Текст книги "Пилотируемые полеты на Луну"
Автор книги: Иван Шунейко
Жанр:
Технические науки
сообщить о нарушении
Текущая страница: 21 (всего у книги 21 страниц)
В 08 ч 39 мин начало очередного периода отдыха астронавтов. «Земля растет на глазах» сказал Ю. Сернан. В этот момент расстояние до Земли было 167 000 км.
В 16 ч 03 мин астронавтов с трудом разбудили, дважды проиграв гимн США и марш ВМС.
В 19 ч 11 мин, когда корабль находился на расстоянии 47 000 км от Земли, была произведена единственная коррекция на трассе Луна – Земля, чтобы обеспечить полет по оси коридора входа в атмосферу. После коррекции траектории астронавты провели последние приготовления к посадке и заняли свои места в креслах.
В 21 ч 57 мин было произведено отделение командного ог служебного отсека. В 22 ч 11 мин командный отсек вошел в атмосферу на высоте 120 км.
В 22 ч 25 мин 19 декабря командный отсек корабля Apollo-17 совершил посадку на парашютах в Тихом океане в 4…5 км от авианосца «Тикондерога», примерно в 500 км к югу от острова Самоа (расчетная точка посадки 17°54' ю. ш. и 166° з. д.).
По уточненным данным экипаж корабля Apollo-17 доставил на Землю 113 кг различных образцов лунных пород. Полетом Apollo-17 завершаются экспедиции США на Луну в обозримом будущем. Теперь США готовятся к запуску весной 1973 г. орбитальной станции Skylab.
Крупные ОКС на орбитах искусственных спутников Земли позволят приобрести опыт и знания в использовании космической техники для улучшения жизни на Земле.
В ближайшем будущем состоится совместный космический полет организованный Советским Союзом и США.
Человек свершает первые шаги в исследованиях, которые, по-видимому, позволят найти смысл и наметить перспективные цели человеческого существования на Земле.
Рис 44.11 Место посадки лунного корабля Apollo-17 и три маршрута поездок на луноходе
Рис. 44.12 Район места посадки лунного корабля Apollo-17
Рис. 44.13. Астронавт Шмидт в районе Тавр-Литтров
Рис. 44.14. Исследование Луны у Северного Массива
Литература1. Reese D. R. Ground testing the Apollo vehicle. Control Eng., 1969,16, № 5. РЖ, 1969, 11.41.77
2. Dessaucy J. Apollo-10 repetition .generale du debarquement sur la Lune. Aviat. et astronaut., 1969, № 6, ЭИ АиР, 1969, № 38; РЖ, 1969, 11.41.61
3. Gapcynski J. P., Blackshear W. T„ Compton Н. R. Luar gravitational field as determined from Lunar Orbiter tracking data, AIAA Journal, 1969, 7, № 10, (ЭИ АиР, 1970, № 19)
4. Michelson I. Lunar mascon effects on orbits of Apollo type spacecraft. J. Spacecraft and Rockets, 1970, 7, № 1, (ЭИ АиР, 1970, № 32)
5. Sanders R. E., Vincent J. P., Maples Н. E. Engineering and operational experiences related to lunar—surface thermal—vacuum qualification of the Apollo extravehicular mobility unit. AIAA Paper № 69– 992, ЭИ АиР, 1970, № 9; РЖ, 1970, 4.41.152
6. Dugge Р. М., Саllihan J. C. Rendezvous navigation for the Apollo-7 mission. AIAA Paper № 68—1007, ЭИ АиР, 1969, № 25; РЖ, 1969, 6.41.216
7. Diamant L. S. Space rendezvous. Space/Aeronaut., 1969, 52, № 3, ЭИ АиР, 1970, № 24; РЖ, 1970, 5.41.94
8. Bennett F. Lunar descent and ascent trajectories. AIAA Paper №70-25 ЭИ АиР, 1970, № 31
9. Space suits for project Apollo. Space World, 1970, № G—7, ЭИ АиР, 1970, № 45; РЖ, 1971, 1.41.258
10. Apollo-6 unmanned mission. Aviat. Week and Space Technol., 1968, 88, №№ 5; 7; 15; 16; 18; (ЭИАиР, 1968, № 34); РЖ, 1968, 9.41.36—9.41.39, РЖ
11. Apollo-7 manned mission. Aviat. Week and Space Technol., 1968, 88, №.№ 26; 24; 23; 89, № 6, 7; Flight Internal, 1968, 94, №№ 3098; 3100; 3101; ЭИ АиР, 1969, № 1; РЖ, 1969, 2.41.37—2.41.54; РЖ, 1969, 5.41.22—5.41.52
12. The first manned Apollo flight. Flight Internal 1968, 94, № 3110, ЭИ, : АиР, 1969, № 14; РЖ, 1969, 5.41.35
13. Apollo-8 to orbit Moon. Flight Internal. 1968, 94, № 3115, ЭИ АиР, 1969, № 4; РЖ, 1969, 7.41.60—7.41.117
14. Apollo-9. Aviat. Week and Space Technol. 1969, 90, №№ 11; 12; 20; 21;19; Spaceflight, 1969, 11, № 7; Aerospace Daily, 1969, 36, № 33; Aviation mag., 1969, № 519, Space Age News, 1969, 12, № 8; ЭИ АиР, 1969, № 20, 48; РЖ, 1969, 8.41.31—8.41.43
15. Apollo-10. Aerospace Daily 1969, 36, № 40; 1969, 37, №№ 1; 16; 17; 22; 28; Aviation Week and Space Technol., 1969, 90, №№ 23; 25; 26; 24; 22; Interavia Air Letter, 1969, №№ 6745; 6747; 6751; 6758; 6760; 6763, ЭИ АиР, 1969, № 30; ЭИ АиР, 1970, № 8; РЖ, 1969, 10.41.62—10.41.77
16. Apollo-8. Apollo-9. Apollo-10. Weltraumfahrt, 1969, 20, № 1—2; (ЭИ АиР, 1969, № 38)
17. Apollo-11. Interavia Air Letters, 1969, №№ 6776; 6782; 6787; 6789; 6790; 6791; 6795; 6796; 6797; 6799; 6801; 6802; 6803; 6805; 6809; 6814; 6815 (ЭИ АиР, 1969, № 40); РЖ, 1970, 1.41.65—1.41.88; РЖ, 1970, 3.41.34– 3.41.36; РЖ, 1970, 5.41.47—5.41.55; РЖ, 1970, 6.41.26—6,41.32
18. Apollo-12. Flight Internal, 1969, 96, № 3164; «Interavia Air Letter», 1969, №№ 6866; 6880; 6892; Aviation Week and Space Technol., 1969, 91, №№ 19; 21; 22; 23; Aerospace Daily, 1969, 40, №№ 3; 4; 9; 12; 13; 17; 28, ЭИ АиР, 1970, № 12; РЖ, 1970, 4.41.12—4.41.49
19. Apollo-13. Interavia Air Letter, 1970, № 6965; 6980; 6982; 6984; 7013 «Aerospace Daily», 1970, 41, № 26; 42, № 44; Interavia, 1970, 25, № 5. ЭИ АиР, 1970, № 36; РЖ, 1970, 5.41.56—5.41.66; РЖ, 1970, 7.41.78—7.41.90; РЖ, 1970, 8.41.29—8.41.47; РЖ, 1970, 10.41.83—10.41.89; РЖ, 1970.1.41.2—11.4186; РЖ, 1971,3.41.29—3.41.32
20. NASA goes for lunar langing for Apollo-14. Aerospace D.aily, 1971, 47, № 22, ЭИ АиР, 1971, № 35; РЖ, 1971. 7.41.68
21. Fra Mauro. Flight Int., 1971, 99, № 3233. РЖ, 1971, 7.41.81
22. Apollo-14 stresses experiments, geology. Aviat. Week and Space Technol., 1971, 94, № 9. РЖ, 1971, 7.41.75
23. Fra Mauro explored. Flight Int., 1971, 99, № 3232. РЖ, 1971, 8.41.55
24. Varied experiments planned for Apollo-14. Aviation Week and' Space Technol. 1971, 94, № 4. РЖ, 1971, 8.41.50
25. Apollo-14 photos detail Fra Mauro terrain. Aviat Week and Space Technol., 1971, 94, № 8. РЖ, 1971, 8.41.51
26. Baker D. Apollo-14 a visit to Fra Mauro. Spaceflight, 1971, 13, № 6, ЭИ АиР, 1971, № 35; РЖ, 1971, 9.41.51
27. Fryer R. J. The Apollo-14 landing site. Spaceflight, 1970, 12, № 9, (ЭИ АиР, 1971, № 5)
28. NASA adds two more changes to Apollo command and service modules. Aerospace Daily, 1970, 45, № 3, РЖ, 1971, 2.41.158
29. Apollo-14 timetable. Flight Int., 1970, 98, № 3214, РЖ, 1971, 2.41.166
30. М Strickland Z. Apollo-14 plan include cart, new test gear. Aviat. Week and Space Technol., 1970, 93, № 17. РЖ, 1971, 3.41.129
31. Apollo-15. Aviation Week and Space Technology v. 95, №№ 1—8, 16, 19, i 23, 1971. Ineravia Air Lett, 1971, № 7359; Spaceflight 1971, v. 13, ;№№ 11, 12 Space Business daily, 1971, v. 58, № 11; Science News, 1971, v. 100, №№ 9, 10; ЭИ АиР, 1972, № 8.
Выводы
1. Программа Apollo, предпринятая с целью «высадить человека на Луну и возвратить его благополучно на Землю», была начата 25 мая 1961 г. и завершена в декабре 1972 г.
2. По программе Apollo выполнено 6 полетов с посадкой на Луну Apollo-11, 12, 14, 15, 16 и 17.
В полете Apollo-13 в результате взрыва, происшедшего в служебном отсеке, посадка на Луну стала невозможной и для спасения экипажа потребовалось аварийное возвращение корабля на Землю.
3. Посадки лунных кораблей, за исключением Apollo-15 и 17 осуществлены в экваториальной зоне Луны, в точках с координатами:
Apollo-11, 0°41'15'' с. ш. 23°26' в. д. Море Спокойствия
Apollo-12, 3,03° ю. ш., 23,416° з. д. северо-западнее кратера Фра Мауро.
Apollo-14, 3°40'27" ю. ш., 17°27'58" з. д. севернее кратера Фра Мауро.
Apollo-15, 26°04'54" с. ш. 3°39'30" в. д. Апеннины.
Apollo-16, 9°00'01" ю. ш., 15°30'59" в. д. в районе кратера Декарта.
Apollo-17, 20°9'41" с. ш. и 30°45'25,9" в. д., район Тавр Литтров.
4. Экипажи лунных кораблей на поверхности Луны работали в общей сложности 150 чел-ч; установили на Луне 6 комплектов научной аппаратуры, занимались научными наблюдениями, собрали и доставили на Землю около 400 кг различных образцов лунных пород, привезли снятые на Луне детали с автоматической станции Surveyor-3; путешествовали по Луне пешком и на луноходе.
5. Для осуществления цели программы Apollo была принята схема полета со встречей на орбите ИСЛ, требующая ракету-носитель меньшего стартового веса, чем в случае прямого полета на Луну.
6. Программа Apollo потребовала решения целого ряда новых научно-технических проблем в области космонавтики..
Создана космическая система Saturn V Apollo со стартовым весом 2700—2950 г, выводящая полезную нагрузку на орбиту ИСЗ 130…138 г и на траекторию полета к Луне 45 т, корабль Apollo для экипажа из трех человек и лунный корабль, осуществляющий посадку на Луну с двумя астронавтами. Разработаны надежные и эффективные двигатели: ЖРД F-1 с тягой 680…850 т; ЖРД J-2 на жидком водороде и жидком кислороде с тягой 104 т; ЖРД с тягой 9760 кг и многократным включением; посадочный ЖРД с дросселируемой тягой от номинальной 4760 кг до минимальной 476 кг; ЖРД взлетной ступени с тягой 1590 кг, и различные ЖРД для реактивной системы управления.
7. Полеты на Луну продемонстрировали правильное решение проблемы распределения функций между человеком и автоматом в системе управления и навигации корабля Apollo, разработанной Приборной лабораторией Массачусетского технологического института. Астронавтам поручен контроль за работой автоматической системы управления,ее настройка и регулировка. На критических этапах полета при причаливании, стыковке, посадке на Луну и в других сложных и аварийных ситуациях астронавт управляет кораблем вручную. Хороший обзор из кабины командного отсека и лунного корабля обеспечивает эффективное ручное управление при стыковке и посадке на Луну, позволяя с целью увеличения надежности свести к минимуму использование электроники.
8. На корабле Apollo в системах управления и навигации командного отсека и лунного корабля был впервые в практике летательных аппаратов применен ЦАП. Анализ результатов полетов показал хорошее совпадение предсказанных и фактически наблюдаемых процессов управления, поведение угловой ошибки ориентации, отклонений ЖРД на кардане и ошибки поперечной скорости. ЦАП во многих отношениях превосходит аналоговую систему, он не только обеспечивает требуемые динамические характеристики, но и обладает свойствами, недоступными для аналоговой системы. К этим свойствам относятся оценка ориентации и коррекция эксцентриситета вектора тяги, автоматическое изменение коэффициентов усиления по мере выгорания топлива, возможность осуществления различных режимов управления ориентацией и стабилизации.
9. Управление траекторией полета космической системы Saturn V Apollo на разных этапах осуществляется различными методами. При выводе корабля Apollo на орбиту ожидания управление ракетой-носителем Saturn V осуществляется адаптационным методом. Он прост по идее, легок в описании; уравнения управления траекторией и отключения двигателя инвариантны к изменениям задач, характеристик управляемого объекта и удовлетворяют требованиям общности метода.
Однако идеальное решение задачи управления, состоящее в том, чтобы по существующим начальным и желаемым конечным условиям определить оптимальную траекторию и управлять направлением тяги так, чтобы эту оптимальную траекторию реализовать, оказалось непрактичным.
Поэтому методом вариационного исчисления заранее определяют семейство ожидаемых для данного объекта и данного этапа полета траекторий. Для решения задачи управления применяют численные методы криволинейной аппроксимации. Управляющие команды и момент отключения двигателя вычисляются как полиномы координат положения, скорости, ускорения и времени.
В плотных слоях атмосферы основная задача управления полетом ракеты-носителя Saturn V заключается в стабилизации, уменьшении нагрузок на упругую и аэродинамически неустойчивую ракету, никаких компенсаций возмущений отклонением вектора тяги не производится, чтобы не тормозить ракету. На этапе работы первой ступени S-IC осуществляется гравитационный поворот и программа управления вычисляется как полином только времени. За пределом плотных слоев атмосферы после сброса системы аварийного спасения во время работы ступеней S-II и S-IVB главной задачей управления является точное выполнение требуемых параметров полета в конце активного участка траектории. Полет ракеты осуществляется по оптимальной траектории, требующей минимального расхода топлива, управляющие команды вычисляются итерационным методом.
Результаты полетов к Луне кораблей Apollo-8, 10, 11…17 доказывают что такими методами управления достигается хорошая прицельная точность траектории полета к Луне, не требующая дополнительной коррекции, кроме специальной для превращения траектории свободного возвращения в гибридную.
Большинство орбитальных маневров корабля Apollo – зывод на орбиту ИСЛ, переход на круговую орбиту ИСЛ и на траекторию снижения на Луну, а также переход с орбиты ИСЛ на траекторию возвращения к Земле и коррекция траектории – выполняются на основе принципа об импульсном изменении скорости, считая начальную и конечную орбиты коническими сечениями. Такой принцип управления упрощает расчет и выполнение маневра.
10. Все без исключения осуществленные посадки лунного корабля на Луну доказали, что только ручное пилотирование кораблем может обеспечить на последних этапах выбор места посадки и надежную и безопасную посадку на Луну.
11. Разработанный метод осуществления посадки лунного корабля с двумя коридорами входа при параметрах полета в дальнем коридоре (высота над поверхностью Луны 2,3 км., горизонтальная скорость 550 км/ч, вертикальная скорость 45 м/сек) и в ближнем коридоре (высота 150 м, скорость по траектории 74 км/ч) делает управление заходом на посадку лунного корабля похожим на управление самолетом, а вертикальное прилунение похоже на посадку вертолета. При таких летных характеристиках лунного корабля можно, по-видимому, считать пилотирование при посадке на Луну не сложным. Единственным фактором, затрудняющим посадку, является облако лунной пыли, поднимаемое струёй выхлопных газов из ЖРД, и посадку приходится осуществлять с высоты ~30 м «вслепую», по приборам.
12. Лунный скафандр оказался недостаточно совершенным и требует доработки. Он имеет ограниченную подвижность, ненадежные соединения гермошлема и перчаток с оболочкой, допускающие утечку кислорода.
13. Действительная надежность, безопасность экипажа и вероятность выполнения полета космической системы Saturn V Apollo оказались ниже требуемых проектом безопасности экипажа 0,999 и вероятности осуществления полета 0,964.
14. Пилотируемые полеты на Луну, осуществляемые с помощью баллистической ракетной техники одноразового использования, требуют больших затрат. В Space Letter NASA от 1 сентября 1970 г. сообщалось, что «Первая посадка на Луну по программе Apollo корабля Apollo-11 обошлась в 19,3 млрд. долл, каждый следующий полет стоит 2 млрд. долл » По сравнению с финансовыми затратами на полеты результаты, полученные космогонической наукой, относительно невелики, никаких крупных открытий, позволяющих создать новую теорию происхождения Луны, Земли или Солнечной системы, пока не сделано.
15. Полеты на Луну по программе Apollo доказали, что человек может летать в Дальний космос и на Луну, жить на Луне и работать, заниматься научными исследованиями и путешествовать по Луне пешком и на луноходе.
16. Современная космическая техника одноразового использования тормозит дальнейшее развитие космонавтики, так как потребное финансирование на перспективные программы превосходит возможности бюджетных ассигнований.
17. Космическая стратегия США основывается на создании новой космической техники многоразового использования, которая будет экономически более эффективной, более надежной и безопасной. Главным элементом новой техники будет орбитальный самолет который положит начало возникновению космической авиации.
18. Космическая авиация это ключ к дальнейшему прогрессу космонавтики. Космическая авиация сделает космические полеты, по принципам и эксплуатации близкими к полетам транспортной авиации. Космические полеты станут частыми и регулярными, с большим числом пассажиров, безопасными, надежными и дешевыми.
19. Создание орбитального самолета в связи с завершением программы Apollo стало главной национальной космической программой США.
Заключение
В 1972 г. исполнилось 15 лет со дня запуска Советским Союзом первого в мире искусственного спутника Земли.
Полет Юрия Алексеевича Гагарина, открывший дорогу человеку в космическое пространство, является поворотным пунктом в истории цивилизации, с этого момента началось завоевание человеком космических пространств Вселенной.
Полеты американских астронавтов на Луну по программе Apollo доказали, что человек может жить и работать в Дальнем космосе и на Луне.
Теперь нельзя сомневаться в осуществлении предвидения К. Э. Циолковского, что «Человечество ....сначала робко проникнет за пределы атмосферы, а затем завоюет себе все околосолнечное пространство».
Однако современная космическая техника одноразового использования, с помощью которой были сделаны первые успехи в завоевании космического пространства, тормозит дальнейшее развитие космонавтики.
Большая долговременная орбитальная космическая станция не может быть эффективно использована, если ее обеспечение будет базироваться на баллистической технике.
Поэтому должна быть создана новая космическая техника, основанная на фундаментальном изменении принципов космического полета, экономически более эффективная, могущая обеспечить многократные и регулярные, безопасные, надежные и дешевые космические полеты.
В связи с окончанием программы Apollo главной задачей в области перспективного развития космонавтики становится создание космической транспортной системы многократного применения – орбитального самолета для челночных полетов Земля – Орбитальная станция – Земля.
Полеты первого варианта такой системы NASA планирует начать в 1976 г.
