Лунная орбитальная встреча ( LOR ) — это процесс высадки людей на Луну и возвращения их на Землю. Он использовался в миссиях программы «Аполлон» в 1960-х и 1970-х годах. В миссии LOR основной космический корабль и меньший лунный посадочный модуль отправляются на лунную орбиту . Затем лунный посадочный модуль независимо спускается на поверхность Луны, в то время как основной космический корабль остается на лунной орбите. После завершения миссии там посадочный модуль возвращается на лунную орбиту для встречи и повторной стыковки с основным космическим кораблем, затем сбрасывается после передачи экипажа и полезной нагрузки. Только основной космический корабль возвращается на Землю. [1]
Впервые встреча на лунной орбите была предложена в 1919 году украинским инженером Юрием Кондратюком [ 2] как наиболее экономичный способ отправки человека в путешествие туда и обратно на Луну. [3]
Самый известный пример — командно-служебный модуль (CSM) и лунный модуль (LM) проекта «Аполлон», где они оба были отправлены в транслунный полет в одной ракетной колонне. Однако варианты, в которых посадочные модули и основные космические аппараты путешествуют отдельно, такие как планы посадки на Луну, предложенные для Shuttle-Derived Heavy Lift Launch Vehicle , Golden Spike и Chinese crewed attempt 2029/2030 , также считаются встречами на лунной орбите.
Главным преимуществом LOR является экономия полезной нагрузки космического корабля, поскольку топливо, необходимое для возвращения с лунной орбиты обратно на Землю, не нужно нести мертвым грузом вниз на Луну и обратно на лунную орбиту. Это имеет мультипликативный эффект, поскольку каждый фунт "мертвого веса" топлива, используемого позже, должен быть приведен в движение большим количеством топлива раньше, а также потому, что увеличенное количество топлива требует большего веса бака. Результирующее увеличение веса также потребует большей тяги для посадки на Луну, что означает более крупные и тяжелые двигатели. [4]
Еще одним преимуществом является то, что лунный модуль может быть спроектирован именно для этой цели, а не требовать, чтобы основной космический корабль также был приспособлен для лунной посадки. Наконец, второй набор систем жизнеобеспечения, который требуется лунному модулю, может служить резервом для систем основного космического корабля.
В 1962 году сближение на лунной орбите считалось рискованным, поскольку сближение в космосе не было достигнуто даже на околоземной орбите. Если бы ЛМ не смог достичь CSM, два астронавта оказались бы в затруднительном положении без возможности вернуться на Землю или пережить повторный вход в атмосферу . Сближение было успешно продемонстрировано в 1965 и 1966 годах в шести миссиях проекта Gemini [Примечание 1] с помощью радара и бортовых компьютеров. Оно также было успешно выполнено в каждом из восьми раз, когда оно было опробовано в миссиях Apollo. [Примечание 2]
Когда в 1961 году стартовала программа посадки на Луну «Аполлона», предполагалось, что для взлета с лунной поверхности и возвращения на Землю будет использоваться трехместный командно-служебный модуль (CSM). Поэтому его пришлось бы посадить на Луну с помощью более крупной ракетной ступени с опорными стойками, что привело бы к отправке на Луну очень большого космического корабля (свыше 100 000 фунтов (45 000 кг)).
Если бы это было сделано прямым подъемом (на одной ракете-носителе ), то требуемая ракета должна была бы быть чрезвычайно большой, в классе Nova . Альтернативой этому было бы рандеву на орбите Земли , в котором две или более ракет класса Saturn запускали бы части полного космического корабля, которые бы встречались на орбите Земли перед отправлением на Луну. Это, возможно, включало бы отдельно запущенную ступень отправления с Земли или потребовало бы дозаправки на орбите пустой ступени отправления.
Вернер фон Браун и Хайнц-Герман Келле из Армейского агентства по баллистическим ракетам представили руководителям НАСА, включая Эйба Сильверстайна , возможность встречи на лунной орбите как вариант эффективного достижения Луны в декабре 1958 года. [5] В 1959 году Конрад Лау из отдела астронавтики Chance-Vought руководил полным планом миссии с использованием встречи на лунной орбите, который затем был отправлен Сильверстайну в НАСА в январе 1960 года. Том Долан , работавший на Лау, был отправлен, чтобы объяснить предложение компании инженерам и руководству НАСА в феврале 1960 года. [6] [5] Затем эта альтернатива была изучена и продвинута Джимом Чемберлином и Оуэном Мейнардом из Космической целевой группы в ранних исследованиях осуществимости программы «Аполлон» 1960 года. [7] Этот режим позволял одному Сатурну V запустить CSM на Луну с меньшим лунным экскурсионным модулем (LEM). [Примечание 3] Когда объединенный космический корабль достигает лунной орбиты , один из трех астронавтов остается с CSM, в то время как двое других входят в LEM, отстыковываются и спускаются на поверхность Луны. Затем они используют подъемную ступень LEM, чтобы присоединиться к CSM на лунной орбите, затем сбрасывают LEM и используют CSM для возвращения на Землю. Этот метод был представлен вниманию заместителя администратора NASA Роберта Симанса инженером Исследовательского центра Лэнгли Джоном К. Хоуболтом , который возглавлял команду по его разработке.
Помимо необходимости в меньшей полезной нагрузке, возможность использовать лунный посадочный модуль, разработанный специально для этой цели, была еще одним преимуществом подхода LOR. Конструкция LEM давала астронавтам четкий обзор места посадки через смотровые окна примерно в 4,6 метрах (15 футов) над поверхностью, в отличие от нахождения на спине в посадочном модуле командного модуля, по крайней мере в 40 или 50 футах (12 или 15 м) над поверхностью, имея возможность видеть ее только через телевизионный экран.
Разработка LEM в качестве второго пилотируемого транспортного средства обеспечила дополнительное преимущество избыточных критических систем (электропитание, жизнеобеспечение и двигательная установка), что позволило использовать его в качестве «спасательной шлюпки», чтобы поддерживать жизнь астронавтов и безопасно доставлять их домой в случае критического отказа системы CSM. Это было предусмотрено как непредвиденный случай, но не было включено в спецификации LEM. Как оказалось, эта возможность оказалась бесценной в 1970 году, спасая жизни астронавтов Apollo 13 , когда взрыв кислородного бака вывел из строя служебный модуль.
Доктор Джон Хуболт не позволил бы игнорировать преимущества LOR. Будучи членом Руководящей группы лунной миссии, Хуболт изучал различные технические аспекты космического рандеву с 1959 года и был убежден, как и несколько других в Исследовательском центре Лэнгли , что LOR был не только наиболее осуществимым способом добраться до Луны до конца десятилетия, но и единственным способом. Он неоднократно сообщал о своих выводах в NASA, но был твердо уверен, что внутренние целевые группы (которым он делал презентации) следовали произвольно установленным «основным правилам». По словам Хуболта, эти основные правила ограничивали мышление NASA о лунной миссии и приводили к исключению LOR до того, как она была справедливо рассмотрена. [9]
В ноябре 1961 года Хуболт предпринял смелый шаг, пропустив надлежащие каналы и написав личное письмо на девяти страницах непосредственно заместителю администратора Роберту С. Симансу . «Нечто вроде гласа в пустыне», — протестовал Хуболт против исключения LOR. «Хотим ли мы отправиться на Луну или нет?» — спросил инженер из Лэнгли. «Почему Nova, с ее громоздкими размерами, просто принята, и почему гораздо менее грандиозная схема, включающая рандеву, подвергается остракизму или ставится в оборону? Я полностью осознаю, что связываться с вами таким образом несколько нетрадиционно», — признал Хуболт, «но поставленные на карту вопросы достаточно важны для всех нас, чтобы был оправдан необычный курс». [10] [11]
Симансу потребовалось две недели, чтобы ответить на письмо Хуболта. Заместитель администратора согласился, что «было бы крайне вредно для нашей организации и страны, если бы наш квалифицированный персонал был неоправданно ограничен ограничительными инструкциями». Он заверил Хуболта, что в будущем НАСА будет уделять больше внимания LOR, чем до сих пор.
В последующие месяцы NASA так и поступило, и к удивлению многих как внутри, так и за пределами агентства, LOR быстро стал фаворитом. Несколько факторов решили вопрос в его пользу. Во-первых, росло разочарование в идее прямого восхождения из- за времени и денег, которые потребовались бы для разработки ракеты Nova диаметром 50 футов (15 м) по сравнению с диаметром Saturn V 33 фута (10 м) . Во-вторых, росли технические опасения по поводу того, как относительно большой космический корабль, требуемый для сближения на околоземной орбите, сможет маневрировать для мягкой посадки на Луну. Как объяснил один инженер NASA, изменивший свое мнение:
Бизнес по прицеливанию этой штуки на Луну на самом деле не имел удовлетворительного ответа. Лучшее в LOR было то, что он позволял нам построить отдельный аппарат для посадки.
Первой крупной группой, изменившей свое мнение в пользу LOR, была Космическая целевая группа Роберта Гилрута , которая все еще находилась в Лэнгли, но вскоре должна была переехать в Хьюстон в качестве Центра пилотируемых космических кораблей . Второй, которая перешла на сторону, была команда Вернера фон Брауна в Центре космических полетов Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама . Эти две влиятельные группы, вместе с инженерами, которые изначально разработали план в Лэнгли, убедили ключевых должностных лиц в штаб-квартире НАСА, в частности администратора Джеймса Уэбба , который придерживался идеи прямого восхождения, что LOR был единственным способом приземлиться на Луну к 1969 году. Уэбб одобрил LOR в июле 1962 года. [12] Решение было официально объявлено на пресс-конференции 11 июля 1962 года. [13] Научный советник президента Кеннеди, Джером Визнер , оставался решительным противником LOR. [14] [9]
В 5-м эпизоде телевизионного мини-сериала 1998 года « С Земли на Луну » рассказывается о первой попытке Джона Хоуболта убедить НАСА принять LOR для программы «Аполлон» в 1961 году и прослеживается развитие лунного модуля вплоть до его первого пилотируемого испытательного полета, Apollo 9 , в 1969 году. Эпизод назван в честь лунного модуля Apollo 9.
В статье использованы материалы, являющиеся общественным достоянием, с веб-сайтов или документов Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства .
