Interested Article - Лунный модуль
- 2021-02-01
- 1
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
- , с. 272.
- от 14 января 2009 на Wayback Machine . Документ NASA
- .
- Johnston, Richard S., Michel, Edward L., Smith, George B., Jr. / Технический отчёт НАСА NASA-TN-D-2506. 1 января 1965 года
- от 12 ноября 2013 на Wayback Machine TRW Systems
- Горелик А. Л., Бутко Г. И., Белоусов Ю. А. Бортовые вычислительные машины. — М. : Машиностроение, 1975. — 204 с.
- Бутко Г. И., Ивницкий В. А., Порывкин Ю. П. Оценка характеристик систем управления летательными аппаратами. — М. : Машиностроение, 1983. — 272 с.
- Справочник по радиолокации. Т. 3. Радиолокационные устройства и системы. — М., Советское радио, 1979. — с. 462—473
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.
- 2021-02-01
- 1