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 .

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

Взлётная ступень

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

• Масса, включая топливо: 4670 кг.
• Атмосфера кабины: 100 % кислород, давление 33 кПа .
• Вода: два бака по 19,3 кг.
• Охладитель: 11,3 кг раствора этиленгликоль -вода.
• Температурный контроль: один активный сублиматор (теплообменник) «вода-лёд».
• Двигатели системы ориентации (ДСО):
  • Масса топлива: 287 кг.
  • Число и тяга ДСО: 16 × 445 Н в четырёх сборках.
  • Топливо ДСО: тетраоксид диазота — окислитель; аэрозин-50 ( несимметричный диметилгидразин + гидразин ) — горючее.
  • Удельный импульс ДСО: 2,84 км/с.
• Взлётный двигатель:
  • Масса топлива: 2353 кг.
  • Тяга: 15,6 кН .
  • Топливо: Тетраоксид азота/аэрозин-50.
  • Система наддува: 2 × 2,9 кг гелиевых бака, давление 21 МПа.
  • Удельный импульс : 3,05 км/с (311 секунд).
  • Тяговооруженность на взлете: 2,124.
• Характеристическая скорость ( дельта-v ) взлётной ступени: 2220 м/с.
• Батареи: две 28-32 вольт , 296 А·ч , серебряно-цинковые ; 56,7 кг каждая.
• Бортовая сеть: 28 вольт постоянного тока; 115 вольт, 400 Гц — переменного тока.
• ЖРД .

Посадочная ступень

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

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

Система управления лунным модулем корабля «Аполлон» состояла из следующих основных компонентов :

• аварийная подсистема наведения;
• гиростабилизатор ;
• телескоп выставки гироплатформы;
• радиолокаторы встречи и посадки ;
• 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

Посадка

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

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 двигатель, сходила с орбиты и разбивалась об Луну.

Полёты лунных модулей

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 »	—			—
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 «Spider»	3 марта 1969 года	« Аполлон-9 »	—			—
LM-4 «Snoopy»	18 мая 1969 года	« Аполлон-10 »	13 941,0			—
LM-5 «Eagle»	16 июля 1969 года	« Аполлон-11 »	15 065,0			Первая посадка на Луну
LM-6 «Intrepid»	14 ноября 1969 года	« Аполлон-12 »	15 116,0			Пробыл на Луне 2 дня
LM-7 «Aquarius»	11 апреля 1970 года	« Аполлон-13 »	15 196,0			Из-за взрыва служебного модуля посадки не было, двигатель использовался для коррекции траектории возращения на Землю
LM-8 «Antares»	31 января 1971 года	« Аполлон-14 »	15 277,0			—
LM-9	не летал	—	—	—	—	Космический центр Кеннеди (Центр Аполло-Сатурн-5) мыс Канаверал
LM-10 «Falcon»	26 июля 1971 года	« Аполлон-15 »	16 434,0			Пробыл на Луне 3 дня, доставил первый Лунный автомобиль
LM-11 «Orion»	16 апреля 1972 года	« Аполлон-16 »	16 428,0			—
LM-12 «Challenger»	17 декабря 1972 года	« Аполлон-17 »	16 448,0			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

• 
  LM-1
• 
  LM-2
• 
  LTA-2R
• 
  LM-3
• 
  LM-4
• 
  LM-5
• 
  LM-6
• 
  LM-7
• 
  LM-8
• 
  LM-9
• 
  LM-10
• 
  LM-11
• 
  LM-12

• 
  Чертёж расположения оборудования. Общий вид. (1 из 2)
• 
  Чертёж расположения оборудования. Общий вид. (2 из 2)
• 
  Чертёж панели управления
• 
  Чертёж посадочных опор

Примечания

Ссылки

• на сайте Смитсоновского музея авиации и космонавтики (англ.)
• (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) NASA SP-4205.
• Sullivan, Scott P. (2004) Virtual LM: A Pictorial Essay of the Engineering and Construction of the Apollo Lunar Module . . 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.