взято здесь -
https://cont.ws/@serj2068/1584255 Выход на околоземную орбиту.
Могла ли состояться экспедиция на Луну, если бы во время выхода на околоземную орбиту произошла авария, взрыв, разрушение ракеты или полезного груза; или любая из трёх ступеней не смогла бы отработать необходимое количество импульса для придания полезному грузу первой космической скорости?
Я прошу заметить, что вероятность успешного вывода полезного груза на околоземную орбиту с помощью трёхступенчатой ракеты «Сатурн-5» вычисляется следующим образом:
- вероятность успешной отработки первой ступени всеми пятью двигателями F-1
- И безаварийного её отделения
- И успешного включения всех пяти двигателей J-2 второй ступени
- И успешной отработки второй ступени всеми пятью двигателями J-2
- И безаварийного отделения второй ступени
- И успешного включения двигателя J-2 третьей ступени
- И успешной отработки необходимой части топлива третьей ступенью
- И безаварийного отключения двигателя третьей ступени.
Очевидно, что доводка нового ракетоносителя в 60-70-х годах являла собой довольно длинный, сложный, дорогой, а подчас и трагичный процесс; тем более, если речь идёт не только о принципиально новой технике, но скорее об уникальной ракете, технические характеристики которой невозможно повторить даже спустя 50 лет!
Для тех, кто интересуется техническими подробностями и историей ракеты-носителя «Сатурн-5», сама постановка вопроса о выводе с её помощью на околоземную орбиту полезного груза будет выглядеть абсурдом. Ранее в этой работе мы уже частично разбирали этот вопрос и упоминали соответствующие исследования авторитетных специалистов.
Как же оценить вероятность успешной работы системы, которой в принципе не существовало в заявленных НАСА параметрах?
Здесь, как сказал один очень известный товарищ, мы пойдём другим путём… А именно, давайте представим себе, что такой ракетоноситель существовал, и, более того, функционировал на стадии вывода полезного груза на околоземную орбиту именно с таким уровнем надёжности, как утверждает НАСА! В таком случае обвинить меня в предвзятости просто невозможно.
Итак, два тестовых испытания - первые два запуска этой ракеты в 1968 и 1969 году в беспилотных вариантах - завершились по версии НАСА «удачно» лишь в смысле отработки неких отдельных систем. Но в целом программа вывода полезного груза на планируемую орбиту ни в первом, ни во втором случае выполнена не была.
После этого, как я уже отмечал, у ракеты «Сатурн-5» пошёл «счастливый период», когда все пуски (согласно официальным данным) с выводом на околоземную орбиту полезной нагрузки (в виде космических кораблей «Аполлон» с живыми астронавтами) общей массой порядка 140 тонн происходили исключительно успешно. Это были запуски следующих «Аполлонов»: 8, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 и 17. Давайте ещё присовокупим сюда запуск «Скайлэба», хотя даже по данным НАСА его масса якобы составляла 70, а не 140 тонн. Но мы не будем мелочиться…
Итак, всего за официальную историю эксплуатации «Сатурнов-5» имеем 12 запусков, из которых 2 - неудачные. Это означает, что часть неудач составляет 2/12, а успехов - соответственно 10/12 или 0,8(3). Таким образом, официальное (от НАСА) значение надёжности эксплуатации «Сатурна-5» как ракетоносителя для вывода полезного груза на околоземную орбиту составляет немногим более 83%.
Полёт на опорной околоземной орбите.
Давайте представим себе, что ракета «Сатурн-5» вывела на низкую круговую околоземную орбиту связку командного и лунного модуля «Аполлона» и своей третьей ступени общей массой 140 тонн, сообщив этой связке первую космическую скорость - 7,9 км/сек. Возможно ли продолжение экспедиции, если с данным комплексом на околоземной орбите произойдёт какая-либо авария?
У американских конструкторов, которые пытались создать сверхмощную ракету «Сатурн-5», было одно существенное ограничение, навязанное непонятно кем и для чего - однопусковая схема полёта к Луне. Другими словами, всё хозяйство должно было стартовать в одной ракете, за один раз, одним пуском. Минимальная полезная масса комплекса на опорной околоземной орбите, необходимая для выполнения всей остальной миссии, как уже было сказано, должна быть не менее 140 тонн.
Соответственно, теоретические расчёты показывали, что трёхступенчатая ракета на старте должна была весить не менее 3000 тонн, а после отработки и отделения первой ступени на скорости 2.68 км/с - не менее 500 тонн.
Чем разогнать массу 500 тонн от 2.68 до 6.8 км/с с помощью второй ступени? Какими двигателями? Для того, чтобы это осуществить, необходимо было иметь компактные и мощные двигатели с тягой минимум по 100 тс, которые должны были обеспечивать необходимый удельный импульс. Теоретически максимально возможный выход энергии получается в результате горения водорода в кислороде. Поэтому не оставалось ничего другого, как попытаться сделать такой двигатель.
НАСА заявляет о создании двигателя J-2, работающего на реакции горения водорода в кислороде, где оба компонента находятся в сжиженном состоянии для достижения компактности запаса топлива и достаточности его количества. Пять таких двигателей якобы составляли маршевую связку второй ступени «Сатурна-5», и один J-2 - последней, третьей ступени. Единственный 100-тонник J-2 третьей ступени, по официальным данным НАСА, сжигая часть топлива, разгонял остатки комплекса с 6.8 до 7.9 км/с, выводя его на низкую круговую орбиту вокруг Земли.
История создания двигателя J-2 - сплошная череда неудач и взрывов, как на земле, так и в космосе. До начала «счастливого периода», ознаменовавшегося полётом «Аполлона-8» с тремя астронавтами сразу к Луне, ни один тестовый запуск J-2 не был завершен успешно!
До начала «счастливого периода», т.е. полёта «Аполлона-8» с экипажем прямо к Луне, у нас имеется всего 4 (четыре!) запуска S-IVB с двигателями J-2… скажем так, по направлению в космос: два раза на ракете «Сатурн-1Б» и дважды - с помощью «Сатурн-5». Как мы уже знаем, после вывода на околоземную орбиту ракетой «Сатурн-1Б» изделие SA-203 вдруг взорвалось на околоземной орбите на седьмом витке. И, кроме того, после неудачного запуска «Сатурна-5» 4 апреля 1968 года, третья ступень, которая после неудачной попытки повторного запуска двигателя J-2 отделилась от макета лунного корабля, вдруг взорвалась 7 апреля.
Кроме этих четырёх замечательных тестовых полётов, два из которых окончились взрывом третьей ступени «Сатурна-5» на околоземной орбите, а два других - разрушением третьей ступени c погружением её в воды мировых океанов, у нас имеются следующие легендарные и безаварийные (на данном этапе) пилотируемые полёты в космос - на «Аполлонах-» 8, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 и 17. Путём несложных подсчётов получаем, что надёжность третьей ступени «Сатурна-5» в полёте на околоземной орбите согласно официальных данных НАСА (!) составляет 11/13 = 0,84615… или немногим менее 85%.
Выполнение манёвра разгона к Луне.
Возможен ли полёт к Луне, если манёвр разгона с околоземной орбиты не удастся?
Повторное включение двигателя J-2 в невесомости четырежды не удалось, а потом (когда «на Луну летели» пилотируемые корабли) девять раз удалось. Всего имеем 13 событий, из которых 9 - удачные. Соответственно, общая надёжность данной технической системы при выполнении повторного включения двигателя J-2 составляет 9/13 = 0,69230…
Кроме этого, двигатель J-2 после своего повторного включения должен был отработать положенное количество импульса. Как будет работать этот двигатель в невесомости при повторном включении, до «счастливого периода полётов на Луну» оценить так и не удалось. Соответственно, чтобы не обидеть сторонников НАСА, давайте примем надёжность на уровне 99%, что примерно соответствует надёжности работы в космосе двигателей «Союзов» и «Протонов», развивавшихся и совершенствовавшихся 40 лет.
Итого, максимальная надежность рассматриваемого этапа у нас получается 0,6923 х 0,99 = 0,6854 или немногим более 68%.
Я прошу заметить, что мы берём для расчётов всю пилотируемую программу «Аполлонов», вернее её официальные результаты. А представьте себе, как выглядели бы эти показатели надёжности перед «первым облётом Луны» на «Аполлоне-8»! Вы пустили бы живых людей в такой полёт?… Но не будем отвлекаться, ведь у нас впереди ещё большая часть программы экспедиции.
Полёт к Луне.
Возможно ли выполнение всей программы экспедиции, если по дороге к Луне с космическим кораблём возникнут какие-либо технические проблемы?
Даже само НАСА, рассказав человечеству историю об «Аполлоне-13», отрицательно ответило на этот вопрос.
Чтобы оценить вероятность успешного завершения данного этапа экспедиции, у нас снова есть под рукой прекрасная официальная статистика от НАСА, которая гласит, что из девяти пилотируемых полётов к Луне только в одном произошла маленькая такая проблемка - взрыв кислородного бака, из-за чего высадку на Луну пришлось отменить. Итого, вероятность успешного выполнения этого этапа составляет 8/9 = 0,(8) или немногим менее 89%.
Отстыковка командного модуля.
Возможно ли успешное продолжение и полное выполнение программы экспедиции, если командный модуль не сможет отстыковаться по пути к Луне или если процесс отстыковки спровоцирует какие-либо технические проблемы с другими частями космического корабля?
Кто успел забыть или присоединился к нам только сейчас, напоминаю, что согласно официальной схеме пилотируемого полёта на Луну от НАСА командный модуль «Аполлона» мог поместиться в ракету «Сатурн-5» только в одном-единственном положении - маршевым двигателем к лунному модулю, т.е. вовнутрь.
Таким образом, после выполнения разгонного манёвра для полёта к Луне в космосе якобы летела связка из нескольких частей пилотируемого комплекса, собранная в следующем порядке: третья ступень «Сатурна-5», посадочная часть лунного модуля, возвращаемая часть лунного модуля, командный модуль и спускаемый аппарат (для атмосферы Земли).
При этом манёвр торможения для выхода на орбиту Луны можно было выполнить только с помощью двигательной установки командного модуля, который пристыкован к лунному модулю… маршевым двигателем. Спокойно!.. Даже бароны Мюнхгаузены из НАСА догадались, что рассказывать на полном серьёзе о стыковочном узле, расположенном прямо на раструбе сопла маршевого двигателя, - это уже чересчур.
Поэтому соединение лунного и командного модуля «Аполлона» у них якобы осуществлялось с помощью своеобразного каркаса, которым служила обшивка ракеты «Сатурн-5». Соответственно, командный модуль необходимо было отделить от этого каркаса.
Известно, что перед началом «счастливого периода» (шестиразового полного и успешного выполнения всей программы посещения Луны) НАСА декларирует две репетиции данного этапа, одна из которых якобы происходила на околоземной орбите («Аполлон-9»), другая - во время экспедиции «Аполлона-10» по пути к Луне.
Полёт по программе «Аполлона-9» полноценной репетицией рассматриваемого этапа назвать не получится по той простой причине, что полёт, во-первых, якобы выполнялся на околоземной орбите, а, во-вторых, с помощью другой ракеты - «Сатурн-1В»!
Единственным доказательством успешности выполнения рассматриваемой операции является фотография командного модуля «Аполлона» на фоне атмосферы и поверхности Земли (на которой, кстати, въедливые исследователи усмотрели перевёрнутое изображение технических помещений НАСА, на фоне которых наверняка и была сделана фотография командного модуля). Что мешало НАСА сделать видеозапись хотя бы части этой операции на околоземной орбите, совершенно непонятно. …Если, конечно, предполагать, что такая операция действительно выполнялась.
Давайте воспользуемся статистикой расстыковок в космосе в процессе выполнения пилотируемых полётов на космических кораблях серий «Восток», «Восход» и «Союз» с 1961 по 1972 годы. В каждом из этих полётов выполнялось отделение спускаемого аппарата для приземления, а также было выполнено две успешных расстыковки на орбите Земли (Союз-4-5 и Союз-11-Салют-1). Всего в автоматическом режиме было выполнено 17 расстыковок между частями космического корабля или разными космическими кораблями, и лишь одна из них (в полёте Юрия Гагарина) была выполнена с некоторыми проблемами, могущими стать причиной гибели космонавта.
Изучая официальные данные этого первого исторического полёта, приходится признать, что Гагарину тогда очень повезло, что он остался жив…
Таким образом, максимальную надёжность процесса расстыковки в космосе по состоянию на 1972 год для советской космической техники можно оценить как 16/17 или почти 0,9412. Мы примем это значение для оценки вероятности успешной расстыковки командного и лунного модулей «Аполлона» ещё и потому, что всерьёз рассматривать истории о стыковках-расстыковках на околоземной орбите космических кораблей «Джемини» не приходится из-за всплывших фактов об отсутствии таковых космических полётов в принципе. Кроме того, статистика стыковок-расстыковок в космосе, якобы выполнявшихся в этих «полётах», ещё хуже, чем советская. Поэтому мы возьмём лучшую статистику, стремясь получить максимальные значения надёжности каждого этапа в нашем исследовании.
Пристыковка командного модуля другой стороной.
Возможно ли продолжение экспедиции на Луну, если командному модулю не удастся пристыковаться к остальной части комплекса?
По легенде НАСА выполнить манёвр выхода на орбиту Луны было возможно только с помощью маршевого двигателя командного модуля. Но если к этому моменту командный модуль не будет пристыкован к лунному модулю, о посадке на Луну придётся забыть. Лунные модули в связке с третьей ступенью «Сатурна-5» пролетят мимо Луны, превратившись в искусственный спутник Солнца. А это означает, что программа полёта выполнена не будет.
Отстыковка третьей ступени «Сатурна-5».
На данный момент по трассе Земля-Луна согласно легенде НАСА движется связка командного, лунного модулей «Аполлона» и третья ступень «Сатурна-5». При этом третья ступень «Сатурна-5» к этому моменту практически полностью израсходовала запас топлива и являлась своеобразным балластом, от которого следовало избавиться. Если этого не сделать, мощности и/или запаса топлива в командном модуле не хватит для выполнения всей программы миссии. Как минимум, выполнение посадки на Луну станет невозможным.
Какова же вероятность успешной отстыковки последней ступени «Сатурна-5»? Ранее мы уже рассматривали вероятность успеха при отстыковке командного модуля. При этом мы были заведомо оптимистичны, оценив надёжность такой операции для данной техники на уровне 0,9412.
Давайте же и в данном случае применим эту оценку, которая означает, что третья ступень «Сатурна-5» могла бы без проблем покинуть комплекс и удалиться от него на безопасное расстояние не менее чем в 94 случаях из ста.
Выполнение манёвра выхода на орбиту Луны.
Возможно ли выполнение программы миссии посещения Луны, если вовремя не выйти на круговую окололунную орбиту: промахнуться мимо Луны или же угодить прямо в её поверхность?
Оценить вероятность успешного выполнения такого манёвра мы можем, взяв официальные данные по полётам на Луну автоматических аппаратов СССР («Луна») и США («Сервейер») за период 1965-1972 годов. Как и следовало ожидать, поскольку в выполнении данного манёвра ничего архисложного нет, его успешное выполнение наблюдается в 23 случаях из 26, что соответствует уровню надёжности 23/26 = 0,8846 или приблизительно 88,5%.