Как NASA показало Америке Луну

Если, по утверждению NASA, 36-килограммового рюкзака с системой жизнеобеспечения астронавту хватало на четыре часа, то Аполлон-16 должен был взять либо 8 комплектов, либо сменные системы, то есть еще 288 кг дополнительного груза. Таким образом, на совершающем посадку ЛЭМе было 949 кг лишнего веса. Я не берусь даже предположить, сколько в этом случае потребовалось дополнительного горючего для посадки, даже если допустить, что ничего больше на борт не бралось.

Суммарная разница в весе в итоге переваливала за тонну. Что здесь можно сказать? Видимо, очень много майлара пришлось соскрести!

Прочность

Как мы уже знаем, ЛЭМ состоял из двух отсеков. Герметичный верхний отсек осуществлял посадку всего агрегата на Луну с помощью большого реактивного двигателя, расположенного в нижнем негерметичном отсеке. Чтобы взлететь с Луны, верхний отсек отрывался от нижнего и возвращал астронавтов на орбиту, где их ожидал командный модуль.

ЛЭМ, похожий на большое уродливое насекомое, весь состоял из выступающих углов и плоских поверхностей. Любой первокурсник инженерной специальности знает, что герметичный летательный аппарат должен иметь сферическую форму, но «гению», который проектировал ЛЭМ, видимо, это было неведомо.

А ЛЭМ действительно был герметичным, и тому есть документальное свидетельство с Аполлона-11:

«Они поднялись по лестнице и протиснулись в «кабину», после чего загерметизировали салон» (20, с. 247).

На странице 160 «Иллюстрированной энциклопедии космических технологий» есть схема ЛЭМа в разрезе. Там хорошо видно, что он содержит как минимум одну большую плоскую панель размером приблизительно 90 см в ширину и 120 см в высоту. На другом фрагменте чертежа изображены ребра каркаса через каждые 15 см поверхности. Поскольку этот фрагмент достаточно типичен, я предполагаю, что и остальная часть конструкции ЛЭМа выполнена аналогичным образом. Олдрин писал про ребра ЛЭМа следующее:

«…очень неприятные коррозийные трещины покрывали алюминиевые, толщиной в бумагу, ребра каркаса ЛЭМа» (18, с. 178).

Поскольку несущий каркас, «ребра» автомобилей, кораблей и прочих структур всегда гораздо толще, чем их покрытие, можете себе представить толщину фюзеляжа.

Внутреннее давление ЛЭМа составляло 0,35 атм (0,37 кгс/ см2). Это минимальное давление, достаточное для долговременного поддержания жизнеспособности астронавтов. С этим расчетом, а также учитывая, что в 1 кв. м 10 000 кв. см, мы находим, что на фюзеляж действовало внутреннее давление, равное 3700 кгс/кв.м. Сравните это с давлением 150 кгс/кв. м, допустимым при проектировании пола в жилом доме, или 1000 кгс/кв. м, допустимым в коммерческих складах.

Это всего лишь означает, что каждое ребро должно выдержать давление нагрузки весом 500 кг. В проектировании такая нагрузка выражается максимальным сгибающим моментом, который измеряется в кгс х м. Для бруса (или ребра), имеющего опору на обоих концах и несущего нагрузку, формула выглядит так:

W × L/8, 

где W — нагрузка в килограммах, a L — пролет в метрах.

Таким образом, максимальный сгибающий момент для каждого ребра равен:

500 х 0,91 / 8 = 56,875 кгс х м, или 0,056875 кгс х мм.

Ограничительный момент, требуемый для поддержания этой нагрузки, вычисляется с помощью сопротивления сечения. Для этого надо разделить максимальный сгибающий момент на предел прочности материала. Я не знаю, какой именно сплав алюминия применялся для изготовления ЛЭМа (а ответов на мои запросы от NASA мне не дождаться никогда!), поэтому рискну предположить, что ребра толщиной с бумагу, о которых говорил Олдрин, сделаны из обычной стали с рабочим пределом прочности 15 кгс/кв. мм (я исхожу из того, что сплав алюминия наверняка менее прочный, чем сталь).

Таким образом, момент сопротивления сечения равен 0,056875 / 15 = 0,00379 куб. мм = 3,79 куб. см. В справочнике находим, что указанную нагрузку может выдержать ребро с угловым сечением 50 мм х 50 мм х 6 мм — его момент сопротивления как раз составляет 3,8 куб. см. Вы смогли бы назвать кусок металла толщиной в 6 мм «бумагой»? Олдрин тоже не смог бы! Очевидно, что ребра, о которых он писал, никогда не смогли бы выдержать нагрузку внутреннего давления, достаточного для обеспечения жизнедеятельности людей в космосе.

И последнее. Чуть выше я привел цитату, которая описывала, как астронавты «герметизировали салон». Затем они долго сверялись с бортовой инструкцией. И вот следующий абзац:

«Они сняли сапоги, стащили тяжелые рюкзаки, которые использовались для их жизнеобеспечения на Луне, открыли люк и выбросили их наружу вместе с помятыми пищевыми пакетами и заполненными мочеприемниками» (20, с. 247).