Космонавтика

Первое посещение луны

Чуть более 40 лет назад, точнее 20 июля 1969 г., произошло величайшее событие: два члена экипажа американского космического корабля "Аполлон-11" впервые в истории человечества совершили посадку на Луну. Это выдающееся научно-техническое достижение с годами утрачивает национальную окраску и становится достоянием всех землян.

После успешного запуска первого искусственного спутника Земли*, космического полета Юрия Гагарина американцы поставили перед собой цель - любой ценой взять реванш в освоении Вселенной, вернуть гордость народа за свою державу и ее авторитет.

20 апреля 1961 г. президент США Джон Кеннеди в служебной записке к вице-президенту Линдону Джонсону просит ответить на следующие вопросы: "Есть ли у нас шанс обойти Советы, выведя лабораторию в космос, или совершить полет вокруг Луны, или посадить ракету на Луну, или послать на Луну и обратно ракету с человеком? Есть ли еще какая-нибудь космическая программа, которая обещает впечатляющие результаты и где мы могли бы победить?" Линдон Джонсон, ярый сторонник проекта высадки американцев на Луну, немедленно провел консультации с представителями Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА), Министерства обороны, других ведомств и, наконец, с Вернером фон Брауном** (19I2-I977), который давно мечтал организовать и осуществить лунную экспедицию, регулярно возвращаясь к ее расчетам. Вскоре, убедительно обосновав свое мнение на этот счет, он заявил: "У нас есть прекрасная возможность опередить Советы и первыми высадить экипаж на Луну... Выполняя напряженную интенсивную программу, мы сможем осуществить поставленную задачу в 1967 - 1968 гг.".

На эти цели США выделили гигантские средства. Организационно-техническое руководство лунной миссией было возложено на НАСА. В итоге выход на поверхность естественного спутника Земли предполагалось осуществить двум астронавтам, так как не было уверенности, что один человек справится с психологической нагрузкой, выйдя на пустынную, безмолвную и безвоздушную поверхность огромного небесного тела, а также опасались нештатной ситуации.

Много интеллектуальных сил потратили специалисты и на выбор схемы экспедиции. В конечном счете однопусковой способ доставки астронавтов на поверхность Луны с расстыковкой и последующей стыковкой космических аппаратов на селеноцентрической орбите оказался наиболее экономичным. Кстати, принятый американцами вариант был теоретически разработан и предложен еще в 1920-х годах замечательным советским теоретиком Юрием Кондратюком (1897 - 1942) и независимо от него выдающимся ракетостроителем Германии Германом Обертом (1894 - 1989).

Не откладывая дело в долгий ящик, тысячи американских ученых, конструкторов, технологов, испытателей, управленцев и производственников развернули работы по реализации проекта "Сатурн-Аполлон". Технический и стартовый комплексы формировались в Космическом центре на мысе Канаверал (ныне Космический центр им. Кеннеди).

Рассказывая об этом величайшем научно-техническом подвиге, необходимо подчеркнуть: факт появления в начале 60-х годов XX в. таких сложнейших проектов, как американский "Сатурн-Аполлон"*** и советский Н1-Л3 (ракета-носитель и космический корабль), призванных обеспечить полет человека на Луну, когда энтузиасты на одноместных аппаратах только-только проникали на "берега" Вселенной, говорит о дерзости и рисковости человеческого рода. Как это напоминает по духу времена великих географических открытий, когда "колумбы" и "магелланы" на утлых суденышках под парусами, бесстрашно приняв ревущий вызов безбрежных грозных океанов, поплыли открывать "америки"!

Конечно, чтобы при перелете от Земли до Луны, при посадке на нее и успешном возвращении сохранить жизнь отважным пилотам, во главу угла всей деятельности конструкторы поставили такие критерии, как абсолютная надежность и безопасность отдельных элементов и миссии в целом.

Понятно, что особое внимание уделялось разработке носителя сверхтяжелого класса, способного вывести на околоземную орбиту свыше 100 т полезного груза и на траекторию к Луне - около 50 т. Создать столь мощное устройство президент США доверил именно фон Брауну. В результате выполнения последним глубоко продуманной программы проектирования, конструирования, изготовления многочисленных элементов, их тщательной, надежной экспериментальной отработки и поэтапных летных испытаний на свет появилась ракета-носитель "Сатурн-5" (S-5). Ее высота вместе с космическим кораблем "Аполлон" и системой аварийного спасения составляла 110 м, стартовая масса доходила до 2950 т (сухая масса -180 т), суммарная тяга при запуске - 3470 тонно-сил. Первая ступень S-5 могла выводить связку на высоту 62 км, вторая - на 185 км, двигатель третьей ступени своим первым включением должен был вывести "Аполлон" на околоземную низкую орбиту 190 км. Через некоторое время он же повторным включением мог перевести корабль на траекторию полета к Луне. А изюминкой проекта, конечно же, явилось применение водородно-кислородных двигателей. Фон Браун смело последовал заветам Константина Циолковского**** и Германа Оберта, пророчески предсказавшим перспективность пары "жидкий водород плюс кислород".

Известно, что среди ракетных топлив эта пара по эффективности находится на втором месте после фтороводородного горючего. Но из-за крайней токсичности последнего его применение запрещено. При равной стартовой массе ракеты-носителя водородно-кислородные ЖРД способны вывести на околоземную орбиту втрое (!) больший полезный груз, чем кислородно-керосиновые.

Теперь, с высоты прожитых лет, видно: если отбросить в сторону политические, экономические, организационные и иные факторы снаряжения лунной экспедиции, а принять во внимание только научно-технические составляющие проблемы, то вывод напрашивается сам собой - именно своевременное применение жидкого водорода в двигательных ракетных установках позволило США выиграть лунную гонку.

Что же касается создания космического корабля "Аполлон", то саму конструкцию и все оборудование для нее американцы разрабатывали без участия команды фон Брауна. А поскольку, согласно концепции лунной экспедиции, высадку на поверхность естественного спутника Земли должны были осуществлять два астронавта, схема полета предусматривала расстыковку основного блока (ОБ) и лунной кабины (ЛК) на селеноцентрической орбите и последующую их стыковку после возвращения ЛК с Луны, то космический корабль "Аполлон" получился трехместным: на окололунной орбите двух "лунных людей" в Л К предстояло встретить третьему астронавту в ОБ.

В последующем основной блок - отсек экипажа и двигательно-служебный модуль прошли полный цикл летных испытаний, побывали с астронавтами в окрестностях естественного спутника Земли, благополучно завершили полеты. Однако дальнейшее движение вперед тормозило отсутствие лунной кабины. А создавать ее можно было, лишь представляя себе поверхность ночного светила, его рельеф, особенности грунта. Специалисты постоянно обсуждали вопрос о допустимых массах посадочных и взлетных ступеней. В телескопы же с Земли не удавалось достаточно хорошо рассмотреть на поверхности Луны детали размером менее километра. Одни ученые считали, что она покрыта слоем легкой, пушистой пыли, и лунная кабина просто утонет в ней. Другие полагали, будто поверхность нашей ближайшей соседки представляет собой твердую корку, при ударе в которую в момент прилунения может образоваться трещина, способная поглотить аппарат. Существовала масса и иных вопросов.

Чтобы их решить, необходимо было с помощью автоматических космических средств провести полноценную рекогносцировку лунной поверхности, изучить ее рельеф, несущие свойства грунта, масконы (области, в которых наблюдается сильное увеличение гравитационности поля, обусловленное скоплением тяжелых пород на некоторой глубине).

А между тем 3 февраля 1966 г. советская автоматическая межпланетная станция (АМС) "Луна-9" впервые в мире совершила мягкую посадку на поверхность естественного спутника Земли, а затем передала панораму окружающего ландшафта*****. Наши специалисты не стали утаивать научные результаты эксперимента. Через несколько дней после его окончания президент АН СССР академик Мстислав Келдыш на пресс-конференции для иностранных журналистов заявил: "Полет и прилунение автоматической станции "Луна-9" - огромное событие в развитии космонавтики... Мы впервые смогли увидеть в непосредственной близости кусочек поверхности Луны. Мы видим, что поверхность Луны состоит из достаточно прочных пород типа пемзы или шлака. Она оказалась достаточно прочной, чтобы станция не погрузилась...".

В том же году другие отечественные АМС "Луна-10, 11, 12 и 13" продолжили изучение естественного спутника Земли. В свою очередь, американские коллеги совершили пять мягких посадок своих аппаратов серии "Сервейор" на поверхность нашего ночного светила, пять их спутников типа "Лунар Орбитер" провели фотографирование 99% площади видимой стороны Луны. Результаты полетов советских и американских автоматических аппаратов значительно обогатили знания о ней******, позволили специалистам США в сравнительно короткие сроки построить лунную кабину программы "Сатурн-Аполлон", выбрать подходящее место для посадки астронавтов на поверхность нашей ближайшей соседки.

Наконец, наступил памятный 1969 г. В марте на околоземной орбите Джеймс Макдивитт, Дейвид Скотт и Рассел Швейкарт провели испытания первого штатного корабля с перестроением отсеков, автономным полетом лунной кабины, проверкой в открытом космосе ее системы жизнеобеспечения для выхода на Луну.

В мае Томас Стаффорд, Джон Янг и Юджин Сернан совершили полет на "Аполлоне-10", два астронавта в ЛК спустились к поверхности Луны - до нее оставалось всего... 15 км, считанные секунды полета. Велико было у них искушение прилуниться и стать первыми землянами - гостями ночной красавицы. Но приказ есть приказ, безусловное выполнение программы - превыше всего!

А между тем 13 июля 1969 г. в космос отправилась и наша "Луна-15" - первая автоматическая станция третьего поколения. Она успешно вышла на окололунную орбиту. Вслед за ней закрутился здесь и взлетевший 16 июля с мыса Канаверал американский космический корабль "Аполлон-11". Окончательная стартовая масса ракеты-носителя "Сатурн-5" составляла 2904,93 т (сам корабль весил 47 т). Основной блок "Колумбия" имел на борту трех астронавтов, рядом с ними находилась и лунная кабина "Орел". В состав экипажа вошли: командир Нил Армстронг, пилот ОБ Майкл Коллинз и пилот ЛК Эдвин Олдрин по прозвищу Базз, которое часто и даже официально заменяло ему не только имя, но и фамилию.

Представители НАСА, обеспокоенные присутствием на окололунной орбите советской автоматической станции, направили руководству АН СССР телеграмму, пытаясь выяснить, не помешает ли это полету астронавтов? Ответной депешей Келдыш успокоил американских коллег.

Вскоре после отделения от основного блока началась посадка лунной кабины, для чего было выбрано место на базальтовом грунте Моря Спокойствия, расположенного к востоку от центра области лунных равнин. На конечном этапе Армстронг взял управление в свои руки, так как прилунение в автоматическом режиме могло привести к попаданию в кратер, заполненный камнями размером до трех метров. Правда, на дополнительные маневры в ручном режиме пришлось израсходовать почти весь резервный запас топлива посадочной ступени ЛК, но зато посадка произошла в 330 м от кратера.

21 июля 1969 г. в 2 ч 56 м 20 с представитель планеты Земля впервые вышел на поверхность Луны. По выражению самого участника этого исторического события Нила Армстронга, это был "небольшой шаг для человека, но гигантский скачок для человечества".

Спустя четверть часа к Армстронгу присоединился Эдвин Олдрин. Они водрузили на месте посадки государственный флаг США, изготовленный из жесткого материала, натянутого на проволочный каркас, поскольку на Луне нет ветра, который мог бы полоскать полотнище. Затем астронавты установили отражатель лазерного излучения, сейсмометр для измерения толчков внутри небесного тела, развернули рулон из алюминиевой фольги для улавливания частиц солнечного ветра, сделали много фотоснимков ландшафта ночного светила, включая скалы и равнину, собрали 22 кг образцов грунта и камней. В ходе всех этих работ они прошагали по Луне 100 м, максимально удаляясь от корабля до 30 м. Во время выхода проводился ТВ-репортаж. В целом же Нил Армстронг провел вне лунной кабины 2 ч 31 мин 40 с, Эдвин Олдрин - 2 ч 15 мин.

Вернувшись во взлетную ступень, они начали подготовку к старту с Луны. Неожиданно выяснилось, что один из тумблеров зажигания двигателя "Орла" оказался неисправным: скорее всего, кто-то из астронавтов повредил его, задев ранцем при входе в тесную кабину.

Армстронг доложил о создавшейся ситуации в Центр управления космическими полетами. Ему посоветовали вставить в тумблер стержень шариковой ручки и пользоваться им как рукояткой. Идея оказалась удачной, двигатель заработал и взлетный блок поднялся с Луны.

Вскоре "Орел" вышел на селеноцентрическую орбиту, и "Колумбия", ведомая точной и умелой рукой Майкла Коллинза, подхватила его - командный модуль взял курс на Землю. После успешного приводнения экипажа 24 июля 1969 г. вся Америка ликовала, как Россия 12 апреля 1961 г.

...Американский народ бережно хранит реликвии, связанные с программой "Сатурн-Аполлон". В Национальном музее авиации и космонавтики, что в самом центре Вашингтона, можно увидеть подлинный отсек экипажа командного модуля "Колумбия", в котором Нил Армстронг, Эдвин Олдрин и Майкл Коллинз возвратились с Луны на Землю, а на космодроме (мыс Канаверал) перед всеми любознательными предстанут ступени и агрегаты "Сатурна-5", гигантские сооружения технических и стартовых комплексов.

Конечно, пройдет время и люди, в том числе и побывавшие в космосе, совсем по-иному, с удивлением и умилением будут смотреть на технику космического полета XX в., как мы сейчас взираем на парусники минувших столетий. Но пленящий дух путешественников, первыми проникшими в глубины Вселенной, посетившими Луну, останется навсегда.

* См.: Б. Черток. Первый искусственный спутник Земли: Г. Гречко. Спутник выходит на орбиту; Ю. Марков. Прорыв в космос - наша слава и гордость. - Наука в России, 2007. N 5.

** Один из руководителей германского военного исследовательского центра в Пенемюнде (1937 - 1945), в котором была создана ракета V-2 (Фау-2). С 1945 г. - в США, где под его руководством разработаны такие ракеты, как "Редстоун", "Юпитер", "Сатурн" и др..

*** "Сатурн" - ракета, "Аполлон" - космический корабль, названный именем древнегреческого бога Солнца и света.

**** См.: Ю. Марков. Они открыли дорогу в космос. - Наука в России. 2004, N 5; Е. Кузин. "Пророк космонавтики, гражданин Вселенной". - Наука в России, 2007, N 5.

***** См.: Ю. Марков. Главный конструктор межпланетных станций. - Наука в России, 2004, N 6

****** См.: И. Митрофанов. От лунной гонки - к освоению Луны. - Наука в России. 2006. N 6; Ю. Марков. Россия и США: сотрудничество в космосе. - Наука в России, 2008. N 3

Юрий МАРКОВ