Возможна ли успешная посадка на поверхность Луны, если лунные модули не сумеют точно выполнить процедуру схода с орбиты Луны?
Напоминаю, что задача схода с орбиты Луны подразумевает собой отвод командного модуля от связки лунных модулей на безопасное расстояние И правильное выполнение тормозного импульса с помощью маршевого двигателя лунного модуля, который должен с помощью многократных включений-выключений гасить скорость от 1.7 км/с практически до нуля в зависимости от высоты над поверхностью Луны.
Процесс схода с орбиты Луны имеет радикальное различие с аналогичным процессом схода с орбиты Земли, ведь у Луны отсутствует атмосфера, поэтому сбрасывать скорость возможно только лишь с помощью маршевого двигателя посадочной лунной ступени при активном участии двигателей ориентации.
На протяжении 1965-1976 годов в СССР выполнялась та часть программы «Луна» (исследование Луны с помощью автоматических аппаратов), в которой планировались мягкие посадки на поверхность Луны. Из 12 аппаратов, достигших Луны, успешный сход с орбиты удалось осуществить только в 7 случаях. Можно сказать, что по состоянию на 1976 год надежность данной операции составляла 9/12 = 0,75 для той технической системы, которая существовала в действительности, поскольку именно с её помощью удалось трижды доставить на Землю образцы лунного грунта, а на Луну – два автоматических Лунохода.
В рамках подготовки пилотируемой экспедиции на Луну в США в 1966-1968 годах тоже якобы осуществлялись полёты по похожих программах с помощью аппаратов серии «Сервейер». Только данной технике не ставилась задача доставки лунного грунта на Землю или управляемых аппаратов на поверхность Луны. Согласно официальным данным НАСА из 7 попыток «Сервейерам» шесть раз удалось успешно совершить манёвр схода с орбиты Луны. Итого, их надёжность для данного этапа составила 6/7 = 0,85714…
Я понимаю, что часть исследователей лунной аферы НАСА на этом месте будет сильно протестовать, поскольку считает полёты и успешные прилунения «Сервейеров» фикцией. Тем более, что эта программа была свернута в 1968 году – еще до начала пилотируемой программы «Аполлон»… Однако, как я обещал, мы всегда будем брать статистику в пользу НАСА. Поэтому для данного этапа мы откажемся от статистики по «Лунам», а будем использовать только официальную американскую. Будем считать, что процедуру схода с окололунной орбиты НАСА даже улучшило, использовав наработки по «Сервейерах». И пока советские «Луны» иногда продолжали разбиваться («Луна-15», «Луна-18»), у «Аполлонов» на данном этапе экспедиции никаких проблем не возникало.
Добавляем к шести успешным «Сервейерам» из семи еще шесть удачных экспедиций «Аполлонов» и получаем вероятность успешного схода с орбиты Луны 12/13 = 0,923…
Мягкое прилунение.
Можно ли говорить об успехе миссии посещения Луны, если во время посадки на Луну астронавты разобьются или же случится какая-либо другая критическая поломка? Был ли у НАСА запасной вариант спасения экипажа на такой случай?
Статистика мягких посадок автоматических аппаратов на Луну по состоянию на первую половину 70-х годов даже еще хуже, чем статистика выполнения сходов с окололунной орбиты. Для «Лун» это 7/12 = 0,58(3), а для «Сервейеров» – 5/7 = 0,714… Достаточно сказать, что «Лунам» мягкая посадка покорилась только с восьмой (!) попытки.
Баронам Мюнхгаузенам из НАСА, естественно, это удалось сразу с первого раза («Сервейер-1»). Потом, словно спохватившись, «Серверйер-2» разбивается, третий – садится, четвёртый – опять разбивается, пятый, шестой и седьмой – уже садятся на Луну без проблем. Или «садятся»…
Так или иначе, все специалисты чётко понимали, что данный момент – один из самых опасных и непредсказуемых этапов в такой экспедиции. Поэтому советская лунная программа пилотируемого посещения Луны предусматривала необходимость мягкой посадки на Луну первого корабля в полностью автоматическом режиме, после чего второй корабль (с одним космонавтом) должен был выполнять попытку прилунения в непосредственной близости от первого. Таким вот незамысловатым образом советские специалисты пробовали подстраховаться на случай критических повреждений второго корабля, если бы его посадка прошла слишком жестко или же корабль прилунился бы под таким углом, что старт с Луны стал бы невозможным. Естественно, пока первый корабль не прилунился бы успешно, попыток автоматических посадок на Луну первого (запасного) корабля нужно было выполнить соответствующее количество.
Во-вторых, советский посадочный лунный модуль должен был садиться в предварительно разведанное место, ориентируясь на Луноходы-радиомаяки. Оставить выбор места посадки космонавту, который имел очень ограниченный обзор поверхности Луны через крошечный иллюминатор, не представлялось разумным.
Если на Земле все старты пилотируемых космических кораблей происходят со специально подготовленных площадок, имеющих идеальную горизонталь, то на Луне добиться попадания всеми опорами посадочного модуля на относительно ровную площадку исключительно сложно. Несмотря на наличие телескопических посадочных опор у всех моделей космических аппаратов, предназначенных для обратного старта с Луны, никто не может гарантировать посадку на поверхность Луны в такую точку, где общий крен аппарата не будет превышать неких максимальных значений.
В-третьих, пилотируемые аппараты вертикального взлёта и посадки делали в те времена свои первые шаги. Защитники НАСА очень любят в качестве доказательства упоминать в этой связи британский истребитель-бомбардировщик «Харриер», принятый на вооружение в 1967 году. Однако, система управления при зависании этого и всех аналогичных самолётов в атмосфере кардинально отличается от технических условий для аналогичной задачи в вакууме! Достаточно сказать, что НАСА лишь раз провело стендовое испытание аналога лунного посадочного модуля, которое завершилось катастрофой. После этого больше никаких испытаний ни на Земле, ни на поверхности Луны не проводилось. Вместо этого НАСА утверждает о шести мягких посадках лунного модуля «Аполлона» на поверхность Луны из шести возможных. При этом ни до, ни после миссий «покорения» Луны эта система, а также её производные или части технических решений никогда не использовались…
В советской лунной программе мы видим разительно отличающийся подход к решению этой проблемы. Лунный посадочный модуль должен был совершать посадку на поверхность Луны в полностью автоматическом режиме, а доставляться к Луне – с помощью ракеты Н-1. И лишь только после того, как обе технические системы смогли бы выполнять поставленные задачи, планировались следующие шаги в подготовке лунной программы.
Кроме того, советский посадочный лунный модуль имел дублирование маршевого двигателя, да и сам этот двигатель разрабатывался с изменяемым вектором тяги, что давало существенный выигрыш в количестве топлива. Все допуски по отклонению центра масс советского аппарата в техническом задании были установлены на 3 см, в то время как американский лунный модуль красуется на всех схемах с баками, разнесёнными по разным углам конструкции! Да и сами баки лунного корабля у барона Мюнхгаузена даже не имели внутренних перегородок, затрудняющих плескание топлива. Каким образом в таком корабле можно динамически вычислять центр масс – никто объяснить не может.
При многократных включениях маршевого двигателя и двигателей ориентации в лунном модуле «Аполлона» в процессе выбора площадки для посадки топливо и окислитель вырабатываются неравномерно, что однозначно приводит к опрокидыванию этого аппарата при зависании на одном маршевом двигателе.
Лунный модуль, вернее его конструкция, сподвигла энтузиастов на такое количество интересных замечаний и выводов, что на эту тему впору писать отдельную научно-сатирическую книгу. К сожалению, эта работа не может вместить всю информацию по данной теме. Да и подходим мы к проблеме несколько с другой стороны. Поэтому ограничимся оценкой максимальной вероятности мягкого прилунения этого аппарата, к которому в среде скептиков прочно приклеилась кличка «пепелац» – как у фантастического летательного аппарата из фильма «Кин-дза-дза».
Для наших оценок нет ничего лучше и доказательнее, чем официальная статистика НАСА, согласно которой за всю историю их космонавтики на Луну собирались садиться 13 аппаратов (7 «Сервейеров» и 6 «Аполлонов»). Удачных мягких прилунений у них якобы получилось 11. Из этого имеем оценку надёжности этого этапа на уровне 11/13 = 0,846…