Лунный модуль это что
Лунный модуль
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 успешно приземлились на Луне в 1969—1972 годах.
В каком-то смысле это был первый настоящий космический корабль в мире, 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 полёт состоялся 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 Аполлон-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.
Содержание
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. Цилиндрический отсек экипажа диаметром 2,35 м, длиной 1,07 м (объёмом 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:
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, гелиевый бак, электронное оборудование, подсистема навигации и управления, посадочный радиолокатор и аккумуляторы.
Характеристики посадочной ступени:
Лунный модуль
Из Википедии — свободной энциклопедии
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.
Для тренировки экипажа по ручному управлению модулем был разработан тренажёр, способный на Земле создать условия пребывания в поле тяготения Луны.
К 45-летию полёта космического корабля «Аполлон-9»: разоблачение популярного мифа о лунном модуле, якобы сделанном из фольги
Каждый раз читая российские форумы в которых затрагивается тема полётов человека на Луну, я наталкиваюсь на абсолютное невежество среди форумчан (в т. ч. и среди технически образованных людей). В рунете распространено мнение, что лунный модуль, спроектированный и построенный фирмой Grumman Aerospace Corporation для высадки человека на поверхность Луны в рамках программы «Аполлон», сделан чуть-ли не из фольги. Мол толщина стенок его кабины настолько тонкая (наиболее часто говорят о трёх слоях фольги), что её можно пробить ногой, а прочность конструкции обеспечивается внутренним давлением. Это заблуждение среди отечественных читателей тянется с 1976 года, и базируется на неверной интерпретации фразы астронавта Джеймса Макдивитта (James Alton McDivitt), произнесённой им на одной из пресс-конференций перед полётом космического корабля «Аполлон-9». Изначально она была неверно интерпретирована советским писателем-фантастом и журналистом Владимиром Степановичем Губаревым, который написал популярную в СССР книгу «Космические мосты» (издана в 1976 году в Москве издательством «Молодая Гвардия»). Владимир Губарев пишет (цитата из книги):
«Р. Швейкарт должен быть очень осторожен. Одно неверное движение, и он повредит лунную кабину. Стенки её настолько тонки и непрочны, что человек может пробить их ногой, — заявил перед стартом Д. Макдивитт. — На Земле стенки лунной кабины во многих местах может повредить даже случайно уронённая отвёртка. »
Другой журналист, не менее популярный популяризатор космонавтики, коллега Губарева — Ярослав Кириллович Голованов пишет в известной книге «Правда о программе «APOLLO» (практически копирует текст своего коллеги, добавляя при этом своё мнение, которое является по-сути мнением дилетанта):
«- Швейкарт должен быть очень осторожен, — предупреждал Макдивитт. — Одно неверное движение, и он повредит лунный модуль. Стенки его настолько тонки и непрочны, что человек может пробить их ногой. На Земле стенки лунного отсека может повредить даже случайно оброненная отвёртка…
Я две недели рассматривал лунную кабину, которая стояла в зале, где разместилась пресса во время полета «Союза-19» и «Аполлона» в Хьюстоне. «Паучок» сделан из металлической фольги. Не из такой, конечно, в которую заворачивают шоколадные конфеты, но все-таки, если выбирать из двух определений: металлический лист или металлическая фольга — фольга точнее. В вакууме жесткость этой конструкции увеличивалась за счет внутреннего надува, но все-таки она оставалась весьма субтильной.» (источник)
Взлётная ступень лунного модуля LM-12 космического корабля «Аполлон-17». Фотография NASA AS17-149-22857
Мнение Ярослава Голованова о конструкции, «сделанной из фольги», и «увеличивающей свою жёсткость в вакууме» выглядит особенно нелепым, если посмотреть фотографии лунного модуля LTA-1, сделанные в Cradle Of Aviation Museum, расположенном в городе Ист-Гарден-Сити на Лонг-Айленде, штат Нью-Йорк:
LTA-1 (Lunar Test Article 1) представляет собой первый экземпляр лунного модуля (прототип), построенный в 1966 году, который конструктивно подобен серийным образцам, предназначенным для полётов в космос. До LTA-1 фирма Grumman Aerospace Corporation строила лишь полномасштабные макеты лунного модуля (т. н. Mock-Up’s: M-1, M-5, TM-1). Конструктивно эти макеты были выполнены из металла и дерева, предназначенные для представления заказчику (NASA), отработки компоновочных решений по размещению различного вспомогательного оборудования и тренировок астронавтов. Но силовая конструкция LTA-1, а также все системы (двигательные установки, их ПГС, электрооборудование и т. д.) были выполнены по рабочим чертежам с соблюдением всех технологических процессов. Данный экземпляр был предназначен для отработки процесса изготовления, сборки и дальнейшей отладки лунного модуля, когда ещё велось проектирование, а также для статических, динамических и электрических испытаний:
Стыковка взлётной и посадочной ступени лунного модуля LTA-1 в комнате для испытаний на кондуктивные электромагнитные помехи на предприятии Grumman Aerospace Corporation, город Бетпейдж, Лонг-Айленд, штат Нью-Йорк. Фотография NASA S67-22164
Основное конструктивное отличие LTA-1 от серийных образцов летавших в космос — передний люк, предназначенный для выхода и входа экипажа из взлётной ступени лунного модуля. На LTA-1 он круглой формы. Начиная с LTA-8 и на всех серийных образцах лунного модуля, по требованию астронавтов, люк был выполнен прямоугольной формы. Проведённые на борту «летающей лаборатории» NASA (переделанный топливозаправщик Boeing KC-135A Stratotanker) эксперименты показали, что в условиях лунной гравитации астронавтам было гораздо удобнее протискиваться в скафандре с ранцевой системой жизнеобеспечения PLSS именно через люк прямоугольной формы). В 1974 году, после завершения программы «Аполлон», LTA-1 был передан на хранение в Национальный музей авиации и космонавтики Смитсоновского института, расположенном в городе Вашингтон (округ Колумбия), а в июне 1998 года передан для реставрации и дальнейшей экспозиции в Cradle Of Aviation Museum, где и находится в настоящее время:
Лунный модуль космического корабля «Аполлон» конструктивно состоит из двух ступеней: посадочной и взлётной. Посадочная ступень оборудована жидкостным ракетным двигателем (ЖРД) для осуществления схода с орбиты искусственного спутника Луны, выполнения захода на посадку и мягкого прилунения. Посадка осуществляется на четырёхножное шасси с тарельчатыми опорами. Перегрузка при прилунении снижается за счёт укорачивания ног шасси, которые представляют собой телескопические штанги. Кинетическая энергия при ударе о лунную поверхность поглощается сминаемым заполнителем сотовой конструкции из алюминиевого сплава. Экипаж, состоящих из двух астронавтов (командир и второй пилот), находится в герметичной кабине взлётной ступени, которая установлена сверху над посадочной. Спуск астронавтов на поверхность Луны осуществляется по лестнице, закреплённой на одной из телескопических ног посадочного шасси, расположенной со стороны переднего люка. Взлётная ступень оборудована ЖРД для взлёта с поверхности (стартовым столом на этом этапе служит посадочная ступень) и выхода на орбиту искусственного спутника Луны. Также взлётная ступень оборудована реактивной системой управления (РСУ). РСУ предназначена для управления не только взлётной ступенью, но и всем лунным модулем (когда он находится в посадочной конфигурации) по шести степеням свободы. ЖРД РСУ могут работать в группе или отдельно — непрерывно или импульсно. Т. к. взлётная ступень вмещала в себя экипаж, то её конструкция представляет наибольший интерес в рамках рассматриваемого массового заблуждения.
Основная конструкция взлётной ступени лунного модуля представляет собой полумонококовую конструкцию, выполненную из хорошо сваривающегося дюралюминиевого сплава 2219 (основной легирующий элемент медь) и высокопрочного деформируемого алюминиевого сплава 7075-T6 (основной легирующий элемент — цинк), имеющие изотропные характеристики. Основная конструкция состоит из трёх главных частей: кабины экипажа, центральной секции и заднего отсека оборудования: 
Герметизируются только кабина экипажа и центральная секция. Эти две части представляют собой сварную и кованную конструкцию, сформированную оболочкой цилиндрической формы и подкрепленую прикованными по окружности стрингерами, сформированными из листового дюралюминия, а также поперечными фрезерованными лонжеронами, к которым крепятся элементы конструкции взлётной ступени лунного модуля (балки, соединительные кронштейны и т. д.). В цилиндрической части кабины экипажа над рабочим местом командира сделан проём стыковочного иллюминатора, усиленный по периметру. Передняя часть кабины экипажа образованна плоскими фрезерованными панелями из листового дюралюминия, также подкреплёнными стрингерами и лонжеронами на сгибах. В передней части кабины экипажа находятся два треугольных проёма для иллюминаторов переднего обзора, усиленные по периметру, и между ними, ниже, проём для переднего люка (круглой или прямоугольной формы).
Согласно техническим отчётам по лунному модулю (архивы NTRS), толщина стенок оболочки кабины экипажа и центральной секции взлётной ступени лунного модуля доходит до 0,065 дюймов (1,651 мм). Это значение на порядок превосходит толщину фольги (в большинстве стран общепринятым определением фольги является значение толщины листового металла до 0,2 мм), и толще обшивки сверхзвуковых пассажирских самолётов Ту-144 (1,2 мм) и Concorde (1,5 мм), которые эксплуатировались в более жёстких условиях, чем лунный модуль: аэродинамический нагрев при полётах на больших сверхзвуковых скоростях в стратосфере, циклические напряжения в герметичной конструкции фюзеляжа из-за постоянных перепадов давления, аэродинамические воздействия (изгиб, крутка) и т. д. В процессе эксплуатации самолётов Ту-144 и Concorde случаев «пробивания ногой обшивки» зарегистрировано не было.
В отдельных местах (ненапряжённых), с целью уменьшения веса конструкции, толщина стенок уменьшена методом химического фрезерования до 0,012 дюймов (0,3 мм).
К основной конструкции взлётной ступени лунного модуля крепится двигательная установка, состоящая из жёстко закреплённого в центральной секции взлётного ЖРД Rocketdyne RS-18 (разработанного на основе двигателя Bell 8247), двух топливных баков для него: с левого борта от центральной секции с помощью поддерживающих стержневых балок устанавлен сферический бак горючего («Аэрозин-50»), с правого борта от центральной секции аналогично установлен сферический бак окислителя (четырёхокись азота).
К задней части центральной секции, а также к кабине экипажа через кронштейны крепятся стержневые балки, держащие четыре блока РСУ с шестнадцатью ЖРД Marquardt R-4D (сгруппированы по четыре двигателя). Четыре топливных бака цилиндрической формы с полусферическими днищами расположены симметрично со стороны левого и правого борта центральной секции. Топливные компоненты аналогичны используемым в основной двигательной установке. Между баками с горючим и окислителем для ЖРД РСУ с каждой стороны установлены шарообразные баки с гелием для вытеснительной системы этих двигателей. К верхней части центральной секции крепятся два сферических бака с водой, а также блоки передающих антенн.
Вытеснительный газ (гелий) для основной двигательной установки также хранится в сферических баках. Распожены они в заднем отсеке оборудования вместе с двумя модулями редуцирования давления гелия, управляющим клапаном основной двигательной установки (управляет подачей топливных компонентов, вытесняемых давлением наддува гелием, в камеру сгорания взлётного ЖРД RS-18) и управляющий клапан с перекрёстным управлением для ЖРД РСУ. Также в заднем отсеке оборудования над сферическими баками с гелием расположены два сферических бака с газообразным кислородом для системы жизнеобеспечения экипажа. На специальной выносной панели заднего отсека оборудования крепятся блоки систем радиоэлектронного оборудования лунного модуля отвечающие за радиосвязь, работу бортовых систем (сигнализация, предупреждение) и блоки бортовой цифровой вычислительной машины (БЦВМ), отвечающей за навигацию. Все системы связаны между собой многожильными кабелями и проводами, проходящими по всей поверхности основной конструкции взлётной ступени лунного модуля. Питание электроэнергией осуществляется за счёт двух серебряно-цинковых аккумуляторных батарей.
Чтобы защитить основную конструкцию взлётной ступени лунного модуля и все системы описанные выше от воздействия космического пространства (перепады температуры в вакууме, микрометеориты, воздействие струй ракетных двигателей), применяются термоизоляционное покрытие и микрометеоритная защита, а также специальная термозащитная краска, наносимая на микрометеоритную защиту.
Термоизоляционное покрытие представляет собой многосегментное покрытие из специальных многослойных одеял, каждый сегмент которых натягивается на каркас основной конструкции взлётной ступени. Крепление осуществляется с помощью специальных шпилек*, которые крепятся либо к специальным кронштейнам, либо к силовому набору (к стрингерам и лонжеронам), обеспечивая минимальный зазор 25,4 мм между внутренней стороной одеяла и внешней стороной оболочки кабины экипажа и центральной секции, а также на ферменную конструкцию, окружающую топливные баки главной двигательной установки и задний отсек оборудования. Каждое одеяло состоит из набора следующих слоёв (если считать начиная с внутренней части): один слой алюминизированного каптона (плёнка из полиамида разработки компании DuPont, толщина 0,5 мм), десять слоёв алюминизированного майлара (плёнка на основе синтетического полиэфирного волокна разработки компании DuPont, толщина каждого слоя 0,15 мм), пятнадцать слоёв алюминизированного каптона (толщина каждого слоя 0,5 мм). Количество слоёв одеял термоизоляционного покрытия может варьироваться в зависимости от места нахождения сегмента. В районе воздействия струй ЖРД РСУ сверху вышеперечисленных слоёв накладывается дополнительное термоизоляционное покрытие, состоящее из одного слоя никелевой фольги (толщина 0,5 мм), сетки из инконеля, и инконелевого покрытия толщиной 1,25 мм. Одеяла между собой стыкуются внахлёст и удерживаются с помощью специальных скоб. Стыки заклеиваются липкими лентами:
Схема установки ферменного каркаса внешнего корпуса на основную конструкцию взлётной ступени лунного модуля
Схема установки термоизоляционного покрытия на основную конструкцию взлётной ступени лунного модуля
Микрометеоритная защита представляет собой внешнюю оболочку взлётной ступени лунного модуля и состоит из тонких листов из алюминиевого сплава толщиной до 0,5 мм, устанавливаемая поверх одеял термоизоляционного покрытия:
Схема установки микрометеоритной защиты (внешняя оболочка) на термоизоляционное покрытие взлётной ступени лунного модуля
Её раскрой по секторам идентичен. Крепление осуществляется с помощью тех же специальных шпилек, с помощью которых к основной конструкции взлётной ступени лунного модуля крепится термоизоляционное покрытие. Шпильки над одеялами имеют продолжение, что обеспечивает минимальный зазор 25,4 мм между ними и листами защиты. Стыки между листами заклеиваются липкой лентой.
Во избежание вспучивания термоизоляционного покрытия и микрометеоритной защиты из-за резкого падения окружающего давления во время набора ракетой-носителем высоты, в одеялах и листах проделаны оконтованные вентиляционные отверстия, через которые происходит выравнивание давления.
В районе воздействия струй ЖРД РСУ микрометеоритная защита покрывается специальной термозащитной краской чёрного цвета (ей покрыта большая часть микрометеоритной защиты кабины экипажа).
Если посмотреть на многочисленные фотографии взлётной ступени лунного модуля, то для обывателя создаётся впечатление, что внешняя оболочка из тонких листов алюминия, местами проклеенная липкой лентой, и есть герметичная обочка, которую «легко пробить ногой», т. к. она «сделана из фольги». Это заблуждение было наглядно продемонстрировано Ярославом Головановым в известной для любителей космонавтики книге.
P. S.: Подробный фотоотчёт (Walk Around, 57 фотографий взлётной ступени и 49 фотографий посадочной ступени) по лунному модулю LTA-1 можно посмотреть здесь
© Сергей Вяткин, 2014
* — шпильки обеспечивают равный зазор между основной конструкцией взлётной ступени лунного модуля, термоизоляционным покрытием и микрометеоритной защитой.
Факты программы «Аполлон»
One Small Step for Man, One Giant Leap for Mankind
Основные разделы
Page tags
Add a new page
Лунный модуль (или лунный корабль, или лунный отсек, англ. Lunar Module, LM; раннее название англ. LEM — Lunar Excursion Module) — составная часть корабля «Аполлон», предназначена для доставки двух астронавтов на поверхность Луны с лунной орбиты и их возвращения на лунную орбиту с последующей стыковкой с орбитальным кораблем. Фактически представлял собой отдельный двухместный двухступенчатый корабль.
Во время старта к Луне с помощью ракеты «Сатурн-5» лунный модуль находился внутри адаптера, на пути к Луне производилась перестыковка: орбитальный корабль отделялся от адаптера, стыковался с лунным модулем и извлекал его из адаптера, после чего связка продолжала полет к Луне в состыкованном состоянии. На окололунной орбите модуль с двумя астронавтами (находившимися внутри взлетной ступени) отстыковывался, производил посадку на поверхность с помощью двигателя посадочной ступени. По окончании работы на поверхности астронавты возвращались во взлетную ступень, которая, оставив посадочную ступень на Луне, стартовала на окололунную орбиту. При этом посадочная ступень использовалась в качестве стартового стола. На орбите взлетная ступень стыковалась с орбитальным кораблем, и астронавты возвращались в командный модуль. Перед отлетом к Земле взлетная ступень снова отстыковывалась и в дальнейшем падала на Луну.
Темы, связанные с лунным модулем
Основные данные
Конструкция
Лунный модуль состоит из двух ступеней: посадочной и взлетной. Жилой является только взлетная ступень, она также содержит все системы управления и большую часть других систем. Посадочная ступень служит для торможения корабля при сходе с окололунной орбиты, для обеспечения его посадки, а также содержит научные приборы и другое оборудование, основная часть которого остается на Луне после отлета экипажа.
Посадочная ступень
Посадочная ступень представляет собой негерметичную восьмиугольную раму (высота 3,2 м, диаметр 4,3 м), снабженную складывающимся четырехногим шасси для мягкой посадки на поверхность. В центре посадочной ступени находится двигатель с регулируемой тягой (в диапазоне 10 % — 100 %). В боковых отсеках расположены баки с топливом, посадочный радар, электробатареи, баки с водой, гелием для наддува и кислородом. Там же находятся отсеки с научным оборудованием и приборами (в последних трех экспедициях также лунный ровер в сложенном виде). Ступень окружена тепловым и микрометеорным защитным экраном из многослойного майлара и алюминия.
Взлетная ступень
Взлетная ступень состоит из 3 основных отсеков: герметичные отсек экипажа и центральный отсек, а также негерметичный задний отсек оборудования. Высота взлетной ступени 3,4 м, диаметр 4,3 м. На боковой поверхности на выносных фермах находятся 4 блока двигателей реактивной системы управления по 4 двигателя в каждом блоке. Сверху располагаются антенны системы связи (S-диапазон и УКВ). Снаружи ступень покрыта тепловым и микрометеорным экранами. Отсек экипажа представляет собой лежащий на боку цилиндр диаметром 2,35 м и длиной 1,07 м (объем 4,6 м 3 ). Отдельно располагаются баки с топливом и окислителем, с баллоны с газом наддува (гелий), баки с жидким кислородом, емкости с водой и другое оборудование.
Два рабочих места для астронавтов снабжены пультами управления и приборными досками. Кресел нет, вместо них имеется система привязи астронавтов. Перед каждым астронавтом располагается треугольное окно переднего обзора. В крыше имеется прямоугольное окно для наблюдения за процессом стыковки и телескопом для ориентирования по звездам. В передней стенке отсека экипажа имеется квадратный люк, открывающийся внутрь, размером 0,81 м х 0,81 м. В нижней части ступени расположен взлетный ЖРД. В верхней части располагается туннельное кольцо, которое соединяется со стыковочным кольцом командного отсека. Ступень окружена тепловым и микрометеорным защитным экраном из многослойного майлара, покрытого снаружи одним тонким слоем алюминия. [3]
Взлетная ступень прикреплена в четырех точках к посадочной ступени с помощью пирозамков, разрывающихся при разделении ступеней. Имеется также канал, через которые проходят электрические и другие коммуникации, связывающие ступени.
Схема
1 Люк стыковочного узла отсека экипажа и лунной кабины.
2 Люк для входа в герметизированную кабину.
3 Две антенны метрового диапазона.
4 Бак окислителя для двигателей системы ориентации (N2O4).
5 Блок автоматики.
6 Бачок с водой.
7 Баллон с гелием для вытеснительной системы подачи топлива в двигатели системы ориентации.
8 Бак горючего для двигателей системы ориентации.
9 Бак горючего для основного двигателя взлетной ступени.
10 Блок двигателей системы ориентации.
11 Радиоизотопная энергетическая установка.
12 Телескопическая стойка посадочного шасси.
13 Тарельчатая опора посадочного шасси.
14 Поперечный элемент шасси.
15 Бак горючего основного двигателя посадочной ступени (2 шт.).
16 Двигатель посадочной ступени с регулируемой тягой.
17 Бак с окислителем двигателя посадочной ступени (2 шт.).
18 Выдвижная антенна диапазона S (используется на поверхности Луны).
19 Посадочная ступень.
20 Лестница для спуска астронавтов на поверхность Луны.
21 Теплоизоляция.
22 Площадка с поручнями.
23 Основной двигатель взлетной ступени.
24 Автономная ранцевая система жизнеобеспечения.
25 Дефлекторы для отклонения истекающих газов из сопла.
26 Вентилятор для обеспечения циркуляции кислорода в кабине.
27 Проблесковый источник света.
28 Пульт управления лунной кабиной.
29 Антенна диапазона S, используемая во время полета.
30 Антенна радиолокатора, обеспечивающего встречу на орбите.
31 Поворотная антенна диапазона S.
[4]
История
Необходимость в отдельном корабле для посадки на Луну возникла после того, как было принято решение об однопусковой схеме полета со встречей на лунной орбите. Первоначальное название лунного модуля (англ. Lunar Module, LM) было «лунный экскурсионный модуль», (англ. Lunar Excursion Module, LEM), нынешнее название появилось позже. Тем не менее, аббревиатура «LEM» до сих пор встречается в литературе.
Лунный модуль был разработан и сконструирован фирмой «Грумман» (Grumman Aircraft Engineering), которая получила контракт на разработку в сентябре 1962 года. Субподрядчиками выступили Bell Aerosystems (двигатель взлетной ступени), Hamilton Standard (системы жизнеобеспечения и контроля внутренней), Marquardt (двигатели системы управления) и «Рокетдайн» (Rocketdyne) (двигатель посадочной ступени). Параллельно в 1963 году двигатель посадочной ступени был заказан у Space Technology Laboratories, в 1965 году контракт с «Рокетдайном» был расторгнут. Система управления, навигации и контроля разрабатывалась Инструментальной лабораторией Мичиганского технического университета, компьютер был изготовлен фирмой Raytheon. Резервная навигационная система разрабатывалась в TRW.
В первоначальных проектах конструкции присутствовали большие окна и сиденья для астронавтов. Современный вид модуль приобрел в начале 1963 года, когда были определены конструкции взлетного и посадочного двигателя. Впоследствии для уменьшения массы и повышения безопасности конструкция несколько раз пересматривалась. Сиденья были удалены, окна были уменьшены, конструкция облегчена. Первоначально предполагалось, что источником электропитания будут топливные элементы разработки Pratt and Whitney, однако в начале 1965 года они были заменены батареями. Также первоначальные варианты шасси предполагали три ноги; впоследствии их число увеличили до пяти (чтобы повысить устойчивость в случае повреждения одной из ног), однако ради уменьшения веса число ног в окончательном варианте свелось к четырем.
Чтобы обучиться летать и совершать посадку на лунном модуле, астронавты упражнялись на специально построенных для этого аппаратах вертикального взлета и посадки, система управления которых была подобна системе управления модуля. В исследовательском центре Лэнгли был сооружен портальный кран высотой около 60 метров и длиной около 120 метров. Испытательный аппарат подвешивался под этим краном и мог управляться посредством движения крана.
Испытания
«Аполлон-5»
Первым беспилотным испытанием лунного модуля был полет «Аполлон-5» 22 января 1968 года.
«Аполлон-9»
Первым пилотируемым испытанием лунного модуля был полет «Аполлон-9» 3 марта 1969 года. Корабль «Аполлон-9», включавший в себя орбитальный корабль и лунный модуль, был запущен на околоземную орбиту ракетой «Сатурн-5». Программа полета предусматривала испытания всех систем лунного модуля на околоземной орбите, маневрирование и перестроение орбитального корабля и лунного модуля, отработку навигации и управления при встрече и стыковке лунного модуля с орбитальным кораблем.
После старта на втором витке было произведено перестроение кораблей: орбитальный корабль отделился от адаптера и пристыковался к лунному модулю, а затем извлек его из адаптера. 4 марта с помощью колебаний (специально возбуждаемых двигателем орбитального корабля) была проверена прочность стыковочного узла. Было выпущено посадочное шасси лунного модуля. Затем примерно на 6 минут был включен двигатель посадочной ступени, в результате чего лунный модуль получил приращение скорости около 0,5 км/с. Переход астронавта из лунного модуля в орбитальный корабль через открытый космос (для проверки возможности аварийного возвращения в орбитальный корабль после взлета с Луны, если не удастся состыковать лунный корабль и основной блок или если после стыковки не удастся открыть внутренний люк в туннеле перехода) был заменен на выход в открытый космос через люк лунного модуля.
7 марта было осуществлено отделение лунного модуля от орбитального корабля, модуль с двумя астронавтами осуществил самостоятельный полет, была сброшена посадочная ступень, а взлетная ступень, управляемая астронавтами, осуществила встречу и стыковку с орбитальным кораблем. Лунный модуль находился в самостоятельном полете около 6,5 часов. В ходе эксперимента несколько раз включались двигатели посадочной и взлетной ступени. После стыковки взлетная ступень была отделена от орбитального корабля. Орбитальный корабль был отведен примерно на 1 километр, после чего по команде с Земли был включен двигатель взлетной ступени примерно на 6 минут до полного израсходования топлива для имитации взлета с Луны; приращение скорости взлетной ступени составило около 2,3 км/с.
По программе командный модуль должен был произвести посадку в Атлантическом океане на 370 км юго-западнее Бермудских островов, но вследствие неблагоприятной погоды место посадки было перенесено на несколько сот километров.
Полет «Аполлона-9» длился около 10 дней. [3]
«Аполлон-10»
Первым полетом к Луне и лунного модуля был полет «Аполлона-10» 18 мая 1969 года; это было последнее испытание модуля перед посадкой. Корабль «Аполлон», включавший в себя орбитальный корабль и лунный модуль, был запущен на околоземную орбиту ракетой «Сатурн-5». Программа полета предусматривала испытания всех этапов экспедиции с высадкой на Луну, за исключением этапа торможения и посадки на Луну и взлета с Луны. Программа испытаний модуля включала в себя проведение всех маневров на орбите спутника Луны с проведением всех маневров, необходимых для посадки на Луну и снижения до высоты 15 км над поверхностью Луны, проверку управления лунным кораблем основной и аварийной системами навигации и управления; испытания радиолокатора встречи на орбите на дальности около 600 км; испытания посадочного радиолокатора в течение 800 сек, модуль дважды проходил над будущим местом посадки «Аполлона-11»; осмотр и фотографирование места будущей посадки «Аполлона-11», изучение ориентиров на подходе к месту посадки.
Через 3 дня после старта на ракете «Сатурн-5» орбитальный корабль с пристыкованным лунным модулем вышли (с помощью двигателя орбитального корабля) на окололунную орбиту с параметрами примерно 310 км х 110 км. После двух витков орбита была скруглена, итоговая высота составила около 110 км. 22 мая лунный модуль отстыковался от орбитального корабля и начал самостоятельное маневрирование. Астронавты включили двигатель посадочной ступени и перевели модуль на эллиптическую траекторию снижения 113 км х 14 км. Вблизи периселения были проведены испытания посадочного радиолокатора, а также наблюдения места будущей посадки «Аполлона-11». Из-за гравитационных аномалий поля Луны лунный модуль не прошел точно над местом посадки, как планировалось, а отклонился к югу на несколько километров.
После прохождения периселения двигатель посадочной ступени перевел модуль на фазирующую орбиту 360 км х 22 км. Когда модуль вторично проходил над местом посадки «Аполлона-11», то он оказался позади орбитального корабля в положении, соответствующем имитации взлета с поверхности Луны после посадки. На высоте 22 км над местом посадки «Аполлона-11» была сброшена посадочная ступень, а взлетная ступень была уведена на безопасное расстояние. Внезапно ступень начало бросать в разные стороны, поворачивать по крену и тангажу. Командир лунного модуля Стаффорд выключил автопилот и с помощью ручного управления стабилизировал взлетную ступень. Наиболее вероятной причиной произошедшего было ошибочное положение тумблера управления.
После стабилизации взлетной ступени начались операции по сближению и встрече с орбитальным кораблем. После нескольких маневров взлетная ступень перешла на концентрическую орбиту с постоянной разностью высот 28 км ниже орбиты корабля. Затем было произведено сближение кораблей. Через 8 часов после начала самостоятельных маневров взлетная ступень состыковалась с орбитальным кораблем. После возвращения астронавтов из взлетной ступени в командный модуль взлетная ступень была отстыкована от корабля. По команде с Земли был включен двигатель взлетной ступени до полного израсходования топлива, чтобы перевести ее на гелиоцентрическую орбиту. Еще через сутки орбитальный корабль стартовал к Земле. Посадка произошла 26 мая в Тихом океане вблизи авианосца «Принстон».
В полете успешно прошли испытания всех систем лунного модуля — двигательных установок, посадочной и взлетной ступеней, основной и аварийной системы навигации и управления и радиооборудования, астронавты приобрели опыт навигации и управления модулем на лунной орбите.
Полет «Аполлона-10» длился около 8 дней. [3]