Apollo mėnuliniai moduliai

Apollo programos misijų moduliai lėkiant į Mėnulį ir atgal į Žemę

Apollo 10 nulėkė iki Mėnulio ir sugrįžo atgal. NASA nuotrauka

Artėjant Artemis kelionėms į Mėnulį, pravartu prisiminti Apollo mėnulėjimo bei startavimo atgal link Žemės techniką – tūpimo ir kilimo modulius. Idėją tūpti paviršiun iš tarnybinio modulio Mėnulio orbitoje, o ne tiesiai iš Žemės orbitos, pasiūlė Grumman Aircraft konstruktorius T. J. Kelly. 1962 metais NASA paskelbė konkursą, kuriame buvo 9 dalyvių paraiškos. Konkursą T. J. Kelly laimėjo ir pradėjo kurti 3 modulių (orbitinio, tūpimo ir kilimo) erdvėlaivį. Neturint mėnulėjimo praktikos ir nei patikimos teorijos, prireikė eksperimentuoti ir treniruoti astronautus Žemėje.

1970 gruodžio 14 erdvėlaivo vadas A. Shepard pasiruošęs skristi nusileidimo ant Mėnulio paviršiaus treniruokliu LLTV (Lunar Landing Training Vehicle)

1964-ais sukurti 1,8 t masės ir 3×4, 6×7 m dydžio treniruoklio LLRV (Lunar Landing Research Vehicle) variantai, kuriais rizikingai lakstydami astronautai įgijo pirminių įgūdžių. LLRV, vadinami „Skraidanti Lova, turėjo 1×19 kN ir 8×2 kN varytuvus.

Moduliai

Po 10 įvairių astronautinių testų patobulintas Apollo-10 įvykdė generalinę repeticiją 1969 metais: nulėkęs į Mėnulio orbitą, pamėnulėjo iki 14,4 km nuo paviršiaus, numetė tūpimo modulį; kilimo moduliu grįžo į orbitą ir iš ten parlėkė Žemėn.

Apollo 14 tarnybinis (service) ir komandinis (command) moduliai (CSM) orbitoje apie Mėnulį

Tarnybinį ir komandinį modulius (Command Service Module – CSM), kurių buvo pagaminti 35 vnt., konstravo M. Fadget iš North American Rockwell bendrovės. CSM buvo 24 t masės o3,9×11 m su 10,4 m³ kabina 3 žmonėms. Visa programa kainavo $36,9 mlrd, modulių startavo 19, o 9 sėkmingai lėkė į Mėnulį 1968-72 metais.

Apollo misijų moduliai: tarnybinis (service module), komandinis (command module) ir Mėnulio (Lunar module)

91 kN varytuvas ir 12×410 N varytuviukai teikė reikiamų orientavimo ir manevravimo savybių. Leidimuisi Žėmės atmosferoje turėjo termoizoliacinį ekraną iš 5 cm storio stiklopluoštinio epoksido, 5 langus o20-23 cm ir parašiutų sistemą, 296 Ah akumuliatorių 28 V bei 115 V 400 Hz kintamos elektros. Startūne Saturn-V visi trys moduliai buvo tvirtinami 1,8 t masės ir o6,6 m dydžio adapteryje SLA. Vienas CSM 1975-ais panaudotas projektui Apollo-Sojuz.

Apollo 14 misijos Mėnulio modulis (LM) pasiekė paviršių

Mėnulinis modulis (Lunar Module – LM) buvo 16,4 t masės ir o4,2×7 m dydžio su 6,7 m³ kabina 2 žmonėms. Juos gamino Grumman Aircraft bendrovė. LM 10,3 t įrenginy su 4 išskleidžiamom kojom turėjo 47 kN varytuvą tūpimui. Dar 16 kN varytuvas buvo skirtas kilimui su 4,7 t astronautų kabina. LM modulių pagamino 15 vnt., jie visi kainavo $21.3 mlrd, o 10 pasiekė Mėnulį. Apollo-15, -16 ir -17 LM modernizavo, kad tilptų ir mėnuleigis.

Mėnulėdavo stabdydami nuo 2,4 km/s greičio 15 km aukštyje apie 8 min iki 3 km lygio, 1,5 min sugaišdavo tūpvietės paieškai ir 1,5 min – tūpimui rankiniu valdymu.

Nauji lėkiai į Mėnulį

Artemis programai NASA po LRO dešimties metų duomenų analizės jau parinko astronautų ekspedicijoms Mėnulyje 13 vietovių (15×15 km didumo) maždaug 6o nuo Pietų poliaus juostoje, įdomioje „amžino šešėlio“ zonoje. Nepamirštamas ir Mėnulio grunto arba regolito dulkių aštrumas, – nesant atmosferos nei laisvo vandens nevyksta erozija arba dalelių gludininimas. Smulkmė yra pasklidusi iki 100 km nuo sato paviršiaus. Chinese Academy of Sciences Mėnulio grunto mėginyje 1,5 g CE5CO400YJFM00507 aptiko ypatingos struktūros 20-500 nm didumo FeO dalelių.

Primenamas Mėnulio paradoksas, – jis tebėra Žemės satas, nors Saulės gravitacija veikia du kartus didesne jėga. Jėga F_S, kuria Saulė traukia Mėnulį, apskaičiuojama pagal visuotinės traukos dėsnį:

F_S=G×m_S×m_M/(r_MS)²

kur G (gravitacinė konstanta) – 6,67 × 10⁻¹¹ N m² kg^-2; m_S (Saulės masė) – 1,9891 × 10³⁰ kg; m_M (Mėnulio masė) – 7,349 ×10²² kg; r_MS (vidutinis atstumas tarp Saulės ir Mėnulio centrų) – 1,496 × 10¹¹m.

Ši jėga yra = 43,6 × 10¹⁹ N.

Jėga F_Ž, kuria Žemę traukia Nėnulį, apskaičiuojama pagal visuotinės traukos dėsnį:

F_Ž=G×m_Ž×m_M/(r_MŽ)²

kur G (gravitacinė konstanta) – 6,67 × 10⁻¹¹ N m² kg^-2; m_Ž (Žemės masė) – 5,9742 × 10²⁴ kg; m_M (Mėnulio masė) – 7,349 ×10²² kg; r_MŽ (vidutinis atstumas tarp Žemės ir Mėnulio centrų) – 3,844 × 10⁸m.

Ši jėga yra = 19,8 × 10¹⁹ N. Mėnulį orbitoje 356-406 Mm aplink Žemę išlaiko išcentrinė jėga, susidaranti judant Saulės atžvilgiu kreiva trajektorija.