буровую установку. Целью было установить прибор для измерения тепловых потоков в грунте, но из-за косяков конструкции бура Скотт промучился гораздо дольше, чем предполагалось, и в итоге так и не сумел добиться нужной глубины. В следующей миссии, «Аполлон-16», бур был уже переделан, и Чарльз Дьюк пробурил отверстия без труда.

Шестнадцатая миссия также установила на Луне миномёт — но не боевой, а научный, со всё той же целью бабахнуть и изучить колебания грунта. Бабахал он уже после их отлёта. Лунная походка и прыжки:

https://www.youtube.com/watch?v=g5aPoRtF2vw

С прыжками всё ясно, но посмотрите на прыгающую походку Джона Янга — даже в скафандре 1/6 земной тяжести дают о себе знать.

Алан Шепард, командир «Аполлона-14», взял с собой на Луну три мяча для гольфа и перед отлётом пнул их подальше. Его напарник Митчелл скосплеил пельтаста, метнув штангу от научного прибора.

Дэвид Скотт демонстрирует правоту Галилея: перо и молоток падают одинаково:

https://www.youtube.com/watch?v=oYEgdZ3iEKA

Где-то там спрятана подлунная база нацистов

Все собранные научные данные изучались настолько пристально, насколько это вообще было возможно — в конце концов, альтернатив не было. Все лунные образцы каталогизировались (каталог доступен всем желающим, ссылка ниже) и тщательно описывались, и хотя 95 % исследований по понятным причинам провели ещё в семидесятые, иногда их заказывают и сегодня. Часть образцов ушла в музеи и в качестве подарков посольствам других стран, в том числе и СССР.

К сожалению, после полёта «Аполлона-17» оказалось, что наука политикам неинтересна. Всё чаще стали раздаваться голоса: мол, мы флаг уже воткнули, на кой чёрт нужна эта Луна? Бабла на неё уходит полно, а профита никакого. Давайте, сворачивайтесь, нам тут дачи с шубохранилищами нужны позарез. Аполлонов должно было быть ещё как минимум три, но сверху включили красный свет — и учёным осталось только потрошить лунные камни.

Жаль.

Конец

Штош, на этом всё. Джеймс Ирвин шлёт вам привет.

ИСТОЧНИКИ

(мне лень оформлять их по правилам)

1. Ракетостроение. Том 3. Москва 1973 https://epizodsspace.airbase.ru/bibl/raketostr3/obl.html

2. Доклад Армстронга на XIII Сессии КОСПАР в 1970 году https://www.kik-sssr.ru/N.Armstrong_COSPAR.htm

3. Полный отчёт о миссии Аполлон-11, включая вообще всё, вплоть до проблемы с взрывающимися блистерами в аптечке https://www.nasa.gov/specials/apollo50th/pdf/A11_MissionRepo…

4. Каталогизированные лунные образцы https://www.lpi.usra.edu/lunar/samples/

5. Переговоры Хьюстон-«Аполлон-14» https://history.nasa.gov/afj/ap14fj/index.html

6. Траектории полёта к Луне: https://history.nasa.gov/afj/launchwindow/lw1.html

И ещё куча страниц с сайтов NASA, space.com и прочих, которые мне ещё более лень собирать в список.

Content

Вадим Скумбриев
Краткая история программы «Аполлон»

Краткое предисловие

Поехали!

Программа «Джемини»

Варианты трассы

Ракета

Корабль

Подготовка

На Луне

Мякотка

Конец

ИСТОЧНИКИ (мне лень оформлять их по правилам)