НАСА против теории вероятностей.

НАСА против теории вероятностей.

«Ключ к самым таинственным секретам как правило лежит на поверхности, просто его никто не замечает.»

Аркадий Велюров

То, о чём будет сказано в этом разделе, прозвучало как гром среди ясного неба не только для защитников, но даже для критиков НАСА. Если защитникам лунной аферы, получающим за свой неблагодарный труд хорошие деньги, не впервой выставлять себя идиотами, ибо они к такому уже давно привыкли, то критики сразу поняли, что весь титанический труд, который они проделали на голом энтузиазме, вдруг оказался не нужен.

Наверняка, это обидно, и я это отлично понимаю. Возможно, моя идея не получила в своё время надлежащей поддержки со стороны честных исследователей из-за того, что предмет спора о том, могли ли быть осуществлены пилотируемые полёты на Луну по декларируемой НАСА схеме, разрешился самым очевидным образом, даже без применения специальных знаний. Этот момент очень похож на ситуацию, когда огромный коллектив с большим напряжением усилий трудится над какой-либо проблемой, но вдруг некий стажер, некоторое время выглядывающий из-за плеча старших товарищей, выдает решение, не требующее более усилий тысяч людей. Эти тысячи людей, которые уже прикипели к своей работе, как к родному и важнейшему в жизни делу, как минимум в душе обидятся на того стажера, хоть виду может и не подадут…

Но стажер понимает, что результат важнее всех усилий, поэтому сейчас все вам расскажет.

И еще. Стажер с огромным уважением относится ко всем усилиям скептиков и снимает перед ними шляпу.

* * *

Нельзя сказать, что моя идея так уж и нова. Как минимум, советские конструкторы ракетно-космической техники полностью отдавали себе отчёт в том, что подобное техническое решение неосуществимо по причине крайне низкой общей надёжности. В дневниках Каманина даже есть фраза о том, что подсчет общей вероятности успешного завершения такой миссии на уровне 0,1% производил «удручающее впечатление». Забегая наперёд, хочу сказать, что именно этот фактор, а не какой-либо другой, не позволил советской космонавтике осуществить хотя бы пилотируемый облёт Луны, не говоря уже о высадке на её поверхность.

Советские конструкторы, которые работали по лунной программе (и добились, кстати сказать, неплохих заделов), избегают обсуждать данный вопрос по той простой причине, что даже если его затронуть, это сразу выдаст лунную аферу НАСА с головой. Однако, я-то не обещал поддерживать аферу НАСА, не получал за молчание продвижение по службе, государственные пенсии, квартиры и дачи, личных шофёров, поваров и медсестёр, научные звания, кафедры и причитающееся по такому случаю денежное вознаграждение, поэтому я могу не только рассказать, но детально разжевать вопрос для всех интересующихся. И сделаю это с большим удовольствием лишь только потому, что люблю говорить правду.

* * *

Признаюсь, сначала я сам не поверил, что всё так просто. Пришлось идти к своим старым университетским преподавателям. После того, как я изложил им свою идею, у них были квадратные глаза. Эти глаза старых убелённых сединами людей с высокими научными степенями отражали наивное непонимание того факта, как во всех энциклопедиях и справочниках может быть написана такая ложь?! В который уже раз я видел такую реакцию людей, казалось бы грамотных и образованных… Но мне не нужно было удивлять своих учителей, а лишь получить подтверждение принципиальной применимости одного из важнейших базовых принципов теории вероятности к данному конкретному случаю. И такое подтверждение я получил из рук таких преподавателей своего вуза, профессиональная компетентность которых не вызывает сомнений не только у меня, но и кого-либо другого. Лишь после этого я рискнул изложить на форумах, посвящённых дискуссиям вокруг лунной аферы НАСА, свою идею.

Ну-с, граждане уголовнички из НАСА, как сказал бы Глеб Жеглов, приступим к делу… В нашем мире всё движется, вращается, обменивается энергией и даже проявляет творческое начало… иногда. Если бы не было движения, этот мир был бы пуст и скучен. Всякий акт движения, после которого наблюдаемые объекты или их свойства меняются, люди условились называть событиями. События – как абстрактное понятие – необходимо людям также и потому, что необходимо выделять и определять конкретные действия и их последствия.

Наш мир довольно сложен. Для того, чтобы произошло некое событие, необходимо влияние многих других событий или факторов. Этих факторов может быть десятки, сотни, а иногда тысячи и даже миллионы. Дабы не превращать естествознание в балаган, учёным понадобилось знать, насколько интересующее их событие возможно. Мера возможности для события называется вероятностью.

Если кто успел заскучать, философия на этом закончилась. Теперь приступаем к математике. Кто не любил в школе математику, пусть тоже не пугается: я буду объяснять всё так, что будет понятно, просто и почти без формул.

Как и всякая другая мера чего-либо, вероятность возникновения событий представляется в числовом выражении. Для её представления придумали простую и понятную шкалу от ноля до сотни процентов. Если событие не имеет шансов произойти при любых условиях, оно называется невероятным, поэтому его вероятность равна ноль процентов. И наоборот, если событие обязательно происходит при любых условиях, вероятность его равна ста процентам.

Естественно, между этими двумя полюсами находятся вероятности практически всех событий в мире. Например, если в результате многочисленных экспериментов исследуемое событие происходит в семи случаях из десяти, тогда его вероятность равна 70%.

Для удобства вычислений в математике к вероятностям событий применяется шкала от 0 до 1. Возвращаясь к предыдущему примеру, семь из десяти – это 7/10, т.е. 0,7. Далее мы будем пользоваться именно такой шкалой.

* * *

На этот момент мы имеем необходимый понятийно-числовой аппарат, поэтому о вероятностях самое время рассказать кое-что очень интересное. Чтобы было действительно интересно, далее я всё буду показывать на примерах.

Итак, включаем воображение и представляем чёрный ящик, в котором находятся 100 совершенно одинаковых шаров (по массе, объёму и на ощупь они совершенно одинаковые). При этом 50 из них красные, а 50 – синие. И все они тщательно перемешаны. Теперь закрываем глаза, запускаем руку в ящик и наугад (можно ещё для верности помешать шары рукой) вытаскиваем один шар. Как вы думаете, какова у нас вероятность вытащить красный шар?

Практически все читатели хором воскликнут – 50% ! И будут правы. Но давайте здесь на секундочку остановимся и поймём, как получились эти 50%. Итак, всех шаров имеется 100, а красных – 50. Другими словами, вытащить красный шар у нас 50 шансов из 100, т.е. 50/100 или ровно 0,5.

Ещё раз: при данных исходных условиях вероятность вытащить красный шар у нас равна 0,5 (или 50%). Это означает, что красный шар будет вытащен приблизительно один раз из двух попыток.

Хорошо. Представим, что мы наконец вытащили красный шар. Отложим его в сторонку и теперь повторим эксперимент, но уже без этого красного шара.

Какова вероятность вытащить красный шар теперь? Красных шаров осталось 49, а всех шаров – 99. Эта вероятность равна 49 из 99 или 49/99 или 0,494949… = 0,(49) – сорок девять сотых в периоде.

Допустим, мы вытащили второй красный шар. В следующем, третьем эксперименте вероятность вытащить красный шар уже будет 48/98 = 0,48979591…

Как мы видим, поскольку общее количество шаров достаточно большое, во всех трёх экспериментах вероятность вытащить красный шар приблизительно равна 0,5.

* * *

Теперь, внимание, ключевой момент эксперимента, а может быть и всей моей работы.

Возвратим красные шары в чёрный ящик и опять всё тщательно перемешаем. Имеем 100 шаров, из них 50 красных.

Как вы думаете, какова вероятность вытянуть наугад три красных шара подряд?

* * *

Прежде, чем приступать к решению этой простой задачки, я должен объяснить, что между событиями «вытащить один красный шар» и «вытащить три красных шара подряд» имеется довольно существенная разница. Первое событие называется простым событием, т.е. таким событием, которое не зависит от каких-либо манипуляций с шарами, поскольку во время, когда мы фиксируем это событие, больше ничего с шарами не происходит. Но вот второе событие – «вытянуть три красных шара подряд» – называется сложным событием, поскольку оно состоит из некоторой комбинации простых событий.

Какова же эта комбинация? Для того, чтобы состоялось наше сложное событие, должны состояться все три простых события, т.е. сначала должен быть вытянут красный шар, после него ещё один красный шар, и после этого – ещё один красный шар. Если хотя бы один раз из трёх будет вытянут синий шар, сложное событие уже будет считаться несостоявшимся.

Другими словами, «вытянуть три красных шара подряд» – это «вытянуть красный шар первый раз» И «вытянуть красный шар второй раз» И «вытянуть красный шар третий раз».

Что такое «И»? Это – так называемое логическое умножение, применяемое в математической логике для случаев, когда нужно определить выражение одновременного выполнения некоторых условий (также называется конъюнкцией). Для случая условий, представленных в виде вероятностей некоторых событий, логическое умножение превращается в простое арифметическое умножение.

Итак, исходя из ранее вычисленных вероятностей для простых событий, вероятность события «вытянуть три красных шара подряд» равна 0,5 х 0,(49) х 0,48979591 = 0,(12). Это немногим более 12%. Что означают эти 12%? Если вы попробуете 100 раз повторить эксперимент вытягивания наугад трёх шаров из чёрного ящика, то приблизительно 12 раз вам удастся вытянуть три красных шара подряд.

Почему «приблизительно»? Дело в том, что теория вероятностей не гарантирует точного решения для каждого конкретного эксперимента, а может лишь предсказать значение, к которому это решение будет стремиться. Иначе говоря, чем большее количество раз вы будете проводить данный конкретный эксперимент, тем точнее среднее арифметическое значение этого результата будет приближаться к предвычисленному решению задачи с помощью теории вероятностей.

* * *

Если читатель мне не верит (а верить сейчас никому нельзя) и под рукой как-то нет чёрного ящика с сотней окрашенных в два цвета шаров, тогда я предлагаю убедиться в действенности теории вероятностей с помощью реквизита, который есть у каждого человека – монетки. Как известно, при подбрасывании монетки довольно сложно учесть частоту её вращения, поэтому монетка является почти идеальным снарядом для получения случайного значения – орёл или решка. Очевидно, что орёл в среднем выпадает с вероятностью 0.5, точно как и решка.

Какова вероятность того, что орёл выпадет три раза подряд? Теория вероятностей утверждает, что эта вероятность равна 0,5 х 0,5 х 0,5 = 0,125, т.е. 12.5%. Кто не верит, может сто раз провести эксперимент из трёх подбрасываний. Три орла у вас выпадут приблизительно в 12 или 13 случаях из ста. Чем больше будет проведено таких экспериментов, тем ближе значение результата будет подбираться к значению 12.5%.

Это не магия, это работает теория вероятности. Она так же объективна и действие её так же неотвратимо, как у любого другого физического закона. Но только для невоодушевлённых объектов! Живые существа этим законам подчиняются хуже, а некоторые – не подчиняются вообще. Однако, эта тема не для данной работы. Мы будем рассматривать теорию вероятностей только в приложении к техническим системам, которые могут наделяться разумом разве что в низкобюджетных голливудских фильмах…

Защитники НАСА на форумах старательно изображали непонимание того, почему вероятности простых событий нужно именно умножать. Перефразируя классика мирового футбольного цеха, я всегда с пониманием относился к их непониманию, но без внимания этот интересный вопрос все-таки не оставлю. Давайте специально для них сделаем небольшое эмпирическое доказательство для примера с монеткой.

Что такое 0,125? Это 1/8 от единицы, не правда ли? Действительно, какими могут быть эти три простых события? Давайте перечислим все возможные варианты для эксперимента из трех подбрасываний монетки:

1. Орёл – орёл – орёл.

2. Орёл – орёл – решка.

3. Орёл – решка – решка.

4. Решка – решка – решка.

5. Решка – решка – орёл.

6. Решка – орёл – орёл.

7. Решка – орёл – решка.

8. Орёл – решка – орёл.

Больше вариантов нет. Каждый из этих восьми вариантов имеет совершенно равную вероятность произойти в любом эксперименте. Это означает, что вероятность выпадения орла трижды подряд – ровно 1/8. И эта же 1/8 получается в результате действия 0,5 х 0,5 х 0,5, где 0,5 – вероятность выпадения орла в каждом отдельном простом событии – одиночном подбрасывании монетки.

Видите, как просто? Не видят этого только защитники НАСА, поскольку за свою слепоту (а также за тот шум, которые они поднимают при попытке обсудить этот вопрос на любом форуме) они получают зарплату.

Теория вероятностей для того и придумана, чтобы каждый раз не рассматривать все возможные варианты, которые подчас и представить-то невозможно из-за неимоверно большого числа факторов, влияющих на искомую вероятность некоторого события. Вместо этого существуют простые и понятные формулы, которые являются большим секретом полишинеля не только для уровня среднего образования, но даже и для абсолютного большинства вузов в мире. Это конечно неспроста, но об этом мы поговорим в пятом разделе моей работы.

* * *

А какова вероятность того, что орёл выпадет подряд четыре раза? Она равна 0.54 = 0,0625, т.е. 6.25%. Отсюда имеем очевидный вывод: увеличение количества простых событий, от которых зависит составное (сложное) событие, уменьшает вероятность этого составного события. В связи с этим свойством нашего с вами мира приведу два примера.

Пример 1. Народная мудрость гласит, что играть в азартные игры с государством нельзя. Тем не менее, всегда находится большое количество наивных граждан, нарушающих этот неписаный закон. Государство зарабатывает огромные деньги на всевозможных лотереях, которые работают благодаря законам теории вероятностей. Это сейчас на телевидении проводятся телешоу, где в качестве приправы к лотереям задницами крутят полуголые девицы. А во времена Союза была простая и понятная лотерея «6 из 45». Трудящиеся покупали билеты, где нужно было отметить шесть чисел из ряда от 1 до 45. Казалось бы, в такой лотерее выиграть очень вероятно – 6/45 ! Но нет: оказывается, вероятность угадать 6 чисел из 45 – это угадать число из 45 возможных И угадать число из 44 возможных И т.д. – равна 1/45 х 1/44 х 1/43 х 1/42 х 1/41 х 1/40 = 0,00000000017, т.е. приблизительно 0,000000017%. Это означает, что если будет куплено миллиард таких лотерейных билетов, то выиграть имеют шанс лишь 17 из них. Или один из 59 миллионов!

Конечно же, в каждом таком розыгрыше не участвовало и миллиона билетов, но выигрыши время от времени происходили и широко рекламировались. Теория вероятностей здесь, конечно, была ни при чём. Просто государству нужно было как-то показать, что выиграть возможно. Также информация о фантастических по тем временам выигрышах постоянно циркулировала в обществе в качестве слухов, которые запускать соответствующие службы были большие мастаки. Например, некоторой части сексотов время от времени вменялось в обязанность рассказывать ближним к месту и не к месту о том, что мол его очень хороший знакомый купил лотерейный билет и вдруг выиграл «Запорожец». Влияло ли это на объёмы продаж лотерейных билетов? – Безусловно!

То же самое происходит и теперь, только с новыми информационными «приправами».

Пример 2. В технике вероятность безотказной работы некоторого узла или механизма на протяжении указанного времени называется надёжностью. Таким образом, если лампочка в среднем может непрерывно светить 900 часов из 1000, то говорят о том, что её надёжность составляет 90% (или 0,9).

Давайте соединим последовательно в электрическую цепь десять таких лампочек. Какова надёжность такой электроцепи за 1000 часов?

Поскольку лампочки соединены последовательно, тогда в случае перегорания любой из десяти лампочек цепь разрывается и гаснут все лампочки. Другими словами, для того, чтобы электрическая цепь работала, необходимо, чтобы «работала первая лампочка» И «работала вторая лампочка» И «работала третья лампочка» И так далее… Общая вероятность безотказной работы такой технической системы за указанное время (или её надёжность) будет составлять 0,910 = 0,3487 или немногим менее 35%. Это означает, что в среднем лишь одна из трёх таких гирлянд сможет светить на протяжении 1000 часов, а две другие выйдут из строя раньше.

* * *

Их этих примеров следуют два важных следствия, которым неукоснительно следуют все конструкторы технических систем:

- чем техника проще, тем она надёжнее;

- последовательное соединение или выполнение действий уменьшает надежность.

Чтобы достичь большей надёжности технических систем, наиболее сложные или критически важные подсистемы дублируются. Например, дублируются гидравлика управления закрылками и элеронами пассажирских самолётов, системы связи и датчики на АЭС, системы управления перекачкой нефти и газа, контент сайтов и важные данные на серверах, системы энергоснабжения и связи банков, больниц, военных объектов и многое, многое другое. Совершенно не важно, в какой области работает техническая система – законы повышения её надёжности универсальны.

Если на войне командованию нужно было с высокой вероятностью доставить некую депешу, параллельно посылали больше одного солдата с копиями депеши – это повышало вероятность успешного выполнения задания. Если вы хотите иметь надёжный автомобиль, то покупаете «Мерседес», ведь он собран из очень качественных (надёжных) деталей, которые должны работать одновременно максимально возможное время.

И наоборот.

Если вы хотите иметь наглядный пример уменьшения надёжности, посмотрите, как дети играют в «сломанный телефон»: чем больше участников передаёт сообщение, тем больше вероятность его искажения. Прошу заметить: это происходит именно при последовательной передаче сообщения.

Чем длиннее цепочка последовательных соединений или технических этапов, тем меньше надёжность системы в целом.

Прошу вас ответить на простой вопрос: возможно ли успешное выполнение такой миссии, если хотя бы один из её этапов не состоится?

Возможен ли вывод космического корабля в космос при проблемах на старте или в процессе разделения ступеней? Можно ли начать полёт к Луне, не отработав должным образом разгонный импульс с помощью маршевого двигателя третьей ступени? Можно ли выйти на орбиту вокруг Луны, не завершив вовремя перестыковку отсеков, не отработав тормозной импульс выхода на окололунную орбиту? Реально ли побывать на поверхности Луны, успешно не посадив на неё пилотируемый аппарат? Возможно ли взлететь с Луны, если при посадке или при старте произошла поломка? Если не получилась стыковка на орбите Луны, можно ли начинать полёт к Земле? Если не включится маршевый двигатель командного модуля на орбите Луны, как астронавты улетят к Земле? Что случится, если командный модуль не сумеет отстыковаться от посадочной капсулы при подлёте к Земле? Выживут ли астронавты, если посадочная капсула промахнется с углом входа в атмосферу на второй космической скорости?

Вообще, существует ли хотя бы один такой этап, не пройдя который, можно было бы успешно выполнить всю программу миссии? Можно ли поменять какие-либо этапы такой миссии местами или же отложить процедуры выполнения некоторых этапов до выяснения обстоятельств возникших неполадок так, чтобы успешно выполнить всю миссию в целом? Наконец, существуют ли в данной схеме некие решения, позволяющие подстраховать или дублировать технику, в которой возникли неисправности на любом из представленных этапов?

Таких этапов нет.

Таким образом, для успешного завершения экспедиции необходимо своевременное последовательное успешное выполнение всех изображенных на видеоролике этапов. А мы уже знаем, что общую вероятность успеха такой миссии можно вычислить перемножением вероятностей успешного выполнения всех этапов, из которых она состоит.

Этим мы сейчас и займемся.

Но перед этим я хотел бы предупредить читателя, что точные значения вероятностей успешного выполнения (надёжности) каждого этапа миссии пилотируемого полёта на Луну в 1969-1972 годах вычислить невозможно из-за вполне очевидных объективных причин. Дело в том, что большое количество задекларированных НАСА технических решений применялись только в процессе «полётов на Луну» и удивительным образом оказались ненужными не только в процессе развития других космических программ США, но и для других – вполне бытовых, технических или даже военных нужд. Другие технические решения из той же «оперы» до и после успешных полётов на Луну либо не существовали вовсе, либо не были в достаточной мере протестированы с помощью пробных пусков или экспериментов в космосе и на поверхности Луны.

Итак, перед нами стоит не очень простая задача, поскольку вероятности успешного завершения каждого из этапов экспедиции мы можем вычислить лишь приблизительно, с той или иной степенью достоверности для каждого конкретного этапа. К счастью, у математиков для таких случаев предусмотрен замечательный аппарат оценки «снизу» или «сверху». Например, если нам нужно оценить значение какой-либо величины, имея значения всех её параметров в виде диапазонов, мы можем оперировать либо заведомо минимальными, либо заведомо максимальными значениями параметров, получив, соответственно, оценку искомого значения также в виде диапазона.

В данном случае нас интересует, какова максимально возможная вероятность успешного завершения рассматриваемой миссии в целом. Поэтому, несмотря на отсутствие некоторых данных и чтобы никого ненароком не обидеть, мы можем смело подставлять во всех случаях максимально возможные значения надёжности. Если у НАСА вообще не было на тот момент соответствующей технологии, я возьму статистику надёжности соответствующей техники из СССР, даже если она появилась намного позже рассматриваемых примеров. Если же аналогов такой техники не найдётся вообще, мы позволим себе немного пофантазировать, «до упора» завышая надёжность такой виртуальной технической системы.

Давайте же наконец посмотрим, что из этого получится…

Если не очень придираться к частностям, у нас имеется как минимум 22 последовательных этапа рассматриваемой экспедиции. Перечислю их все, а потом будем кратко рассматривать каждый из этапов в отдельности и оценивать максимально возможную вероятность их успешного выполнения:

- старт «Сатурна-5»;

- выход на околоземную орбиту;

- полёт на опорной околоземной орбите;

- выполнение манёвра разгона к Луне;

- полёт к Луне;

- отстыковка командного модуля;

- пристыковка командного модуля другой стороной;

- отстыковка третьей ступени «Сатурна-5»;

- выполнение манёвра выхода на орбиту Луны;

- отстыковка командного модуля;

- выполнение манёвра торможения для схода с орбиты Луны;

- мягкое прилунение;

- выход и пребывание на поверхности Луны двух астронавтов;

- старт с поверхности Луны;

- выход на орбиту Луны;

- поиск, сближение и стыковка с командным модулем;

- переход экипажа в командный модуль и его отстыковка;

- выполнение манёвра разгона к Земле;

- полёт к Земле;

- отстыковка спускаемого аппарата;

- торможение в атмосфере Земли;

- мягкое приземление.

Итак, приступим…

Старт «Сатурна-5» Могла ли состояться экспедиция на Луну, если бы ракета «Сатурн-5» взорвалась прямо на стартовом столе? Или если бы старт не состоялся по техническим причинам и был отложен на неопределённое время?

Ракеты-носители для пилотируемых космических кораблей в 60-х годах очень часто взрывались на точке старта не только во время, но даже ещё до начала пусков. Это было связано с необходимостью заправки ракет легковоспламеняющимися, взрывоопасными, криогенными или высокотоксичными компонентами в огромных количествах непосредственно перед стартом. Для заправки каждой новой модели ракеты на стартовом столе создавался сложнейший заправочный комплекс. Особенно это касается многоступенчатых ракет, в которых, как в «Сатурне-5», разные ступени должны были работать на разных топливных компонентах! Кроме этого, сложной технической проблемой было обеспечение герметичности топливных баков и топливопроводов, микроскопические протекания или другие незаметные на глаз дефекты в которых могли приводить к образованию взрывоопасных испарений, немедленно воспламеняющихся в момент зажигания.

Второй важный фактор риска в моменты пусков состоял в том, что в те времена не существовало возможности испытать всю ракету в сборе, включая полную заправку топливом, иначе, чем посредством попытки выполнить программу вывода полезного груза «в натуре». Да, конечно, существовали стенды для прогонки различных систем; в том числе двигателей, которые перед установкой на ракету нарабатывали на таких стендах тысячи часов в номинальных режимах. Однако, после сборки ракеты в дело вступали тысячи ранее не учтённых факторов, самым «популярным» из которых были различного рода вибрации, возникающие в корпусе ракеты сразу после запуска двигателей. Некоторые детали за несколько секунд испытывали огромные перепады температур – от контакта с поверхностью баков с криогенными компонентами до контакта с внешними поверхностями сопел, нагреваемыми пламенем двигателей. Любая деталь, для «прогонки» которой на стенде весь набор факторов невозможно было учесть, могла в результате перегрева разрушиться или снизить прочность, в результате вибраций попасть в резонанс и, разрушившись, повредить другие системы двигателя – насосы, топливопроводы, а также сами резервуары с компонентами горючего.

Например, как известно, официальной причиной гибели шаттла «Челенджер» в январе 1986 года стал разрыв/прогорание кольцевого уплотнителя, который наверняка не испытывался для условий, совпадение которых стало причиной катастрофы.

Третьим серьёзным фактором риска, который мог стать причиной повреждения и взрыва ракеты на стартовом столе, было повышенное давление в баках, где хранился сжиженный кислород или водород. Если в случае с кислородом основной проблемой было выкипание и стравливание газообразного кислорода из своеобразных «паровых котлов» – ракетных баков с жидким кислородом – и, как следствие, необходимость непрерывной дозаправки баков практически до самого старта, то в случае с водородом проблема была гораздо серьёзнее. Молекулы водорода относительно легко проникают сквозь любые стенки баков, особенно в случае повышенного давления, постоянно образовывая вокруг ракеты гремучую смесь с кислородом. С целью минимизации рисков от взаимодействия газообразных испарений криогенных компонентов конструкторы шли на невероятно сложные ухищрения, размещая на ракете вытеснительные системы, работающие на инертных газах. Однако, эти меры могли привести лишь только к утяжелению и усложнению конструкции, что негативным образом сказывалось не только на грузоподъёмности первых ракет, но в первую очередь на их надёжности.

Вообще говоря, подготовка к пуску многоступенчатых ракет была и есть более сложным этапом, чем эксплуатация систем ракеты в полёте. Красивая картина стоящей на стартовом столе ракеты с испаряющимися фонтанами криогенных топливных компонентов на фоне обратного отсчёта лишь знаменует собой окончание сложнейшего этапа окончательной сборки ракеты, доставки её на стартовый стол, установки, заправки и одновременной проверки работоспособности тысяч различных систем и датчиков. Если на этом этапе допускаются ошибки и недочёты, ракета может попросту не улететь со стартового стола. Поэтому при эксплуатации реально летающих на околоземную орбиту пилотируемых космических кораблей обычной практикой является откладывание старта по причине выявленных тех или иных поломок или дефектов, которые устраняются прямо на стартовом столе, а иногда – даже с возвращением почти готовой к старту ракеты обратно в сборочный комплекс…

Если в СССР об откладывании, отмене стартов и о грандиозных взрывах ракет в степях Казахстана просто не сообщалось, а лишь показывалось свершившееся чудо удачного старта очередной ракеты в записи, то в США во времена эксплуатации комплекса «шаттлов» об этом объявлялось с завидной постоянностью. Дело в том, что у них телевизионщики как бы независимы от НАСА, поэтому их нужно загодя предупреждать о планируемом времени старта. Когда старт откладывается, необходимо всех об этом проинформировать, и так далее…

Тем более странными выглядят старты «Сатурнов-5», будто бы отправлявших астронавтов к Луне, ни один из которых не был отложен ни разу! Тысячи ротозеев, собиравшихся поглазеть на те старты, всегда видели вовремя улетающую ракету. Но это и не удивительно, ведь мы уже знаем о том, что стартовала лишь одноступенчатая пустышка, щедро не дожигающая топливо для получения большей длины факела… Ближе к концу этих «полётов» НАСА видимо догадалось о чём-то подобном, так как в официальной истории старт «Сатурна-5» с «Аполлоном-17» оказался отложенным аж на 40 минут. Но, по моему мнению, это скорее похоже на извинение за пролитый кофе на следующий день…

Чтобы не утомлять читателя выкладками статистических данных о числе фактов откладывания стартов и взрывов ракет, находящихся на стартовом столе, скажу, что согласно официальным данным испытаний и запусков ракетоносителей в СССР и США, предварительно планировавшихся для обеспечения пилотируемых полётов, по состоянию на 1969 год имеется 7 взрывов с разрушением ракеты-носителя из 115 планировавшихся стартов. Возможно, дотошные исследователи меня поправят, что таких взрывов было значительно больше, но я взял только те, которые произошли в процессе испытаний ракет, для которых планировался вывод на околоземную орбиту полезного груза, а не просто испытания неких отдельных ступеней или систем.

Кроме того, напомню, мы условились оценивать благоприятные для НАСА данные по максимуму. Поэтому, исходя из вышесказанного, по состоянию на 1969 год надёжность на старте ракетоносителей, используемых для вывода полезного груза на околоземную орбиту, можно оценить как 1-(7/115) = 0,9391… Округлим значение опять-таки в пользу НАСА до 0.94.

Итак, вероятность того, что «Сатурн-5» с экспедицией «Аполлона-11» не взорвётся прямо на стартовом столе или старт не будет отложен на неопределённое время из-за технических неисправностей, мы оценили в 94% или 0.94.

Вспоминая историю реальной эксплуатации комплекса «шаттлов», которые начали летать с 1981 года, думаю, вы согласитесь со мной, что это значение отражает значительно завышенное максимальное значение искомого диапазона вероятностей…

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 45 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?

Что за вопрос? – скажете вы, – ведь работали же на околоземной орбите различные орбитальные станции, в которых по многу лет сменяли друг друга экспедиции посещения, и ничего с ними критического не происходило! Это верно, однако, не для рассматриваемого нами случая. Ведь рассматриваемый полезный груз имел в своём составе такую «бомбу» замедленного действия, о которой следует рассказать отдельно.

Но перед этим необходимо обязательно вспомнить сложнейшую проблему первых космических аппаратов, забрасываемых в космос СССР и США, – это склонность к беспорядочному вращению. Если пилотируемый космический корабль или автоматический спутник начинал по тем или иным причинам вращение в некоторых плоскостях в невесомости, это было чревато его потерей. Причины, заставлявшие спутник беспорядочно вращаться на орбите, могли быть самыми разнообразными: это и остаточное влияние импульса последней разгонной ступени вследствие расстыковки, и непроизвольное истечение газов из резервуаров с горючим или из двигателей ориентации, и неправильные включения этих двигателей, рассчитанное на расположение центра масс аппарата в одном месте, в то время как он находился в другом, и неравномерный нагрев корпуса, и так далее, и тому подобное.

Известно, что в СССР проблему компенсации вращения космических кораблей решили с помощью гироскопов, когда микродвигатели ориентации управлялись по алгоритмам, получающим данные от этих гироскопов. В США поначалу такая проблема решалась ещё проще – производилась закрутка космического аппарата вдоль продольной оси движения с помощью двигателей последней ступени ракеты-носителя. Если для беспилотных спутников такое «решение» поначалу имело право на существование, то чем компенсировались эффекты вращения в «Меркуриях», «Джемини» и «Аполлонах», совершенно непонятно. История американской космонавтики об этом деликатно умалчивает. Они как-то об этом не задумывались, впрочем, как и о многом другом…

Теоретически небольшой пилотируемый корабль на орбите Земли можно стабилизировать с помощью двигателей ориентации. Но это возможно лишь в том случае, если масса этого корабля сопоставима с мощностью этих двигателей, которые имеют к тому же достаточный запас топлива для выполнения такой работы.

Теперь, внимание, вопрос: какими двигателями ориентации можно остановить вращение рассматриваемого комплекса, если его масса согласно официальным данным НАСА составляет 140 тонн? Да, я помню о том, что на поверхности командного модуля «Аполлона» и возвращаемого модуля с поверхности Луны американские конструкторы натыкали более чем два десятка микродвигателей ориентации. Но, во-первых, эти двигатели предназначены для разворотов и перестыковок микроскопически маленьких модулей. Во-вторых, всё это хозяйство пока упрятано под обтекатель третьей ступени «Сатурна-5», который по легенде должен отделиться лишь по пути к Луне в процессе перестроения отсеков. Но мы пока продолжаем полёт и предположительно вращаемся на околоземной орбите. Чем будем гасить это вращение? Маршевым двигателем третьей ступени, что ли? Ведь для выполнения манёвра разгона к Луне надо занять точно выверенную позицию по направлению, и любое вращение обязательно необходимо прекратить.

И теперь об обещанной «бомбе».

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!

При рассмотрении следующих этапов экспедиции мы ещё вернёмся к некоторым техническим аспектам работы этого уникального во всех смыслах двигателя. А сейчас лишь отмечу один важнейший фактор, который существенным образом влияет на полёт на околоземной орбите. Дело в том, что согласно официальным техническим характеристикам всего за один час полёта в вакууме третья ступень «Сатурна-5» теряла целых 1,2 тонны топлива вследствие испарения криогенных топливных компонентов. Соответственно, за один полный виток вокруг Земли масса третьей ступени уменьшалась почти на две тонны!

Что это означает…

Во-первых, интенсивная потеря такого огромного количества сжиженного газа говорит о том, что космический корабль обязательно будет вращаться. Сжиженный газ под влиянием нагрева корпуса корабля от солнечных лучей испаряется сквозь стенки баков и специальные клапаны для стравливания в вакууме несколько интенсивнее, чем на стартовом столе в условиях атмосферного давления. В результате создается нескомпенсированная реактивная тяга, которая приводит к вращению корабля в невесомости.

Очевидно, что водород испаряется интенсивнее, чем кислород. Водород проникает сквозь стенки баков и в сжиженном состоянии находится при гораздо большем перепаде температур с этими стенками (нагреваемыми Солнцем), чем у кислорода (-253°С против -183°С). Логично предположить, что водорода теряется приблизительно вдвое больше за единицу времени, чем кислорода. Если бы дело происходило при атмосферном давлении, объём газа, покидающего данный космический корабль в разных направлениях, составлял бы 9955 литров в секунду для водорода и 79644 литров в секунду для кислорода. Таким образом, данный корабль получает боковую и закручивающую реактивную тягу от газов, объём которых составляет не менее 90 тысяч литров в секунду! При этом никто не может сказать, в каком именно месте и через какие именно щели в корпусе ракеты эти газы найдут себе выход в космический вакуум. Рассчитать вращающий момент на весь комплекс при этом практически невозможно.

Во-вторых, испарение 1,2 тонны сжиженного газа при т.н. нормальных условиях (на уровне моря при температуре 20°С) эквивалентно образованию объёма газообразной смеси высотой 100 метров и площадью приблизительно в 17 футбольных полей. И это только за один час! В вакууме этот объём будет значительно большим, и весь этот испарившийся водород и кислород будет создавать постоянно расширяющееся облако газов, которое будет перемещаться вместе с кораблём со скоростью почти 8 км/с.

Из школьного курса неорганической химии известно, что смешивание двух объёмов газообразного водорода и одного объёма кислорода называется гремучим газом. Эта смесь имеет свойство взрываться даже спонтанно, т.е. без видимого повода. В данном случае повод для такого взрыва имеется более чем достаточный, ведь приповерхностный слой (у корпуса ракеты) данной газовой смеси разогревается очень интенсивно за счёт солнечного света. НАСА имело возможность в этом убедиться на собственном горьком опыте: первый раз 5 июля 1966 года при запуске ракеты «Сатурн-1Б», когда изделие SA-203 (позже декларируемое как третья ступень легендарной ракеты «Сатурн-5») взорвалось на околоземной орбите на седьмом витке, разлетевшись на 37 фрагментов; и второй раз – при неудачном испытании ракеты «Сатурн-5». Целью упомянутого полёта «Сатурна-1Б», как указывает НАСА, было «изучение поведения жидкого водорода в невесомости». Видимо, жидкому водороду (а заодно и кислороду, который, кстати, не был полностью израсходован) пришлось за поведение поставить «неуд». Ведь толстые стальные стенки для жидкого водорода и кислорода в космосе сделать нельзя – ограничение по массе. Видимо, именно после этих феерических экспериментов местным умникам стало совершенно ясно, что криогенным компонентам при длительных полётах в космосе не место. Вскоре, как мы уже знаем, последовало увольнение главного конструктора – экс-штурмбанфюрера Вернера фон Брауна и восьми сотен его ближайших соратников по нелёгкому космическому труду, после чего сразу наступил «счастливый период» полётов на Луну…

Наконец, в-третьих, интенсивное испарение топлива и вынужденное стравливание окислителя при такой схеме полёта накладывает очень существенные ограничения на время пребывания третьей ступени «Сатурна-5» на околоземной орбите. Если после выхода на околоземную орбиту срочно не улететь к Луне, тогда немного позже уже может банально не хватить топлива! Именно поэтому идеологам-режиссёрам «покорения Луны» из НАСА пришлось откладывать критически важные этапы перестыковок командного модуля на время следования к Луне, поскольку сделать это на околоземной орбите, к тому же сидя верхом на своеобразной пороховой бочке с тысячей горящих фитилей, попросту не было времени. А теневые сотрудники НАСА на форумах сказать об этом не имеют права – однопусковая схема полёта к Луне на кислородно-водородных двигателях загнала их в глухой угол технического абсурда.

Необходимо особо обратить внимание на то, что ни до, ни после «пилотируемых» экспедиций НАСА «к Луне» никогда и ни при каких обстоятельствах баки со сжиженным водородом в качестве ракетного топлива в космосе не использовались. Они используются только в процессе вывода полезного груза на орбиту, когда вероятно образующаяся гремучая смесь сносится набегающим потоком воздуха, а выше – за счёт инерции с корпуса ускоряющейся ракеты.

Однако, мы немного отвлеклись. Нам нужно оценить вероятность безаварийного пребывания 140-тонного комплекса, готового отправиться к Луне, на околоземной орбите на протяжении максимум трёх витков – именно столько отводит НАСА своим астронавтам для проверки всех систем и подготовки манёвра разгона к Луне в разных экспедициях. Как я ранее обещал, мы при каждом удобном случае будем завышать надёжность в пользу НАСА, поэтому – в том числе и для простоты – вероятностями возникновения всевозможных поломок на борту комплекса при «проверке всех систем» и при подготовке к выполнению манёвра разгона к Луне мы просто пренебрегаем.

Для нашей задачи, по моему мнению, нам вполне хватит официальной статистики эксплуатации двигателя J-2, а также второй и третьей ступеней «Сатурна-5» с этим же двигателем в космических полётах, когда они находились либо на околоземной орбите, либо, как любит выражаться НАСА, «в суборбитальных полётах».

Итак, 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.

Почему произошли эти взрывы, мы уже разбирали. Теперь давайте займёмся статистикой.

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?

Во-первых, давайте ещё раз вспомним о том, что согласно официальным данным НАСА в полёте на околоземной орбите каждый час с баков третьей ступени «Сатурна-5» испарялось 1,2 тонны водорода и кислорода. Если космический корабль движется с первой космической скоростью, тогда один виток вокруг Земли на низкой круговой орбите происходит приблизительно за 90 минут, т.е. полтора часа. Всего перед началом выполнения манёвра разгона к Луне по легенде НАСА наш комплекс делал три витка. Соответственно, за это время с его баков успевало испариться приблизительно 5,4 тонны водорода и кислорода. И всё это многокилометровое облако газов, находящееся вокруг корабля, должно двигаться вместе с ним по орбите, так как в вакууме лобовое сопротивление среды отсутствует.

Теперь представьте включение маршевого двигателя – 100-тонника J-2 – внутри огромного облака гремучего газа…

Процессы, вероятно происходящие в таких условиях, возможно когда-нибудь будут промоделированы на вычислительной технике, но в первом приближении мне представляется, что следствием детонации своеобразного гигантского заряда объёмного взрыва обязательно будет полное разрушение баков со сжиженным водородом и кислородом, которых к этому моменту осталось ещё не менее 85 тонн только в баках третьей ступени «Сатурна-5». В вакууме на Солнышке эти жидкости практически моментально превратятся в газообразное состояние, образуя ещё более грандиозное облако гремучего газа в космосе, взрыв которого вообще трудно вообразить…

Американские военные, которые в начале 60-х годов занимались ядерными испытаниями в стратосфере, удавились бы от зависти…

Но давайте для дальнейшего анализа представим, будто гремучий газ засмотрелся на красоты космоса и забыл взорваться от воздействия на него пламенем маршевого двигателя J-2.

Во-вторых, как уже ранее было сказано, 140-тонный космический комплекс на околоземной орбите не имел достаточно мощных двигателей ориентации, с помощью которых можно было бы остановить вращение и выставить его в точное положение для начала выполнения разгонного импульса. Если не удаётся сориентировать и стабилизировать корабль в заданном направлении, включать маршевый двигатель не имеет смысла – в Луну он не попадёт.

В-третьих, повторное включение маршевого двигателя третьей ступени должно произойти в точно рассчитанный момент, не раньше и не позже. Если включение двигателя произойдёт не вовремя, траекторию полёта к Луне как минимум придётся существенно подправлять. А это не только означает использование дополнительного топлива, которого может банально не хватить для вывода комплекса на расчётную трассу полёта к Луне. Это также означает, что нужно будет включать двигатель третий раз, и возможно ещё и ещё…

Почему я акцентирую внимание на повторных включениях маршевого двигателя ступени S-IVB? Да потому, что во всех четырёх неудачных испытательных полётах этого аппарата включить повторно двигатель J-2 в космосе не удалось ни разу!

Почему это произошло.

Сжиженное водородное топливо для ракет, кроме вышеупомянутых неудобств, имеет также свойство постоянно кипеть в приграничном слое внутренних ёмкостей баков, поскольку баки на Земле нагреваются от атмосферного воздуха, а в космосе – от Солнца. Если на стартовом столе под действием силы тяжести, а также в процессе разгона ракеты под действием сил тяжести и инерции газообразный водород сразу вытесняется к верхней части бака, а жидкий – в основном находится в нижней части, откуда он поступает в насосы, то в невесомости при орбитальном полёте жидкий водород находится строго в центральной части бака, а со всех сторон под огромным давлением накопляется газообразный водород. Насосы ракетных двигателей, работающих на сжигании топлива с криогенными компонентами, рассчитаны на работу с жидкостями, пусть даже переохлаждёнными, но никак не с газами. Таким образом, насыщения горючей смеси перед камерой сгорания до необходимого уровня давления достичь не удавалось, поэтому водородно-кислородный двигатель в космосе у них и не запускался.

Понятно, что баронов Мюнхгаузенов из НАСА это не остановило, поэтому они просто взяли и полетели на «Аполлоне-8» сразу к Луне… Кстати, задачка взять жидкость для насоса при температуре -253°С именно из центра бака в момент запуска двигателя довольно нетривиальна; к моменту написания этой работы в лунных чертежах НАСА ничего предназначенного для этой цели не было. Любая вытеснительная система, работающая на инертных газах, в невесомости тоже неприменима, ибо разные газы будут просто перемешиваться, невзирая на разницу в плотности. Но я уверен, что после прочтения этой работы в НАСА обязательно что-нибудь придумают и внесут в документацию по «Сатурну-5» соответствующие правки.

Наконец, в-четвёртых, манёвр разгона к Луне можно считать удачным только в том случае, если двигатель J-2 отработает положенное время на номинальной тяге. Если любое из этих двух необходимых условий не выполняется, говорить о полёте к Луне не приходится.

Результатом работы маршевого двигателя на этом этапе согласно легенде НАСА было приращение скорости от 7,9 до 11,8 км/с и превращение орбиты из эллиптической в параболическую. При этом двигатель J-2 должен был израсходовать 85 тонн жидкого водорода и кислорода. Это я говорю к тому, что никогда – ни до, ни после – такой массивный космический корабль (140-55 тонн) от первой до второй космической скорости с помощью одного ракетного двигателя никто не разгонял…

Итак, нам нужно оценить максимальную вероятность успешного выполнения манёвра разгона к Луне с помощью рассматриваемой технической системы. Как мы уже договаривались, некоторые моменты – даже если они делают невозможным выполнение рассматриваемого этапа в принципе – мы будем игнорировать в пользу НАСА. В данном случае, мы допускаем, что гремучий газ засмотрелся на девушек и забыл взорваться при включении маршевого двигателя, а также, что каким-то таинственным образом 140-тонная связка третьей ступени «Сатурна-5» и всех частей «Аполлона» была точно сориентирована и стабилизирована по направлению на момент начала выполнения разгонного импульса. Другими словами, пусть вероятность любых технических проблем в данный момент равна нулю, а надёжность – единице.

Рассмотрим лишь два основных фактора, которые самым очевидным образом влияют на успех данного этапа: повторное включение двигателя J-2 и выдача этим двигателем точно предвычисленного количества удельного импульса в заданном направлении. Для этого я опять призову на помощь официальные данные НАСА, дабы не быть обвинённым в предвзятости.

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.

Ранее мы уже говорили о пожароопасной кислородной атмосфере внутри обитаемых отсеков «Аполлонов», отсутствии убедительных средств компенсации солнечного разогрева корабля и его энергетического обеспечения. Объём этой работы не позволяет изложить ряд других интересных вопросов к НАСА, заданных исследователями на форумах, которые остались без вразумительных ответов. Эти вопросы касаются систем жизнеобеспечения, ориентации, радиосвязи, а также некоторых других систем лунного и командного модулей, о которых мы будем говорить несколько позже.

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%.

От себя хотел бы добавить, что неожиданные взрывы в космосе при испытаниях третьей ступени «Сатурна-5» видимо так впечатлили «пейсателей» американской легенды о покорении Луны, что они не смогли придумать ничего более скромного на борту «Аполлона-13», чем взрыв кислородного бака. Наверняка они тогда посчитали, что других проблем в космосе просто не возникает…

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.

Кроме этого, на рассматриваемом этапе мы имеем еще одну необходимую операцию, без выполнения которой вся миссия теряет смысл. Для того, чтобы появилась возможность стыковки между командным и лунным модулями, «лунную» часть комплекса необходимо было извлечь из своеобразного пенала, образуемого створками обшивки ракеты «Сатурн-5». Для выполнения этой операции НАСА не придумало ничего лучше, чем отстрелить эти створки с помощью… пиропатронов. По моему мнению, такое «решение» по уровню технического идиотизма может успешно конкурировать с другими взрывами из лунной миссии, например, с феерическим отстрелом первой ступени ракеты-носителя или со взлётом с плоской поверхности на Луне без лотка для истечения газов.

Дело в том, что створки, которые необходимо было освободить, являли собой силовой каркас, на котором при взлёте с Земли и выполнении манёвра разгона к Луне якобы находился командный модуль вместе со спускаемым аппаратом для земной атмосферы. Во время работы первой ступени кроме этого там находилась еще и САС. Все это хозяйство согласно данным НАСА весит не менее 25 тонн и жестко стоит на тех самых створках, которые не только выдерживают продольные ускорения с таким грузом, но ещё одновременно являются внешним силовым каркасом для лунной части космического корабля – связки спускаемого и возвращаемого лунных модулей вместе с горючим общей массой не менее 20 тонн.

Представьте себе силовой каркас, способный удержать в себе железнодорожный вагон, на две трети наполненный щебнем; причем не просто удерживать его на месте, а надежно фиксировать всю массу на время ускорения этого вагона с места до скорости не меньшей 11,8 км/с ! А теперь представьте силу взрывов, необходимых для того, чтобы сломать места крепления вагона к такому каркасу как минимум в четырех местах одновременно.

И при этом в полуметре от этих мест крепления находится космический аппарат, под завязку заправленный топливом и окислителем, которому нужно будет выполнить стыковку с командным модулем, принять на борт двух астронавтов, расправить антенны и посадочные опоры, расстыковаться, выполнить манёвр схода с орбиты Луны, совершить мягкую посадку на Луну, несколько раз включать и выключать системы жизнеобеспечения, обеспечивать бесперебойную связь с Землей, послужить стартовой площадкой на Луне, доставить двух астронавтов на окололунную орбиту, сманеврировать и сблизиться с командным модулем, состыковаться с ним, «отдать» двух астронавтов командному модулю и успешно отстыковаться.

Интересно, в этих лунных модулях случайно ничего не сломается, если практически на его поверхности внутри обшивки ракеты прогремят четыре взрыва пиропатронов, отрывающих и отбрасывающих в космос металлический каркас? Как вы думаете, какова вероятность выжить, взрывая гранаты в пороховом погребе?…

Любили они в космосе что-нибудь взрывать – что же теперь делать с этой историей…

Однако, в самом начале раздела я обещал не придираться к частностям; особенно к тем, которые НАСА не очень любит вспоминать и детализировать, а также игнорировать некоторые обстоятельства в пользу баронов Мюнхгаузенов – «покорителей» Луны. Поэтому мы примем надёжность этой операции «извлечения» лунных модулей равной единице и пойдем дальше.

Исходя из того, что НАСА на тот момент вообще имело довольно смутные представления о процедурах стыковок-расстыковок пилотируемых кораблей в открытом космосе (ранее мы разбирали видеоролик о стыковке на орбите Луны), до сегодняшнего дня они десятой дорогой обходят технические вопросы по поводу того, какими стыковочными узлами были оборудованы различные модули «Аполлонов» и за счет какой автоматики удавалось всегда вовремя и без единой технической проблемы проводить множество операций стыковок-расстыковок разными местами между разнотипными модулями корабля в одной лунной экспедиции. По крайней мере, в официальных документах и видеороликах НАСА никакого стыковочного узла у лунного модуля не наблюдается. Вместо этого коллеги Стенли Кубрика представили стыковочный узел как некую дырку в стенке лунного модуля, изнутри задраенную люком. Вот и вся система стыковки…

Разные части их космического корабля, отправлявшегося к Луне, якобы стыковались и расстыковывались множество раз, не имея в соответствующих местах стыковочных узлов вообще! Более того, стыковочный узел и соответствующая автоматика для американских космических пилотируемых программ так никогда и не были не только разработаны, но и испытаны!

Думаю, после этого факта данную работу можно было бы считать законченной, а рассказывать о чём-то ещё – означало бы ломиться в открытую дверь. Но, все-таки давайте мы условимся считать, что американцы в 1969-1972 годах, не имея стыковочного узла, ухитрялись стыковаться разными частями своих модулей друг к другу во время межпланетных полётов. Единственный вопрос состоит в том, какова средняя надёжность данной технической операции в те времена. Эту величину мы можем примерно оценить, исходя из истории эксплуатации советского космического корабля «Союз», изначально планировавшегося для использования в программах полётов к Луне.

Вообще говоря, сама задача выполнения стыковок и расстыковок в космосе в свое время была поставлена под влиянием необходимости решения лунной программы. Естественно, все эксперименты по данному направлению сначала выполнялись на околоземной орбите. С 1967 по 1971 годы было выполнено всего 5 (пять) попыток стыковок «Союзов», лишь три из которых закончились успешно. Прошу заметить, что частота попыток стыковок в советских программах и полётах довольно реальна; ибо для решения проблем, возникших в предыдущих попытках, требовались капитальные доработки стыковочных узлов и систем ориентации космических кораблей в космосе. Всё это не делается за один день или месяц, поскольку технические решения уникальные, новые, иногда требующие кардинального пересмотра подходов к управлению ориентацией космических кораблей в невесомости; кроме того, нельзя рисковать жизнью космонавтов.

Не будет преувеличением сказать, что создание технического комплекса стыковочных узлов на «Союзах» по своему значению не намного отстаёт от важности самих полётов в космос. Ведь смысл этих полётов в конечном счёте сводится к возможности создания в космосе более крупных кораблей из меньших модулей, которые возможно вывести в космос с помощью ракетной техники. Создание легендарной автоматической стыковочной системы «Игла» предопределило возможность создания орбитальных станций на десятилетия вперёд. Именно данное техническое решение, а не какое-либо другое, соответствующим образом доработанное и постоянно совершенствующееся, используется по сей день на МКС для стыковок различных модулей станции с космическими кораблями не только «советской» генерации, но и «шаттлами», модулями ЕКА, а теперь – и с кораблями независимых коммерческих организаций.

Присмотритесь к фотографиям современной МКС. Все её части собраны воедино с помощью стыковочных узлов, а не просто оказались соединены на орбите Земли неким непостижимым образом…

А что же НАСА? Как они готовились к множеству стыковок-расстыковок в космосе при полётах на Луну, критических с точки зрения выполнения данных миссий? Согласно официальным данным, первую стыковку пилотируемого космического корабля на околоземной орбите НАСА декларирует в 1966 году при выполнении миссии «Джемини-8». Она признана неудачной, якобы едва не завершившись гибелью астронавта. Но всё, как всегда в американском космосе, завершилось очень хорошо: астронавта выудили из океана, приземлившегося в совершенно не обгоревшем спускаемом аппарате… В следующем полёте «Джемини-9А» – опять неудача. В полёте «Джемини-10» декларируется успешная стыковка, «Джемини-11» и -12 – опять успех, но все это с помощью… троса, якобы вручную присоединяемого во время выхода в открытый космос к мишени «Аджена», которая вообще-то не является пилотируемым космическим кораблем.

Как говорится, почувствуйте разницу…

После программы «Джемини» началась программа «Аполлон», о которой мы уже говорили ранее. На «Аполлонах» модули с помощью тросов стыковаться не могли, поэтому как и чем они там собирались стыковаться – вопрос риторический. Именно из-за этого я призываю для оценки надёжности рассматриваемого этапа взять среднюю надёжность стыковок реально существовавшей и делавшей в космосе свои первые шаги технической системы «Игла» на «Союзах» 1967-1971 годов. Как уже было сказано выше, эта надёжность составляла по состоянию на 1971 год 3/5 или 0,6, т.е. 60%.

P.S.

Конечно же, совсем без ответа вопрос о стыковочных узлах «Аполлона» НАСА оставить не может. Задним числом этот узел они изобразили вот так. На недоуменные вопросы исследователей по поводу того, каким образом астронавты могли просочиться сквозь частокол этого механизма из одного модуля в другой, неофициальная группа поддержки НАСА отвечает, что данный механизм после осуществления стыковки командного и лунного модулей удаляется с туннеля с помощью некоего переключателя со стороны командного модуля.

Но тогда возникает вопрос, каким образом лунному модулю удастся пристыковаться к командному модулю ещё раз, когда он будет возвращаться с Луны? Ведь механизм уже разобран и находится внутри командного модуля целиком. Может после расстыковки он опять монтируется на внешних частях стыковочных люков инопланетянами?…

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?

Точный выход на околунную орбиту согласно схеме полёта от НАСА должен быть подготовлен еще во время полёта по трассе Земля-Луна. Дело в том, что, отдаляясь от Земли, но находясь в сфере действия её тяготения, космический корабль, двигающийся по инерции, все время тормозится и его скорость относительно Луны снижается. Выполняются коррекции направления полёта с помощью кратковременных включений маршевого двигателя в соответствующем направлении. При подлёте к Луне скорость корабля уже сравнима со второй космической скоростью для Луны. Это означает, что манёвр выхода на орбиту Луны энергетически выгоден, поскольку его можно выполнить в большой мере благодаря использованию поля тяготения Луны. А маршевый двигатель командного модуля должен лишь слегка погасить скорость всей связки модулей, доведя её до первой космической для Луны, т.е. приблизительно до 1.7 км/с.

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%.

Отстыковка командного модуля. Возможно ли выполнение задачи посещения Луны, если командному модулю не удастся отстыковаться от связки с лунными модулями на орбите Луны?

Здесь и далее прошу считать эти вопросы риторическими. Я просто хочу ещё и ещё раз подчеркнуть и напомнить читателю, что невыполнение любого из рассматриваемых этапов означает невыполнение программы экспедиции в целом.

Итак, на данный момент экспедиции на орбите Луны у нас находится связка модулей: посадочный лунный, возвращаемый лунный, земной спускаемый аппарат и командный модуль «Аполлона». При этом после отделения последней разгонной ступени «Сатурна-5», перестыковки командного модуля и выхода на низкую круговую орбиту вокруг Луны должны были состояться ещё два важных события, которые мы в данном исследовании будем попросту игнорировать (в том смысле, что их надёжность мы примем равной единице). Эти события – процесс шлюзования между возвращаемым лунным модулем, земным спускаемым аппаратом и внутренним рабочим отсеком командного модуля «Аполлона», а также переход двух астронавтов в лунный модуль. Если бы в процессе данных операций произошли какие-либо проблемы, посадка на Луну стала бы невозможной. Но, повторюсь, будем игнорировать эту вероятность в пользу НАСА.

Также напоминаю, что для всех отстыковок модулей «Аполлонов» друг от друга в процессе выполнения пилотируемых миссий к Луне мы условились применять уровень надёжности на уровне 0,9412. Таким образом, максимальную вероятность успешного выполнения данного этапа принимаем равной 94,12%.

Выполнение манёвра торможения для схода с орбиты Луны. Возможна ли успешная посадка на поверхность Луны, если лунные модули не сумеют точно выполнить процедуру схода с орбиты Луны?

Напоминаю, что задача схода с орбиты Луны подразумевает собой отвод командного модуля от связки лунных модулей на безопасное расстояние И правильное выполнение тормозного импульса с помощью маршевого двигателя лунного модуля, который должен с помощью многократных включений-выключений гасить скорость от 1.7 км/с практически до нуля в зависимости от высоты над поверхностью Луны.

Процесс схода с орбиты Луны имеет радикальное различие с аналогичным процессом схода с орбиты Земли, ведь у Луны отсутствует атмосфера, поэтому сбрасывать скорость возможно только лишь с помощью маршевого двигателя посадочной лунной ступени при активном участии двигателей ориентации.

На протяжении 1965-1976 годов в СССР выполнялась та часть программы «Луна» (исследование Луны с помощью автоматических аппаратов), в которой планировались мягкие посадки на поверхность Луны. Из 12 аппаратов, достигших Луны, успешный сход с орбиты удалось осуществить только в 7 случаях. Можно сказать, что по состоянию на 1976 год надежность данной операции составляла 9/12 = 0,75 для той технической системы, которая существовала в действительности, поскольку именно с её помощью удалось трижды доставить на Землю образцы лунного грунта, а на Луну – два автоматических Лунохода.

В рамках подготовки пилотируемой экспедиции на Луну в США в 1966-1968 годах тоже якобы осуществлялись полёты по похожих программах с помощью аппаратов серии «Сервейер». Только данной технике не ставилась задача доставки лунного грунта на Землю или управляемых аппаратов на поверхность Луны. Согласно официальным данным НАСА из 7 попыток «Сервейерам» шесть раз удалось успешно совершить манёвр схода с орбиты Луны. Итого, их надёжность для данного этапа составила 6/7 = 0,85714…

Я понимаю, что часть исследователей лунной аферы НАСА на этом месте будет сильно протестовать, поскольку считает полёты и успешные прилунения «Сервейеров» фикцией. Тем более, что эта программа была свернута в 1968 году – еще до начала пилотируемой программы «Аполлон»… Однако, как я обещал, мы всегда будем брать статистику в пользу НАСА. Поэтому для данного этапа мы откажемся от статистики по «Лунам», а будем использовать только официальную американскую. Будем считать, что процедуру схода с окололунной орбиты НАСА даже улучшило, использовав наработки по «Сервейерах». И пока советские «Луны» иногда продолжали разбиваться («Луна-15», «Луна-18»), у «Аполлонов» на данном этапе экспедиции никаких проблем не возникало.

Добавляем к шести успешным «Сервейерам» из семи еще шесть удачных экспедиций «Аполлонов» и получаем вероятность успешного схода с орбиты Луны 12/13 = 0,923…

Мягкое прилунение. Можно ли говорить об успехе миссии посещения Луны, если во время посадки на Луну астронавты разобьются или же случится какая-либо другая критическая поломка? Был ли у НАСА запасной вариант спасения экипажа на такой случай?

Статистика мягких посадок автоматических аппаратов на Луну по состоянию на первую половину 70-х годов даже еще хуже, чем статистика выполнения сходов с окололунной орбиты. Для «Лун» это 7/12 = 0,58(3), а для «Сервейеров» – 5/7 = 0,714… Достаточно сказать, что «Лунам» мягкая посадка покорилась только с восьмой (!) попытки.

Баронам Мюнхгаузенам из НАСА, естественно, это удалось сразу с первого раза («Сервейер-1»). Потом, словно спохватившись, «Серверйер-2» разбивается, третий – садится, четвёртый – опять разбивается, пятый, шестой и седьмой – уже садятся на Луну без проблем. Или «садятся»…

Так или иначе, все специалисты чётко понимали, что данный момент – один из самых опасных и непредсказуемых этапов в такой экспедиции. Поэтому советская лунная программа пилотируемого посещения Луны предусматривала необходимость мягкой посадки на Луну первого корабля в полностью автоматическом режиме, после чего второй корабль (с одним космонавтом) должен был выполнять попытку прилунения в непосредственной близости от первого. Таким вот незамысловатым образом советские специалисты пробовали подстраховаться на случай критических повреждений второго корабля, если бы его посадка прошла слишком жестко или же корабль прилунился бы под таким углом, что старт с Луны стал бы невозможным. Естественно, пока первый корабль не прилунился бы успешно, попыток автоматических посадок на Луну первого (запасного) корабля нужно было выполнить соответствующее количество.

Во-вторых, советский посадочный лунный модуль должен был садиться в предварительно разведанное место, ориентируясь на Луноходы-радиомаяки. Оставить выбор места посадки космонавту, который имел очень ограниченный обзор поверхности Луны через крошечный иллюминатор, не представлялось разумным.

Если на Земле все старты пилотируемых космических кораблей происходят со специально подготовленных площадок, имеющих идеальную горизонталь, то на Луне добиться попадания всеми опорами посадочного модуля на относительно ровную площадку исключительно сложно. Несмотря на наличие телескопических посадочных опор у всех моделей космических аппаратов, предназначенных для обратного старта с Луны, никто не может гарантировать посадку на поверхность Луны в такую точку, где общий крен аппарата не будет превышать неких максимальных значений.

В-третьих, пилотируемые аппараты вертикального взлёта и посадки делали в те времена свои первые шаги. Защитники НАСА очень любят в качестве доказательства упоминать в этой связи британский истребитель-бомбардировщик «Харриер», принятый на вооружение в 1967 году. Однако, система управления при зависании этого и всех аналогичных самолётов в атмосфере кардинально отличается от технических условий для аналогичной задачи в вакууме! Достаточно сказать, что НАСА лишь раз провело стендовое испытание аналога лунного посадочного модуля, которое завершилось катастрофой. После этого больше никаких испытаний ни на Земле, ни на поверхности Луны не проводилось. Вместо этого НАСА утверждает о шести мягких посадках лунного модуля «Аполлона» на поверхность Луны из шести возможных. При этом ни до, ни после миссий «покорения» Луны эта система, а также её производные или части технических решений никогда не использовались…

В советской лунной программе мы видим разительно отличающийся подход к решению этой проблемы. Лунный посадочный модуль должен был совершать посадку на поверхность Луны в полностью автоматическом режиме, а доставляться к Луне – с помощью ракеты Н-1. И лишь только после того, как обе технические системы смогли бы выполнять поставленные задачи, планировались следующие шаги в подготовке лунной программы.

Кроме того, советский посадочный лунный модуль имел дублирование маршевого двигателя, да и сам этот двигатель разрабатывался с изменяемым вектором тяги, что давало существенный выигрыш в количестве топлива. Все допуски по отклонению центра масс советского аппарата в техническом задании были установлены на 3 см, в то время как американский лунный модуль красуется на всех схемах с баками, разнесёнными по разным углам конструкции! Да и сами баки лунного корабля у барона Мюнхгаузена даже не имели внутренних перегородок, затрудняющих плескание топлива. Каким образом в таком корабле можно динамически вычислять центр масс – никто объяснить не может.

При многократных включениях маршевого двигателя и двигателей ориентации в лунном модуле «Аполлона» в процессе выбора площадки для посадки топливо и окислитель вырабатываются неравномерно, что однозначно приводит к опрокидыванию этого аппарата при зависании на одном маршевом двигателе.

Лунный модуль, вернее его конструкция, сподвигла энтузиастов на такое количество интересных замечаний и выводов, что на эту тему впору писать отдельную научно-сатирическую книгу. К сожалению, эта работа не может вместить всю информацию по данной теме. Да и подходим мы к проблеме несколько с другой стороны. Поэтому ограничимся оценкой максимальной вероятности мягкого прилунения этого аппарата, к которому в среде скептиков прочно приклеилась кличка «пепелац» – как у фантастического летательного аппарата из фильма «Кин-дза-дза».

Для наших оценок нет ничего лучше и доказательнее, чем официальная статистика НАСА, согласно которой за всю историю их космонавтики на Луну собирались садиться 13 аппаратов (7 «Сервейеров» и 6 «Аполлонов»). Удачных мягких прилунений у них якобы получилось 11. Из этого имеем оценку надёжности этого этапа на уровне 11/13 = 0,846…

Выход и пребывание на поверхности Луны двух астронавтов. Можно ли говорить об успехе миссии посещения Луны, если бы во время пребывания двух астронавтов на поверхности Луны произошли некие технические проблемы, угрожающие их жизни? Или если в это же время проблемы возникли бы в командном модуле, находящемся на окололунной орбите? И в том, и в другом случае возвращение на Землю всего экипажа или его части стало бы невозможным.

Пешие прогулки по поверхности Луны – прерогатива только астронавтов НАСА и барона Мюнхгаузена, впрочем, как и пилотируемый орбитальный полёт вокруг другого небесного тела. Можно сколько угодно рассказывать об интересных наблюдениях скептиков, наполнить ещё пару сотен страниц описаниями всяческих несуразностей и ляпов, которые допустило НАСА в официальной документации этого этапа экспедиций, но, как гласит народная мудрость, от многократного повторения слова «сахар» во рту слаще не станет. Нам нужно сейчас оценить максимальную вероятность отсутствия критических проблем на данном этапе.

Очевидно, что успех данного этапа складывается из двух основных составляющих.

Во-первых, во время пребывания на Луне астронавты по легенде НАСА успешно покидали лунный модуль и возвращались в него, спали, ели; потом снова выходили на лунную поверхность, бегали, прыгали, падали, катались на машинке, возились с некой научной аппаратурой и совершенно без проблем возвращались в лунный модуль, задраивая за собой тот люк, в который астронавт с ранцем жизнеобеспечения на самом деле просто не пролазит…

Во-вторых, в то же самое время на орбите Луны летает командный модуль «Аполлона» с одним астронавтом, причем никаких проблем во время этого полета тоже не происходит.

Аналогов этим «достижениям» нет, и в ближайшем будущем не предвидится. Официальная позиция НАСА состоит в том, что все шесть удачных лунных экспедиций не встретили на данном этапе никаких проблем. Мы, как всегда в этом разделе, согласимся с версией НАСА. Более того, мы осмелимся предположить, что, даже если бы после этого были осуществлены еще 93 аналогичные экспедиции, то во всех 99 попытках на данном этапе проблем бы не возникло. И лишь только в сотой по счету экспедиции возникла бы критическая проблема.

Итак, мы предполагаем надёжность техники, обеспечивающей пребывание на Луне двух астронавтов, на уровне 0,99, и на таком же уровне надёжности – пилотируемый полёт на орбите вокруг другого небесного тела. Поскольку успех, как было сказано выше, складывается из одновременного выполнения этих двух составляющих, итого верхний уровень вероятности успешного выполнения рассматриваемого этапа получается 0,99 х 0,99 = 0,9801.

Старт с поверхности Луны. Можно ли говорить о выполнении программы экспедиции, если двум астронавтам не удастся стартовать с поверхности Луны?

Как мы уже отмечали ранее, подготовка космического корабля к старту является довольно сложным и многоэтапным процессом. Однако, на Луне при любой схеме миссии посещения некие неотложные или регламентные технические работы по подготовке к старту практически исключены. Поэтому как американские, так и советские конструкторы пытались решить эту проблему с помощью возвращаемого модуля, который был бы полностью подготовлен к такому старту ещё на Земле и использовал бы посадочную часть лунного корабля в качестве стартовой платформы.

Но, как говорит народная мудрость, сказки рассказывать – не мешки таскать. Кроме хронически успешных (по версии НАСА) пилотируемых экспедиций на Луну, только одна техническая система была в состоянии решить проблему обратного старта на Землю. Это были советские «Луны», но, конечно, не все, а только те, которые были предназначены для доставки проб лунного грунта на Землю. Так вот, из тех четырёх «Лун», которые успешно прилунились и/или взяли грунт, только трём удалось взлететь с Луны. «Луна-23» так навсегда и осталась на поверхности нашего ближайшего космического соседа.

Кроме этого, в официальной истории НАСА мы имеем ещё шесть удачных взлётов с Луны из шести попыток, якобы осуществлённых пилотируемыми кораблями серии «Аполлон». Итого, согласно официальным данным из 10 попыток землян взлететь с поверхности Луны удачными оказались 9, т.е. вероятность успешного выполнения данного этапа за всю историю новейшей земной космонавтики равна 9/10 = 0,9.

Выход на орбиту Луны. Смогут ли двое астронавтов, побывавших на поверхности Луны, возвратиться на Землю, если лунному модулю не удастся выйти на расчетную орбиту вокруг Луны для стыковки с командным модулем?

Следует отметить, что собственно выход на некую орбиту вокруг Луны ещё не является достаточным условием для успешного выполнения данного этапа. Лунный модуль должен выйти на орбиту не только с заданными параметрами скорости, афелия, перигелия и направления, но также именно в такое место и время, чтобы его полёт проходил практически синхронно с командным модулем, а расстояние между модулями не превышало нескольких километров.

Для этого, во-первых, старт с Луны должен быть осуществлён с точностью до секунды. Как известно, командный модуль летит над Луной со скоростью приблизительно 1,7 км/с. Если опоздать со стартом даже на несколько секунд, командный модуль может стать недосягаемым, ведь ситуация отставания космических кораблей в орбитальном полете друг от друга кардинально отличается от отставания, к примеру, автомобилей на дороге друг от друга. Если первый автомобиль может притормозить, а другой, наоборот, ускориться, и таким образом они могут решить задачу встречи, то ускорение космического корабля, находящегося в орбитальном полёте, приводит не к сближению с более медленным кораблем, а к повышению орбиты. Такой вариант развития событий как минимум тянет за собой дополнительный расход топлива на манёвры сближения у обоих модулей, которого на этом этапе полёта имеется очень ограниченное количество.

Во-вторых, тяга маршевого двигателя за всё время разгона и выхода на орбиту не должна отклоняться от расчётной. Конечно, данный двигатель можно довести до нужной степени совершенства на земных стендах. Но как он поведет себя в космосе на пятые сутки полёта после всех стартов, перестыковок, взрывов пиропатронов, посадки и взлёта с Луны – не знает никто. Даже если параметры его работы в эти минуты хоть на пару процентов будут отличаться от расчётных, о выходе на необходимую орбиту для стыковки с командным модулем говорить не придётся. Кроме этого, вторая попытка выхода на окололунную орбиту невозможна, так же как и нет дублирующего маршевого двигателя на случай выхода из строя основного.

В-третьих, «компьютер» возвращаемого лунного модуля должен оперативно обрабатывать данные от оптических сенсоров и системы пеленгации, чтобы выдавать микродвигателям ориентации команды на выполнение импульсов, подправляющих направление разгона. Мы уже говорили о том, что у НАСА на тот момент не было технологии вертикального взлёта и посадки в вакууме на одном маршевом двигателе. Неравномерная выработка топлива и окислителя из баков, разнесённых по разные стороны от центра масс такого корабля, вполне очевидным образом создает вращающий момент, погасить который теоретически могут только микродвигатели ориентации. Но в таком случае не менее очевиден снос с идеальной траектории разгона, направление которого зависит в первую очередь от того, каким боком относительно целевой орбиты разворачивает корабль.

Чтобы учесть все эти факторы в трехмерной области, нужны не только алгоритмы и соответствующее счетно-решающее устройство. Самое интересное, что в данном случае этот «компьютер» должен иметь возможность давать команды на выполнение импульсов микродвигателям ориентации, причем не только каждому по отдельности и на разное время, но и в необходимых по ситуации комбинациях с разной интенсивностью, чего в официальной документации по «Аполлонах» нет! Микродвигатель ориентации мог быть только включённым или выключенным определённое время; управлять его мощностью не предусматривалось.

В-четвёртых, все 16 микродвигателей ориентации должны работать идеально: включаться и выключаться в положенные моменты и выдавать в промежутках между ними положенное количество импульса. Если хотя бы у одного из них последует отказ в момент, когда необходимо выполнить корректировку направления разгона, мы получим такое отклонение от разгонной траектории, что останется только свечки в церкви поставить.

Но даже при полном выполнении всех вышеназванных условий (для реализации некоторых из которых, напоминаю, у НАСА на тот момент вообще не было никаких технических решений) выход на орбиту вокруг Луны с необходимой точностью на самом деле, как оказалось в первом десятилетии ХХI века, не является такой уж тривиальной задачей. Дело в том, что перед выполнением миссий пилотируемого «покорения» Луны у НАСА не было т.н. гравитационной карты для данного небесного тела. А когда эту карту стало возможным сделать, оказалось, что перепады силы притяжения над разными участками Луны имеют довольно существенные значения, поэтому-де эту новую информацию обязательно нужно будет учитывать в будущем при освоении нашего единственного природного спутника! Спрашивается, как же тогда в далеких 1969-1972 годах НАСА ухитрялось с такой невероятной точностью выводить на необходимую орбиту вокруг Луны примитивный крохотный модуль с двумя астронавтами, свернутыми в калачики, не имея этих карт?

Но и это ещё не всё. Хоть о проколах и технических ляпах от НАСА при «покорении» Луны можно рассказывать до бесконечности, но один из таких проколов-приколов, бросающихся в глаза именно при выполнении этого этапа, мне особенно нравится.

При сгорании аэрозина в тетраоксиде азота выделяется приблизительно 148 килокалорий на моль топливной смеси, что собственно и служит причиной выбора этих компонентов в качестве топлива для ракетных двигателей. И при этом сопло маршевого двигателя в возвращаемом лунном модуле НАСА почему-то упрятало вовнутрь корпуса этого аппарата! Теперь на досуге подсчитайте, насколько поднимется температура этого корпуса в вакууме, если сжечь с помощью маршевого двигателя все 2353 литра топлива, которое там находится… Кстати, внутри обитаемого отсека объёмом 6,7 м3 – чистый кислород!

К этому моменту НАСА уже имело достаточно возможностей, чтобы взорвать своих астронавтов. Но чтобы испечь их живьём – в светлые головы «конструкторов» из Голливуда такая идея пришла только на этом этапе миссии…

* * *

Во всей истории мировой космонавтики только баронам Мюнхгаузенам из НАСА необходимо было выводить космический корабль на окололунную орбиту из статического положения на поверхности Луны. Советские «Луны», занимавшиеся доставкой проб лунного грунта на Землю, были избавлены от необходимости выполнять такой манёвр, поскольку они сразу выходили на траекторию полёта к Земле, разгоняясь с места до скорости, свыше второй космической для Луны.

Исходя из этого, никакой статистики по выводам автоматических или пилотируемых космических кораблей с поверхности Луны на окололунную орбиту, кроме официальной легенды НАСА, по сей день (!) не имеется. Несмотря на то, что для всех исследователей отсутствие технологии пилотируемого выхода на точную окололунную орбиту является очевидным, мы примем оценку вероятности успешного выполнения данного этапа на уровне 0,99. Надеюсь, в свете всего вышеизложенного защитники НАСА не станут утверждать, что данная оценка слишком занижена.

Поиск, сближение и стыковка с командным модулем. Смогут ли двое астронавтов, побывавших на поверхности Луны, возвратиться на Землю, если стыковка с командным модулем на орбите Луны не получится?

Возвращаемый лунный модуль обязательно должен был совершить успешную стыковку с командным модулем на орбите Луны, поскольку полёт к Земле был возможен только на борту командного модуля «Аполлона». Но перед этим лунному модулю жизненно необходимо было сделать несколько последовательных шагов, которые я объединил в единый этап, руководствуясь принципом «любые сомнения трактуются в пользу обвиняемого».

Во-первых, как уже было сказано в предыдущем пункте, выход на абсолютно синхронную орбиту с командным модулем на предлагаемой НАСА технике практически невозможен. Два рассматриваемых аппарата в самом лучшем случае будут находиться на орбите Луны на расстоянии в несколько километров друг от друга. Это означает, что для начала им нужно найти своего визави по стыковке в бездонном чёрном космосе, где звёзды горят в разы ярче, чем отсвечивает на Солнце крохотный возвращаемый лунный модуль. Тем более, когда поиск происходит в тени Луны, тогда единственным приемлемым способом для такого поиска является радиопеленгация, которая даёт направление для сближения.

Наиболее оптимальным случаем является ситуация, когда оба аппарата находятся на приблизительно одинаковой высоте над Луной, и параметры их орбит таковы, что эта высота существенно не меняется. Тогда достаточно смещения в сторону, что с точки зрения энергетических затрат является наиболее экономным вариантом в смысле затрат топлива. Но такой идеальный случай маловероятен, поэтому в НАСА должны были предусмотреть достаточно большой запас топлива и времени полёта обоих аппаратов над поверхностью Луны, чтобы они могли, выполнив сложные взаимные манёвры, синхронизировать свои орбиты для возможности сближения и стыковки.

Но, как вы уже наверняка догадались, НАСА этот момент практически игнорирует. В официальных данных зафиксированы настолько точные выходы в точку встречи двух аппаратов сразу после старта лунного модуля с поверхности Луны, что стыковка у них происходила уже через три с половиной часа после взлёта. Вот это оперативность! Позаимствовать бы такие технологии для грузового обеспечения МКС – так нет: постоянно действующая суперлаборатория на околоземной орбите продолжает пользоваться «допотопными» технологиями грузовиков «Прогресс», у которых стыковка получается не ранее следующего дня после старта.

Теперь мы понимаем: такая оперативность и безотказность на всех этапах полёта вокруг Луны продиктована отнюдь не совершенством якобы использовавшихся технологий и даже не тем, что спрогнозировать реальное время проведения тех или иных операций в космосе в те времена было довольно затруднительно. Дело в том, что для НАСА было более важно уложиться по времени в задекларированные запасы топлива и ресурсы систем жизнеобеспечения крохотных космических модулей. Выражаясь языком бухгалтеров, должен был сходиться космический баланс по топливу с окислителем, генераторам электроэнергии и остаткам кислорода для дыхания, иначе вся эта затея могла потерять всякие остатки наукообразия.

Итак, у наших героев сначала должен был состояться успешный поиск на орбите Луны, потом – серия успешных манёвров для сближения, и только потом – попытка стыковки двух пилотируемых космических аппаратов. Поскольку аналогов этим подвигам ни до, ни после рассматриваемых событий нет, мы снова вынуждены воспользоваться нашими оценками вероятности успешной стыковки на орбите Земли между двумя реальными пилотируемыми космическими кораблями в те годы, при этом считая остальные факторы абсолютно надёжными. Это значение равно 0,6.

Переход экипажа в командный модуль и его отстыковка. Смогут ли все трое астронавтов начать полёт к Земле, если двум из них не удастся покинуть лунный модуль и отстыковать его?

Напоминаю, что по техническим условиям полёта только командный модуль способен перейти с окололунной орбиты на траекторию полёта к Земле. Если же к нему будет пристыкован лунный модуль, этот манёвр не получится – горючего не хватит!

Но перед необходимой по схеме экспедиции отстыковкой двум астронавтам нужно было покинуть лунный модуль и через люк перейти на борт командного модуля «Аполлона» сквозь помещение спускаемого аппарата. Почему я вообще заостряю внимание на этом обстоятельстве? Дело в том, что в четвёртой по счету попытке стыковки на околоземной орбите (в 1971 году!) корабля Союз-10 и станции Салют-1 произошел отказ стыковочного узла, вследствие которого переход космонавтов на борт станции оказался невозможным. Корабли 5 часов пролетели в сцепке, после чего было принято решение отстыковаться, чтобы не рисковать жизнями экипажа. Это – реальная проблема пилотируемой космонавтики, которая в те годы делала первые шаги в таких сложнейших и рискованных операциях, как стыковки-расстыковки кораблей в космосе.

По состоянию на 1972 год (когда бароны Мюнхгаузены уже якобы завершили шестикратное покорение Луны) из пяти попыток стыковок советских пилотируемых кораблей на околоземной орбите удачными оказались только три, да и то упомянутая одна из них – не полностью, поэтому переходов с борта на борт состыковавшихся кораблей было выполнено только два. Потом, конечно, статистика понемногу исправляется, проблемы решаются, технологии нарабатываются. И вот уже к началу 80-х годов постоянно совершенствующиеся «Союзы» имеют в своем активе более 20 успешных стыковок с «Салютами» разных поколений.

На этом фоне к началу полётов «шаттлов» к «Миру» в 90-х годах и МКС в XXI веке американцы не имели ни одной стыковки в космосе с переходами астронавтов с борта на борт, кроме лунной истории и не менее фальшивого «Скайлэба»! Как я уже раньше отмечал, никакого стыковочного узла у них так и не появилось; даже в экспериментальном порядке ничего похожего на «шаттлах» не испытывалось.

Таким образом, вероятность успешного выполнения рассматриваемого этапа состоит из вероятности успешного перехода астронавтов с одного космического корабля на другой после стыковки (2/3 = 0,(6)) И успешной отстыковки лунного модуля (ранее нами дана оценка на уровне 0,9412), итого 0,(6) х 0,9412 = 0,6274(6). Однако, как мы ранее условились, оценки различных неосновных аспектов мы трактуем в пользу НАСА. В данном случае предположим, что с выполнением всех штатных операций после стыковки у них никаких проблем никогда не возникало. И оценим максимальную вероятность успешного выполнения данного этапа только с учетом операции расстыковки, которую мы уже раньше определили на уровне 0,9412.

Выполнение манёвра разгона к Земле. Сумеет ли экипаж возвратиться на Землю после покорения Луны, если не удастся покинуть окололунную орбиту на командном модуле «Аполлона»?

Обращаю ваше внимание на то, что выполнение данного этапа состоит из следующих необходимых последовательных условий:

- точная ориентация и стабилизация командного модуля на орбите Луны,

- И своевременное включение маршевого двигателя,

- И работа маршевого двигателя на номинальной тяге положенное время,

- И своевременное выключение маршевого двигателя.

Если хотя бы одно из указанных условий не будет выполнено или при его выполнении последует технический отказ, разгонный импульс будет выполнен неправильно или не полностью. Командный модуль с экипажем не сможет покинуть орбиту Луны или же направление полёта к Земле придётся существенно корректировать, для чего согласно официальным данным горючего на борту уже не имеется.

Кроме всего этого, как было сказано раньше, разгонный импульс в сторону Земли согласно схеме экспедиции от НАСА должен быть выполнен с воистину беспрецедентной точностью. Дело в том, что после покидания орбиты Луны со скоростью свыше 2,4 км/с пилотируемый корабль, двигающийся по направлении к Земле по инерции, ускоряется до второй космической скорости для Земли, т.е. свыше 11 км/с. Он находится в сфере действия тяготения Земли согласно данным официальной физики на протяжении 5/6 своего пути, постоянно увеличивая свою скорость, а соответственно, и кинетическую энергию. Если окажется, что этот корабль отклоняется от идеальной траектории, то корректировать направление движения уже нечем – горючее для маршевого двигателя полностью израсходовано, а мощности двигателей ориентации для решения данной задачи недостаточно.

Тем не менее, НАСА утверждает, что во всех 8 пилотируемых полётах к Луне, использовавших некоторое время окололунную орбиту, данный манёвр был выполнен настолько безупречно, что надобности в существенных корректировках направления полёта при приближении к Земле не было.

В данном случае у нас также нет ни одного аналогичного достижения мировой космонавтики, когда автоматическому или пилотируемому кораблю понадобилось бы покидать окололунную орбиту в направлении Земли. Поэтому оценить вероятность успешного исхода такого манёвра на примере реально существовавших аналогичных по своему предназначению систем мы не можем. Как мы уже договаривались, в таком случае мы принимаем максимально допустимую вероятность успешного выполнения данного этапа миссии, которую принимаем равной 99% или 0,99.

Полёт к Земле. Возможно ли успешное выполнение программы экспедиции, если во время полёта к Земле на борту командного модуля «Аполлона» возникнут технические проблемы?

Как мы помним, во время полёта «Аполлона-13» по трассе Земля-Луна якобы произошел взрыв кислородного бака. Данная проблема оказалась критической, т.е. такой, из-за которой выполнение полной программы миссии оказалось невозможным.

Полёт в одну сторону (от Луны к Земле) должен продолжаться почти полтора суток. Само по себе это время достаточно большое для пилотируемых полётов в космосе в те времена. Дело в том, что системы жизнеобеспечения космических полётов – как и многие другие системы космических кораблей в те годы – пребывали ещё на начальной стадии своего развития. И проектировались они только для случая пребывания экипажа на околоземной орбите, но отнюдь не в дальнем космосе, где влияние внешних факторов на человеческий организм было ещё совсем не исследованным. Если присовокупить сюда известный уже в те годы факт о мощном радиоактивном облучении биологических объектов при пересечении пояса Ван Аллена, а также добавить недавно ставший известным факт негативного воздействия на психику человека отсутствия земного магнитного поля, тогда вероятность успешного полёта предлагаемого НАСА космического корабля с тремя членами экипажа по маршруту Луна-Земля вообще стремится к нулю.

И это, не учитывая всевозможные технические неувязки с системами жизнеобеспечения, энергоснабжения, охлаждения, ориентации и связи…

Например, если командный модуль по дороге от Луны к Земле якобы всё время вращался, чтобы обеспечить равномерное прожаривание нагревание, тогда каким образом обеспечивались длительные качественные сеансы дальней радиосвязи с помощью остронаправленных антенн УКВ-диапазона малой мощности?

Особая история – бортовой управляющий «компьютер» «Аполлона». Документация НАСА утверждает, что в нём впервые были применены микросхемы на резисторно-транзисторной логике. Фактически эти микросхемы являлись неким примитивным прообразом микроскопических полупроводниковых кремниево-германиевых логических элементов, появившихся только в начале 70-х годов. Но между микросхемами «Аполлона», которых в этом «компьютере» было в разных моделях от 4100 до 2800 штук, и интегральными микросхемами, использующимися в вычислительной технике с 70-х годов, было очень существенное различие. Если вычислительная мощность интегральной микросхемы зависит от количества элементов базовой математической логики (сложение по модулю два и инвертирование) на одной подложке, то у НАСА в 60-х годах не нашлось другого выхода, чем паять все свои тысячи микросхем с парами трехвводных исключающих ИЛИ на обыкновенные печатные платы и заливать всё это хозяйство эпоксидным компаундом.

В результате этот «компьютер» представлял собой некий ранец, потребляемая мощность которого является большой коммерческой тайной по сегодняшний день. Это неудивительно, ведь даже если американским «левшам» удалось заставить все свои тысячи микросхем на печатной плате надёжно работать при подаваемой мощности на каждую из них хоть по одному ватту (у них же не было современной технологии ARM для процессоров), тогда общее энергопотребление такого «компьютера», работающего, кстати, непрерывно на протяжении всего полёта, должно было составлять никак не меньше нескольких киловатт в час? От какой электросети могла питаться эта пара «утюгов» на протяжении целой недели в космосе?

Второй вопрос – надёжность работы такого компьютера. Ведь никто не знает, как поведёт себя пайка из четырёх тысяч восьмиконтактных микросхем на одной плате при пересечении пояса Ван Аллена. Вдруг зависнет или пара-тройка из тысяч элементов на плате возьмёт да и перегорит. Да ещё в чистом кислороде… Что тогда делать?

Третий вопрос – вычислительная мощность, или, скорее, вычислительные способности этого компьютера. Официальная документация НАСА гласит, что с помощью него якобы обеспечивался контроль полёта, навигация, а также управление командным и лунным модулями «Аполлона», на борту которых было по одному такому компьютеру. И тут же говорится, что все вычисления производились всего в четырёх двухбайтовых регистрах, а оперативная память для выполнения всех операций составляла 2 килобайта. При этом длина блока ПЗУ, в котором по идее должны находиться все алгоритмы, могущие выполняться на данном компьютере, составляла всего 32 килобайта.

Кто хоть немного знаком с принципами работы вычислительной техники и программированием низкого уровня, наверняка согласится со мной, что вряд ли в мире найдётся умелец, умеющий написать на Ассемблере программу управления 16-ю двигателями ориентации и маршевым двигателем для взлёта с Луны, которая умещалась бы в 32 килобайтах. Я подчёркиваю – на таком Ассемблере, в котором используются только команды управления четырьмя регистрами для вычислений и считывания-ввода данных из адресного пространства оперативной памяти и ПЗУ, ведь никакого транслятора или интерпретатора там нет! Если она даже там уместится, то куда девать все остальные программы, которых для управления разными этапами стыковок, расстыковок, манёвров в космосе и различных сервисных операций по самым скромным подсчётам нужно не менее нескольких десятков?

Еще пару слов о том, как работал этот компьютер, или, вернее, как его можно было использовать. Официальный рассказ баронов Мюнхгаузенов гласит, что ввести команду-запрос или некие исходные данные можно было с помощью цифровой клавиатуры в виде двух двузначных чисел, первое из которых означало для компьютера тип действия, а второе – данные для этого действия. Ответом после проведения вычислений были также числовые данные, появлявшиеся на дисплее в виде трёх чисел по 5 цифр в каждом, означающие координаты положения корабля и необходимое приращение скорости для решения той или иной задачи манёвра.

Вы думаете, я шучу? Нет – это утверждается НАСА с совершенно серьёзным выражением лица. Барон Мюнхгаузен отдыхает. Интересно, как они себе представляли процесс управления космическими кораблями в невесомости при стыковках-расстыковках с помощью такого компьютера, или манёвры выхода и схода с окололунной орбиты, или посадку и взлёт с Луны…

Что ещё интересно: в 2009 году НАСА выставило на открытый аукцион… один из интерфейсов этого компьютера – дисплей и клавиатуру. Видимо больше ничего в нём и не было… Эта ситуация напоминает мне анекдот о дрессировщике, который хвастался умениями своего питомца, показывая его чучело.

Итак, лунные первопроходимцы согласно данным НАСА без единой технической проблемы пролетают девять раз от Луны к Земле внутри вышеописанного пепелаца. Если уж фантазировать – так по полной! Давайте представим, что таких полётов на предлагаемой НАСА технике можно удачно выполнить не 9, а 99 из 100. И оценим надёжность выполнения этого этапа экспедиции в 99% или 0,99, чтобы и в этом случае не обидеть защитников лунной аферы.

Отстыковка спускаемого аппарата. Возможно ли нормальное торможение в атмосфере Земли, если не удастся вовремя отстыковать спускаемый аппарат от командного модуля?

Напоминаю, что связка командного модуля и спускаемого аппарата приближается к Земле со скоростью свыше 11 км/с. Этот комплекс имеет очень «корявые» аэродинамические свойства, поскольку предназначен для полётов в космосе, а не в атмосфере. Во-вторых, как мы уже неоднократно упоминали, внутри него – чистый кислород при давлении 0,3 атм., а стенки очень тонкие, из алюминиевой фольги. Попасть на таком аппарате в плотные слои атмосферы, даже двигаясь с первой космической скоростью, означает мгновенную смерть.

Лишь спускаемый аппарат «Аполлона» якобы имел необходимую прочность и аэродинамические качества, позволявшие ему совершать успешные торможения в атмосфере от второй космической скорости по двухнырковой схеме с удивительной точностью. Астронавты должны были покинуть командный модуль, разместиться в этом спускаемом аппарате, надёжно там закрепиться и отстыковать его.

Но эта отстыковка должна была произойти только после того, как с помощью командного модуля якобы совершались последние коррекции направления полёта, позволявшие выйти на необходимый угол вхождения в атмосферу. Очевидно, что собственно на отстыковку у экипажа оставалось в каждом случае лишь пару минут, ведь промедление смерти подобно. А после отстыковки исправить угол вхождения в атмосферу невозможно даже теоретически, ведь капсула для спуска в атмосфере не имеет ни двигателей, ни аэродинамических рулей.

В случае проблем с отстыковкой запасного варианта у экипажа, как, впрочем, и на всех остальных этапах миссии, не предусматривалось…

Как уже было ранее сказано, максимальную вероятность успешной отстыковки разных частей космического комплекса «Аполлона» друг от друга мы оценили в 0,9412. Игнорируя всю остальную техническую фантастику этого этапа от НАСА в смысле принятия её надежности равной единице, примем это же значение 0,9412 и на этот раз.

Торможение в атмосфере Земли. Возможно ли выживание астронавтов, если произойдёт ошибка с углом входа в атмосферу и спускаемый аппарат испытает перегрузки выше 12G или же рикошетом уйдёт на высокоэллиптическую орбиту?

Напоминаю, что торможение в атмосфере Земли капсулы спускаемого аппарата, двигающейся со второй космической скоростью, возможно по двум сценариям – одно- и двухнырковой схеме.

В первом случае перегрузки находятся в диапазоне от 12 до 40G (или до 60G – при превышении угла входа в атмосферу более -7 градусов относительно линии местного горизонта), что является гарантированным смертельным исходом для всех участников такого эксперимента. Единственными высокоорганизованными земными живыми существами, для которых перегрузки в 15-30G не приводят к гибели, являются черепахи. Именно этим объясняется выбор пассажиров для советского корабля «Зонд», впервые совершившего облёт Луны и возвратившего капсулу с черепахами на Землю по однонырковой схеме.

Двухнырковая схема торможения в атмосфере теоретически даёт возможность избежать закритических перегрузок, производя торможение в два этапа, на протяжении которых перегрузки не должны превышать 7-8G. Однако, как уже ранее было сказано, в таком случае необходимо исключительно точно подобрать угол входа в атмосферу – порядка -5,5 градусов относительно линии местного горизонта, – а для этого технологии ни тогда, ни сейчас не существует. Кроме этого, при попадании в коридор входа, при котором торможение осуществляется по двухнырковой схеме, существенную роль играют уже угловые минуты и атмосферная ситуация в более плотных слоях атмосферы, вследствие чего точка посадки может отстоять от расчетной на расстояние до 10 тысяч километров.

Если же угол входа в атмосферу будет меньше -5 градусов, капсула «чиркнет» о верхние слои атмосферы и перейдёт на высокоэллиптическую орбиту, снять астронавтов с которой даже сейчас не было бы никакой возможности.

Генерал Каманин сравнивал точность входа в атмосферу по двухнырковой схеме с точностью, «потребной для попадания в копейку с расстояния в 600 метров». В случае успеха еще совершенно непонятно, где эту капсулу искать после приземления…

Таким образом, способ возвращения на Землю, описанный в официальной документации НАСА, совершенно не пригоден для пилотируемой экспедиции. Я совершенно уверен, что никогда больше такой способ применяться не будет, ибо вероятность потерять экипаж при этом практически равна 100%.

Однако, официальная легенда НАСА гласит, что все девять пилотируемых экспедиций, которые возвращались от Луны к Земле со второй космической скоростью, успешно тормозили в атмосфере и не имели на данном этапе никаких проблем. Более того, американцы тогда не знали, что возвратившиеся после многодневного полёта в невесомости и пониженной гравитации люди будут иметь большие проблемы со здоровьем по крайней мере на протяжении первых нескольких часов после попадания в условия земной гравитации. Вместо этого якобы только что приводняющиеся астронавты из «Меркуриев» бодро шагали по палубам авианосцев, а лунные первопроходимцы – весело смеялись и развлекались, давали пресс-конференции сразу же после возвращения с Луны. Мне представляется, что именно этот факт, а не отсутствие лунных камней или бутафорская ракета-носитель, в первую очередь могли тогда красноречиво продемонстрировать советской стороне факты отсутствия реальных полётов НАСА в космос, вернее, их фальсификаций.

Тем не менее, для нашего исследования нет ничего проще, чем всякий раз соглашаться с рассказами барона Мюнхгаузена. Мы никоим образом не погрешим против официальной статистики НАСА, если примем вероятность успешного выполнения этого этапа равной 9 из 10, т.е. 9/10 = 0,9.

Мягкое приземление. Будет ли удачным возвращение астронавтов на Землю, если не раскроется тормозной парашют в плотных слоях атмосферы или произойдёт разгерметизация спускаемого аппарата раньше времени?

Даже барон Мюнхгаузен догадывался, что полёты на Луну – довольно опасное мероприятие. Поэтому при возвращении на Землю с помощью верёвки у него случилась техническая проблема – верёвка оборвалась и он упал, пробив при падении огромную яму. В отличие от барона Мюнхгаузена американские астронавты вообще не испытывали никаких проблем на протяжении всей экспедиции, тем более на её конечной стадии – приземлении.

Но давайте посмотрим, как удавалось приземление в те годы в реальных космических полётах. На протяжении 1961-1971 годов всего было выполнено 18 пилотируемых полётов на космических кораблях серий «Восток», «Восход» и «Союз», два из которых закончились гибелью экипажей, причём не когда-нибудь, а именно на этапе спуска в нижних слоях атмосферы. «Союз-1» с Комаровым погиб по причине нераскрытия тормозного парашюта, а «Союз-11» с Добровольским, Волковым и Пацаевым – по причине несвоевременного срабатывания вентиляционного клапана.

Таким образом, по состоянию на конец 1972 года надёжность выполнения мягкой посадки спускаемого аппарата с экипажем, возвращаемого из космоса с первой космической скоростью, составляла 16/18 = 0,(8). Мы примем это значение и для предлагаемых НАСА посадок пилотируемых космических кораблей, возвращаемых в атмосферу Земли со второй космической скоростью, поскольку их надёжность никак не может быть выше по вполне очевидным причинам.

Итого, который получает меньше всех.

«Лучше горькая, но правда,

чем приятная, но ложь.»

Леонид Филатов

Вероятности успешного выполнения этапов миссии посещения Луны по схеме НАСА

№этапа - Описание этапа однопусковой схемы пилотируемой экспедиции посещения Луны от НАСА в 1969-1972 г.г. - Максимальная вероятность успеха

1 - Старт “Сатурна-5″ - 0,94

2 - Выход на околоземную орбиту - 0,8(3)

3 - Полёт на опорной околоземной орбите - 0,84615

4 - Выполнение манёвра разгона к Луне - 0,6854

5 - Полёт к Луне - 0,(8)

6 - Отстыковка командного модуля - 0,9412

7 - Пристыковка командного модуля другой стороной - 0,6

8 - Отстыковка третьей ступени “Сатурна-5″ - 0,9412

9 - Выполнение манёвра выхода на орбиту Луны - 0,8846

10 - Отстыковка командного модуля - 0,9412

11 - Выполнение манёвра торможения для схода с орбиты Луны - 0,923

12 - Мягкое прилунение - 0,846

13 - Выход и пребывание на поверхности Луны двух астронавтов - 0,9801

14 - Старт с поверхности Луны - 0,9

15 - Выход на орбиту Луны - 0,99

16 - Поиск, сближение и стыковка с командным модулем - 0,6

17 - Переход экипажа в командный модуль и его отстыковка - 0,9412

18 - Выполнение манёвра разгона к Земле - 0,99

19 - Полёт к Земле - 0,99

20 - Отстыковка спускаемого аппарата - 0,9412

21 - Торможение в атмосфере Земли - 0,9

22 - Мягкое приземление - 0,(8)

Итого (произведение): 0,050784 = 5%

Как говорят в народе, танцевали-веселились, подсчитали – прослезились…

Максимальная вероятность успешного завершения пилотируемой экспедиции на Луну по предлагаемой НАСА однопусковой схеме на ракетно-космической технике образца 60-х годов XX века составляет не более 5%.

Это означает, что успешно завершить такую экспедицию можно лишь один раз из двадцати, даже принимая заведомо завышенные значения надёжности каждого её этапа. Но если смотреть правде в глаза, эта общая вероятность – не больше 0.1%, о чём случайно проговорился в своих мемуарах генерал Каманин.

Даже если принять вероятность успешного выполнения экспедиции на Луну равной 5%, какова вероятность совершить шесть удачных попыток подряд?

0,05*0,05*0,05*0,05*0,05*0,05 = 0,000000015625

Насколько я знаю, до сих пор никто не публиковал строгого математического доказательства невозможности выполнения данных экспедиций. Такое доказательство – перед вами.

http://otstoja.net/category/category-1/lunar/