Краткая история программы «Аполлон»

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.