Лунный модуль

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Лунный модуль LM-11 миссии Аполлон-16. Лунный автомобиль был выгружен из отсека справа от лестницы

Лунный модуль корабля «Аполлон» (LM, также известный как LEM (Lunar Excursion Module), — посадочный модуль, часть корабля «Аполлон», построенный для американской программы «Аполлон» компанией Grumman Corporation для экипажа из двух человек с целью доставки с лунной орбиты на поверхность Луны и обратно. Шесть таких модулей совершили успешную посадку на Луну в 1969—1972 годах.

В каком-то смысле это был первый в мире истинно космический корабль, поскольку он был способен перемещаться только в космосе, не был конструктивно и аэродинамически приспособлен к полёту в атмосфере Земли.

Его разработка сталкивалась с несколькими препятствиями, что задержало его первый беспилотный полёт на срок около десяти месяцев, а его первый пилотируемый полёт примерно на три месяца. Несмотря на это, в конце концов данный модуль стал самым надёжным компонентом системы «Аполлон»/«Сатурн» и значительно превышал её проектные требования, что было задействовано для поддержания жизнеобеспечения и двигательных ресурсов, позволив спасти астронавтов после взрыва и отказа систем служебного модуля в полёте «Аполлона-13».

Модуль состоит из двух ступеней. Посадочная ступень, оборудованная самостоятельной двигательной установкой и шасси, используется для снижения лунного корабля с орбиты Луны и мягкой посадки на лунную поверхность, и также служит стартовой площадкой для взлётной ступени. Взлётная ступень, с герметичной кабиной для экипажа и самостоятельной двигательной установкой, после завершения исследований стартует с поверхности Луны и на орбите стыкуется с командным отсеком. Разделение ступеней осуществляется при помощи пиротехнических устройств.

Масса лунного модуля при полете «Аполлона-11» составляла 15 тонн, из которых 10,5 тонны приходилось на топливо. Высота составляла 7 м, диаметр — 4,3 м[1][2][3].

Для тренировки экипажа по ручному управлению модулем был разработан тренажёр, способный на Земле создать условия пребывания в поле тяготения Луны.

Взлётная ступень[править | править код]

Взлётная ступень лунного модуля имеет три основных отсека: отсек экипажа, центральный отсек и задний отсек оборудования. Герметизируются только отсек экипажа и центральный отсек, все остальные отсеки лунного корабля негерметизированы. Объём герметической кабины 6,7 м³, давление в кабине 0,337 кг/см², атмосфера — чистый кислород[4].

Высота взлётной ступени 3,76 м, диаметр 4,3 м. Конструктивно взлётная ступень состоит из шести узлов: отсек экипажа, центральный отсек, задний отсек оборудования, связка крепления ЖРД, узел крепления антенн, тепловой и микрометеорный экран. Отсек экипажа имеет вид цилиндра с горизонтальной осью (диаметр 2,35 м, длина 1,07 м, объём 4,6 м³) полумонококовой конструкции из хорошо сваривающихся алюминиевых сплавов.

Два рабочих места для астронавтов оборудованы пультами управления и приборными досками, системой привязи астронавтов (они располагались стоя), двумя окнами переднего обзора, окном над головой для наблюдения за процессом стыковки, телескопом в центре между астронавтами. Для выхода на поверхность Луны производилась полная разгерметизация кабины, так как шлюзовая камера отсутствовала. Срок автономного существования модуля (ограниченный, в первую очередь, ресурсом систем жизнеобеспечения и электропитания) составлял порядка 75 часов.

Характеристики взлётной ступени
Кабина лунного модуля. Непосредственно под рабочим местом пилота — люк для выхода на поверхность Луны

Посадочная ступень[править | править код]

Посадочная ступень лунного модуля в виде крестообразной рамы из алюминиевого сплава несёт на себе в центральном отсеке двигательную установку с посадочным ЖРД фирмы STL[5].

В четырёх отсеках, образованных рамой вокруг центрального отсека, установлены топливные баки, кислородный бак, бак с водой, бак с гелием, электронное оборудование, подсистема навигации и управления, посадочный радиолокатор и аккумуляторы.

Четырёхногое раскладное шасси, установленное на посадочной ступени, поглощает энергию удара при посадке корабля на поверхность Луны разрушающимися сотовыми патронами, установленными в телескопических стойках ног шасси; дополнительно удар смягчается деформацией сотовых вкладышей в центрах посадочных пят. Три из четырёх пят снабжены гибким металлическим щупом, направленным вниз и раскрывающимся наподобие рулетки, сигнализирующим экипажу момент выключения ЖРД при контакте с лунной поверхностью (синяя лампа «lunar contact»). Шасси находятся в сложенном состоянии до отделения лунного корабля от командного отсека; после отделения по команде экипажа лунного корабля пиропатроны перерезают чеки у каждой ноги и под действием пружин шасси выпускается и становится на замки. Так же как взлётная ступень, посадочная ступень окружена тепловым и микрометеорным защитным экраном из многослойного майлара и алюминия. Высота посадочной ступени 3,22 м, ширина (без шасси) 4,3 м.

Характеристики посадочной ступени:

  • Масса, включая топливо: 10 334 кг.
  • Запас воды: 1 бак, 151 кг.
  • Масса горючего и окислителя: 8165 кг.
  • Тяга двигателя: 45,04 кН, дросселирование 10—60 % от полной тяги.
  • Компоненты топлива: Тетраоксид азота/аэрозин-50.
  • Бак наддува: 1 × 22 кг бак, газ наддува — гелий, давление 10,72 кПа.
  • Удельный импульс: 3,05 км/с (311 секунд).
  • Характеристическая скорость посадочной ступени (дельта-v): 2470 м/с.
  • Батареи: 4 (на Аполлонах 9—14) или 5 (на Аполлонах 15—17) 28—32 В, 415 А·ч, серебряно-цинковые, масса каждой 61,2 кг.

Система управления[править | править код]

Система управления лунным модулем корабля «Аполлон» состояла из следующих основных компонентов[6][7]:

  • аварийная подсистема наведения;
  • гиростабилизатор;
  • телескоп выставки гироплатформы;
  • радиолокаторы встречи и посадки[8];
  • рукоятки ручного управления аппаратом;
  • пульт управления и индикации;
  • преобразователи «аналог-код»;
  • БЦВМ;
  • преобразователи «код-аналог»;
  • телеметрия и служба времени;
  • программное устройство двигателей;
  • двигатели подъёма, посадки и стабилизации;
  • индикаторы ориентации и угловых скоростей;
  • указатель горизонтальной скорости;
  • аварийная сигнализация.

Посадка и взлёт[править | править код]

Посадка[править | править код]

Сначала лунный модуль раздвигал посадочное шасси, остыковывался от орбитального, отлетал на 3 километра, располагался в пространстве так, что астронавты находились лицом к поверхности Луны, ногами в сторону движения модуля. То есть для астронавтов поверхность Луны «пролетала» снизу вверх. Позже он переходил на посадочную орбиту, а потом включал двигатель и сходил с орбиты. Далее модуль производил вращение — астронавты располагались спиной к Луне и по прежнему ногами в сторону движения модуля. Для совершения посадки лунный модуль становился вертикально, и астронавты, соответственно, позиционировались ногами к поверхности Луны. Когда щупы касались поверхности, двигатель можно было выключать, и корабль приземлялся.

Взлёт[править | править код]

После нахождения на Луне взлётная ступень отделялась от посадочной, включала свой двигатель, выходила на орбиту и стыковалась с орбитальным кораблём. Астронавты переходили из взлётной ступени в командный модуль и переносили образцы лунного грунта. Позже из взлётной ступени стравливался воздух, и она отстыковывалась. После того, как орбитальный корабль улетал, взлётная ступень включала двигателя, сходила с орбиты и разбивалась об Луну.

Полёты лунных модулей[править | править код]

Модуль Дата Полёт Масса, кг NSSDC_ID NORAD ID Примечание
LTA-10R 9 ноября 1967 года «Аполлон-4» макет
LM-1 22 января 1968 года «Аполлон-5» 1968-007B 3107
LM-2 не летал Национальный музей воздухоплавания и астронавтики, Вашингтон
LTA-2R 4 апреля 1968 года «Аполлон-6» макет
LTA-B 21 декабря 1968 года «Аполлон-8» 9026,0 весовой макет
LM-3 3 марта 1969 года «Аполлон-9» 1969-018D 3780
LM-4 18 мая 1969 года «Аполлон-10» 13 941,0 1969-043C 3948
LM-5 16 июля 1969 года «Аполлон-11» 15 065,0 1969-059C 4041 Первая посадка на Луну
LM-6 14 ноября 1969 года «Аполлон-12» 15 116,0 1969-099C 4246 Пробыл на Луне 2 дня
LM-7 11 апреля 1970 года «Аполлон-13» 15 196,0 1970-029C - Из-за взрыва служебного модуля посадки не было, двигатель использовался для коррекции траектории возращения на Землю
LM-8 31 января 1971 года «Аполлон-14» 15 277,0 1971-008C 4905
LM-9 не летал Космический центр Кеннеди (Центр Аполло-Сатурн-5) мыс Канаверал
LM-10 26 июля 1971 года «Аполлон-15» 16 434,0 1971-063C 5366 Пробыл на Луне 3 дня, доставил первый Лунный автомобиль
LM-11 16 апреля 1972 года «Аполлон-16» 16 428,0 1972-031C 6005
LM-12 17 декабря 1972 года «Аполлон-17» 16 448,0 1972-096C 6307 Последний полёт по программе
LM-13 не летал Музей авиации, Лонг-Айленд, Нью-Йорк.
LM-14 не летал Институт Франклина, Филадельфия
LM-15 не летал Недостроен, разобран

Иллюстрации[править | править код]

Ссылки[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. Левантовский, 1970, с. 272.
  2. Техническое описание Лунного модуля и его подсистем. Документ NASA
  3. Apollo Lunar Module News Reference, 1974.
  4. Johnston, Richard S., Michel, Edward L., Smith, George B., Jr. Gaseous Environment Considerations and Evaluation Programs Leading to Spacecraft Atmosphere Selection / Технический отчёт НАСА NASA-TN-D-2506. 1 января 1965 года
  5. Технический отчёт по НИОКР ЖРД посадки (LMDE). TRW Systems
  6. Горелик А. Л., Бутко Г. И., Белоусов Ю. А. Бортовые вычислительные машины. — М.: Машиностроение, 1975. — 204 с.
  7. Бутко Г. И., Ивницкий В. А., Порывкин Ю. П. Оценка характеристик систем управления летательными аппаратами. — М.: Машиностроение, 1983. — 272 с.
  8. Справочник по радиолокации. Т. 3. Радиолокационные устройства и системы. — М., Советское радио, 1979. — с. 462—473

Литература[править | править код]

  • Apollo Lunar Module News Reference (англ.). — New York: Grumman Aerospace Corporation, 1974.
  • Kelly, Thomas J. (2001). Moon Lander: How We Developed the Apollo Lunar Module (Smithsonian History of Aviation and Spaceflight Series). Smithsonian Institution Press. ISBN 1-56098-998-X.
  • Baker, David (1981). The History of Manned Space Flight. Crown Publishers. ISBN 0-517-54377-X
  • Brooks, Courtney J., Grimwood, James M. and Swenson, Loyd S. Jr (1979) Chariots for Apollo: A History of Manned Lunar Spacecraft NASA SP-4205.
  • Sullivan, Scott P. (2004) Virtual LM: A Pictorial Essay of the Engineering and Construction of the Apollo Lunar Module. Apogee Books. ISBN 1-894959-14-0
  • Stoff, Joshua. (2004) Building Moonships: The Grumman Lunar Module. Arcadia Publishing. ISBN 0-7385-3586-9
  • Stengel, Robert F. (1970). Manual Attitude Control of the Lunar Module, J. Spacecraft and Rockets, Vol. 7, No. 8, pp. 941—948.
  • Левантовский В. И. Механика космического полета в элементарном изложении. — М.: Наука, 1970. — 492 с.