Лунный комплекс ЛЗ космической системы Н-1-ЛЗ

Ранее мы остановились на том, что блоки «А», «Б» и «В» PH Н-1 вывели на опорную орбиту лунный комплекс ЛЗ — огромный КЛА длиной 43 метра, диаметром 5,5 метра и массой около 86 тонн (рис. 2.15).

В процессе выведения ЛЗ на опорную орбиту от него отделяется САС, после чего функции спасения экипажа на оставшемся участке выведе­ния и на опорной орбите берут на себя ЛОК и СА.

Лунный комплекс ЛЗ (рис. 3.8) состоит из расположенных в несущем корпусе:

  • — энергетического блока «Г»;
  • энергетического блока «Д»;
  • лунного корабля — ЛК (рис. 3.10) с энергетическим блоком «Е»;
  • лунного орбитального корабля — ЛОК (рис. 3.11) с энергетическим блоком «И» (в СА и БО этого кора­бля два космонавта работают и жи­вут во время перелетов Земля—Луна и обратно).

Лунный комплекс

Далее рассмотрим схему полета ЛЗ к Луне, посадки на Луну, взлета с Луны и возвращения на Землю космо­навтов (рис. 3.9)[1].

лунный комплекс 2

Рис. 3.9. Схема полета «Земля—Луна—Земля»

В определенной точке опорной орбиты в расчетное время включается маршевый ЖРД блока «Г» (рис. 3.8), и ЛЗ пере­ходит на отлетную траекторию к Луне, получив скорость, большую второй космической.


[1]
Эта схема — упрощенная, ее описание может содержать некоторые неточности.
Отработавший блок «Г» отделяется и отводится тормозными ПД от ЛЗ.

ЛОК

ЛОК 1

За полетом ЛЗ непрерывно следят наземные измерительные пункты (НИП-ы) и периодически производят внешнетраекторные измерения положения, направления движения и скорости ЛЗ. Для устранения от­клонений от расчетной траектории периодически по командам и устав­кам с Земли производится их коррекция с помощью ЖРД блока «Д» ЛЗ (рис. 3.8), работающего на данном участке траектории. Проходя от­носительно близко от Луны, ЛЗ захватывается ее притяжением и ста­новится спутником Луны, встав на окололунную орбиту.

После этого блок «Д» выдает тормозной корректирующий импульс, пе­реводящий ЛЗ на расчетную орбиту вокруг Луны, а затем отделяется от ЛЗ, тормозится собственным маршевым двигателем и падает на Луну.

Далее происходит перестроение блока «ЛК+Е» с блоком «ЛОК+И» (рис. 3.8, 3.10 и 3.11). Блок «ЛОК+И» отделяется от блока «ЛК+Е» и с помощью своих ЖРД заходит к нему сзади так, чтобы стыковочные узлы ЛОК и ЛК «смотрели» друг на друга. После чего блок «ЛОК+И» сближается (догоняет) с блоком «ЛК+Е» и стыкуется с ним.

Один из космонавтов переходит из ЛОК (рис. 3.11) в лунный корабль (рис. 3.10) и надевает на себя выходной скафандр, а второй космонавт оста­ется в спускаемом аппарате (СА) лунного орбитального корабля (ЛОК).

ЛК с модулем «Е» отделяются от ЛОК, далее с помощью блока «Е» выдается тормозной импульс и они переходят на траекторию спуска на Луну, после чего блок «Е» отделяется от ЛК и падает на Луну.

ЛК с помощью своего посадочного двигателя, наподобие турболёта, плавно спускается на Луну. При этом космонавт через иллюминатор ве­дет поиск посадочной площадки и с помощью двигателей направляет ЛК к ней, вручную управляя кораблем. Выбор горизонтальной посадочной площадки — очень ответственная операция, так как посаженный на крутой склон ЛК может недопустимо накрениться или вообще опро­кинуться набок. После прилунения ЛК двигатель прижатия гасит его упругий отскок от Луны и проваливает посадочные опоры ЛК через слой лунной пыли до твердого грунта.

Космонавт выходит на Луну и выполняет запланированные програм­мой пребывания операции. Все это время ЛОК с блоком «И» и вторым космонавтом на борту летает по орбите ожидания вокруг Луны[1]. После выполнения программы на Луне космонавт поднимается в ЛК и вклю­чает стартовые двигатели. ЛК стартует с Луны и выходит на орбиту, по которой движется ЛОК, после чего сближается и стыкуется с ЛОКом. Космонавт снимает выходной скафандр, переходит из ЛК в ЛОК, а ЛК отделяется от ЛОК, тормозится и падает на Луну.

ЛОК с двумя космонавтами на борту с помощью блока «И» выдает разгонный импульс и переходит на траекторию полета к Земле, после чего блок «И» отделяется от ЛОК. По пути к Земле с помощью двига­теля ЛОК производятся коррекции траектории «Луна-Земля».

При приближении к Земле ЛОК захватывается ее притяжением и ста­новится спутником Земли[2]. А дальше происходит коррекция орбиты и торможение двигателями ЛОК, отделение от СА агрегатного, энерге­тического и бытового отсеков, спуск и торможение СА об атмосферу, выпуск парашютной системы и приземление с помощью двигателей мягкой посадки в заданном районе Казахстана (рис. 3.7).

Вот такая сложная схема, кстати, разработанная в конце 30-х годов прошлого века талантливым русским ученым Ю.В. Кондратюком, не запатентованная им и поэтому бесплатно использованная американца­ми для полетов на Луну.

Длительность полета в один конец — трое суток.

При создании ракетно-космического лунного комплекса Н-1-ЛЗ глав­ным критерием был вопрос обеспечения безопасности экипажа. На стар­те и на начальном этапе участка выведения на опорную орбиту спасе­ние космонавтов обеспечивалось системой аварийного спасения (САС).

САС крепится сверху к спасаемому блоку (бытовой отсек + спускае­мый аппарат с космонавтами — рис. 3.11) и служит для спасения кос­монавтов при аварии PH (рис. 3.8).

САС — это большой пороховой двигатель со своей системой управле­ния, имеющий два пояса сопел, расположенных по конусам в каждом из них так, чтобы горячие струи не сожгли спасаемый блок.

Нижний пояс — это основной двигатель, запускающийся по команде

[1]У Луны нет атмосферы, поэтому ЛОКу не грозит торможение и падение на Луну.

[2]

Очень трудно точно «прицелить» летящий с близкой ко второй космической скоростью ЛОК перед входом в атмосферу Земли, чтобы он попал в очень узкий (~10 км) коридор , т.к. в противном случае ЛОК или «отразится» от атмосферы и уйдет на очень высокую орбиту, или «зароется» в нее и сразу пойдет на посадку в нерасчетный район Земли, испытывая большие перегруз­ки и нагрев.

«Авария PH» от СУ PH, поднимающий вверх и уносящий против ветра САС с пристыкованным к ней спасаемым блоком с космонавтами на расстояние более 1 километра от старта.

Направление движения против ветра обеспечивает верхний пояс поро­ховых двигателей. Перед стартом в СУ САС вводится направление ветра. В верхнем поясе САС вскрывается группа сопел, которые при запуске на­клоняют связку «САС+спасаемый блок», создавая в нижнем поясе сопел САС составляющую тяги, уносящую эту «связку» подальше от очага взрыва PH против ветра, чтобы приземлившихся космонавтов не накрыло облако горячих и ядовитых продуктов взрыва. На нисходящей ветви траектории «связки» происходит отделение спускаемого аппарата (СА) с космонавтами от состыкованного с САС бытового отсека и штатный спуск СА на парашюте с включением двигателей мягкой посадки перед ударом о Землю.

За всю историю отечественной космонавтики САС дважды спасала космонавтов перед аварийными взрывами PH «Союз» на старте.

Безопасность экипажа при полете к Луне, в прилунной области, на Луне и на участке Луна — Земля обеспечивается самим экипажем.

У американцев[1] [2] в их проекте «Сатурн-Аполлон», руководимом В. фон Брауном, была проведена колоссальная аналитическая работа по опре­делению около 80-ти процентов от всех возможных нештатных и ава­рийных ситуаций и способов их устранения в полете силами экипажа.

Эта информация в сжатом виде была внесена в полетные инструкции экипажа, а в полном объеме — в огромный парк ЭВМ на Земле, куда были внесены образы неисправностей и способы их устранения (все за­ранее проанализированные «деревья» неисправностей из упомянутых 80-ти процентов).

Бортовая автоматизированная система контроля состояния систем корабля по каналам СБИ непрерывно сообщала на Землю информа­цию, которая анализировалась этими ЭВМ.

И когда на «Аполлоне-13» при подлете к Луне случилась серьезная авария (взорвалась одна из двух расположенных в техническом бло­ке корабля кислородных емкостей), хорошо натренированный экипаж парировал её в течение тридцати секунд, а первая подсказка с Земли пришла только через полторы минуты после взрыва баллона! Полови­на от всего запаса кислорода вытекла в космос. Это была катастрофа! Они были в 40 000 км от Луны и только после её облета могли возвра­щаться на Землю? А оставшегося на борту «Аполлона» кислорода, не­обходимого для дыхания трех астронавтов и работы ЭХГ, питающего электроэнергией все системы корабля, было недостаточно!

И только высочайшая квалификация астронавтов и специалистов наземного комплекса позволила спасти экипаж «Аполлона-13».

Были использованы запасы кислорода и электроэнергии, а также

[1]А затем и у нас при создании системы Н-1-ЛЗ.

двигатели и топливо лунного посадочного модуля. Кроме того, в це­лях сокращения электропотребления было отключено от ЭХГ боль­шинство систем корабля (за исключением СУ и других крайне необ­ходимых систем, обеспечивающих возвращение корабля на Землю и жизнеобеспечение экипажа).

«Аполлон-13», несмотря на свой несчастливый номер, благополучно до­летел до Земли и приводнился в заданный район Атлантического океана.

В заключение приводятся основные характеристики ЛК и ЛОК:[1] [2]

№п/п Характеристика Значение Размерность
1 Лунный корабль: — масса ЛК 5000 кг
  -тяга посадочных двигателей 800±300 кг силы
  — тяга стартовых двигателей 20001 кг силы
2 Лунный орбитальный корабль: — масса ЛОК 8420 кг
— масса СА 2800 кг
  — тяга двигателей 3300 кг силы
 

 

 

Просвещенный читатель наверняка узнал на рис. 3.11 в схеме ЛОК давно знакомый нам орбитальный корабль «Союз». Это его летные испытания на­чались весной 1967 года, и на первом его пуске погиб космонавт В.М. Кома­ров из-за неотработанности корабля «Союз-1»2. Это он под названием ЛОК (а для всего мира — «Космос» с очередным номером) проходил испытания, летая на орбите вокруг Земли, на которых проверялись средства и методы управления с Земли его полетом вокруг Луны и другие вопросы. Автору довелось участвовать в этих испытаниях в качестве дублера, находясь на стажировке по управлению полетом на НИП-16 рядом с Евпаторией.

Проект Н-1-ЛЗ для пилотируемого полета на Луну останется в исто­рии как пример колоссального взлета человеческой мысли, напряжен­нейшего труда сотен тысяч людей, создавших в короткий срок этот шедевр и не увидевших его воплощения из-за бездарности и волюн­таризма тогдашнего руководства страны, заставившего исполнять его в нереальные сроки, что привело к цейтноту и отмене натурных назем­ных огневых испытаний ускорителя 1-й ступени PH Н-1, к проведению летных испытаний Н-1 с неотработанной ДУ ускорителя 1-й ступени и, в результате, — к неудачам, повлекшим закрытие проекта.

[1] Читателя может удивить, а как можно поднять при старте с Луны ЛК массой 5000 кг стартовой тягой 2000 кг силы? Дело в том, что притяжение Луны в б раз меньше, чем притяжение Земли, и ЛК на Луне весит всего 830 кг, а за вычетом израсходованного на посадку топлива — и того меньше. Достаточна и тяга посадочных двигателей.

[2]

В 1967 году была 50-ая годовщина Октябрьской революции, и Генсек ЦК КПСС Брежнев, которому в ходе «холодной войны» с США к 1 мая нужен был очередной «космический подвиг», приказал досрочно провести первый пуск неотработанного корабля «Союз-1» с космонавтом на борту.

Источник: главы из книги В.И. Сидоренко «Введение в авиационную, ракетную и космическую технику»

Leave a reply

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>