Жуткие перегрузки при посадке на Луну

Хиви НАСА. Нам говорят:

— Давайте проанализируем американскую лунную программу в самой её сложной части — пилотируемая ручная посадка 15-тонного аппарата на Луну и взлёт.

Обратимся, собственно, к прилунению лунной кабины. Два космонавта находятся в кабине постоянно в скафандрах для работы на Луне. Масса скафандра — 29 кг, ранцевой системы жизнеобеспечения — 54 кг. На участках спуска и взлёта космонавты находятся в подвесной системе, включающей пояс, надетый на бёдра, и трос, зацепленный за пояс, переброшенный через блок и огружен-ный девятью кг. То есть космонавты, фиксированные тросом, находятся в положении «стоя» (под ногами даже положен противоскользящий коврик). Спуск на поверхность Луны производится в три этапа: торможение (8 мин.), выведение в район посадки (1,5 мин.), посадка (больше 1,5 мин.). Космонавты на двух первых этапах испытывают длительную перегрузку, максимальное значение которой — 5. Перегрузка направлена вдоль позвоночника (самая опасная перегрузка). Спросите у военных лётчиков, можно ли устоять в самолёте в течение 8 мин. при пятикратной перегрузке да ещё и управлять им. Представьте себе, что после трех дней пребывания в воде (три дня полёта к Луне в невесомости) вы выбрались на сушу, вас поместили в лунную кабину, а ваш вес стал 400 кг (перегрузка 5), комбинезон на вас — 140 кг, а рюкзак за спиной — 250 кг. Чтобы вы не упали, вас держат тросом, прикреплённым к поясу, 8 минут, а затем ещё 1,5 мин. (никаких кресел, ложементов нет). Не подгибайте ноги, опирайтесь на подлокотники (руки должны быть на органах управления). Кровь отлила от головы? Глаза почти не видят? Не умирайте и не падайте в обморок — вам надо очень нежно посадить не имеющий аналогов реактивный аппарат вручную, вслепую (вы в шлеме, окошко скошено так, что нижний край дальше от вас, и под собой ничего не видно, реактивная струя 5-тонного двигателя поднимает с поверхности песок), по радиовысотомеру. Где-то внизу, в пяти метрах, заканчиваются посадочные «ноги», на трех из них — железные штыри длиной 1,7 м. Когда они коснутся поверхности — двигатели автоматически выключатся. Если вы пришли на эту приблизительно ощущаемую высоту с ненулевой скоростью, то всё — попытка не засчитывается. Потому что вас уже нет. И уже не важно, что под одну опору попал большой камень, раньше надо было куда-то смотреть. Хотите попробовать ещё? А американские космонавты — без сучка и без задоринки шесть раз подряд «смогли». И уж не знаю, как они управляли посадкой в положении «стоя» при длительной 5-кратной перегрузке — это просто НЕВОЗМОЖНО.

— Давайте лучше проанализируем ваш «анализ».

Массу лунного корабля вы знаете — 15 тонн, т. е. 15 000 кг. И силу тяги её двигателя — 5 тонн, или примерно 50 000 ньютонов — вы назвали почти правильно (на самом деле она чуть-чуть поменьше, около 4,5 тонн). А вот вашу пятикратную перегрузку вы взяли с потолка, хотя она элементарно вычисляется на основании известных вам данных. Про второй закон Ньютона слыхали? Согласно этому закону, сила есть произведение массы на ускорение, поэтому ускорение лунной кабины равно силе тяги её двигателя, делённой на её массу, т. е. 3.3 м/с² — втрое меньше ускорения свободного падения на Земле «g» (9.8 м/с²).

Поэтому астронавты вместо пятикратной перегрузки, которой вы их так стращаете, испытывали троекратную «недогрузку». Правда, это ускорение росло со временем: масса корабля уменьшалась по мере выгорания топлива. Но даже если врубить посадочный двигатель «на всю катушку» в момент, когда сожжено практически всё топливо посадочной ступени (8 тонн), ускорение лунного корабля составило бы всего-навсего 7 м/с² — несколько менее «g». Так что лунный корабль ни при каких обстоятельствах не способен создать для находящихся в нём астронавтов перегрузку в том смысле, в каком обычно понимают это слово — искусственную силу тяжести, превышающую вес на Земле: слишком мала его сила тяги по отношению к его массе.

Реально же максимальное ускорение лунного корабля было меньше полученных нами 7 м/с², т. к. через 6,5 минуты после начала торможения тяга его двигателя снижалась до 60% от максимальной, поэтому это ускорение не превышало примерно 5 м/с². 5 метров в секунду за секунду и 5 «g» — «две большие разницы». Если во втором случае человек действительно весит впятеро больше, чем на Земле, то в первом — в два раза меньше. Так что у астронавтов и кровь не отливала от головы, и ноги не подгибались.

А непосредственно перед посадкой, когда астронавты брали управление на себя, им становилось совсем легко (правда, только в самом буквальном смысле слова «легко», относящемся к весу; в других смыслах им было весьма тяжело). Лунный корабль в это время двигался без значительных вертикальных ускорений, поэтому вес астронавтов определялся лишь силой притяжения Луны и был вшестеро меньше земного.

Достаточно комфортные условия были и при взлёте с Луны. Сухая (т. е. без топлива) масса взлётной ступени — 2,2 тонны, а сила тяги её двигателя — 1,6 тонн. Поэтому взлётная ступень не может развивать ускорений свыше 7,3 м/с², а это значит, что вес находящихся в ней астронавтов опять-таки менее их земного веса. К тому же взлёт с Луны проходил автоматически, и особенно активных действий от астронавтов на его этапе не требовалось.

Несколько слов относительно других аспектов вашего «анализа». Астронавты в момент посадки действительно не видели того, что находится непосредственно под лунным кораблём. Поэтому они перед посадкой двигали свой корабль вперёд, смотря на поверхность перед ним и выбирая более-менее ровный участок. Когда этот участок уходил вниз, под корабль, они гасили горизонтальную скорость корабля и совершали посадку. Шофёр тоже не видит дороги непоследственно под колёсами своего автомобиля, но ведь выбоины как-то объезжает. (Конечно, посадка на Луну — вещь более рискованная, чем поездка на автомобиле по неровной дороге, но астронавты, наверно, недаром пользуются несколько большей славой, чем шофёры.) Да и вертолёты далеко не всегда садятся на заранее подготовленные площадки.

Вертикальную скорость корабля астронавтам помогала выдерживать автоматика: система управления получала данные о высоте над поверхностью и вертикальной скорости от радиовысотомера и регулировала тягу посадочного двигателя.

А вот двигатель астронавты при посадке выключали вручную.