Открыть главное меню

Лунный модуль

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 исключительно космический корабль, поскольку он был способен перемещаться только в космосе, конструктивно и аэродинамически неспособный к полёту сквозь атмосферу 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 командного 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].

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

Содержание

Взлётная ступеньПравить

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. 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 ступеньПравить

Посадочная ступень лунного модуля в виде крестообразной рамы из алюминиевого сплава несёт на себе в центральном отсеке двигательную установку с посадочным ЖРД фирмы STL[3].

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

Четырёхногое убирающееся 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, диаметр 4,3 м.

Характеристики посадочной ступени:

  • Масса, включая топливо: 10 334 кг.
  • Запас воды: 1 бак, 151 кг.
  • Масса топлива и окислителя: 8165 кг.
  • Тяга двигателя: 45,04 кН, дросселирование 10—60 % от полной тяги.
  • Компоненты топлива: N2O4/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 (Apollo 9—14) или 5 (Apollo 15—17) 28—32 В, 415 А·ч, серебряно-цинковые, масса каждой 61,2 кг.

Система управленияПравить

Система управления лунным модулем корабля «Аполлон» состояла из следующих основных компонентов[4][5]:

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

Полёты лунных модулей (LM)[6]Править

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 макет весовой
LM-3 3 марта 1969 года «Аполлон-9» 1969-018D 3780
LM-4 18 марта 1969 года «Аполлон-10» 13 941,0 1969-043C 3948
LM-5 16 июля 1969 года «Аполлон-11» 15 065,0 1969-059C 4041
LM-6 14 ноября 1969 года «Аполлон-12» 15 116,0 1969-099C 4246
LM-7 11 апреля 1970 года «Аполлон-13» 15 196,0 1970-029C -
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
LM-11 16 апреля 1972 года «Аполлон-16» 16 428,0 1972-031C 6005
LM-12 7 декабря 1972 года «Аполлон-17» 16 448,0 1972-096C 6307
LM-13 не летал Музей авиации, Лонг-Айленд, Нью-Йорк.
LM-14 не летал Институт Франклина, Филадельфия
LM-15 не летал Недостроен, разобран

ПримечанияПравить

  1. Левантовский, 1970, с. 272.
  2. Техническое описание Лунного модуля и его подсистем. Документ NASA
  3. Технический отчёт по НИОКР ЖРД посадки (LMDE). TRW Systems
  4. Горелик А. Л., Бутко Г. И., Белоусов Ю. А. Бортовые вычислительные машины. — М.: Машиностроение, 1975. — 204 с.
  5. Бутко Г. И., Ивницкий В. А., Порывкин Ю. П. Оценка характеристик систем управления летательными аппаратами. — М.: Машиностроение, 1983. — 272 с.
  6. Apollo — Spacecraft — Lunar Modules

БиблиографияПравить

  • 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.