Механика космического полета в элементарном изложении - Левантовский В.И.
Скачать (прямая ссылка):
Затраты на каждую лунную экспедицию составляли около 400 млн. долл. (в том числе 185 млн. долл.— стоимость ракеты-носителя и 95 млн. долл.— корабля «Аполлон»). Стоимость всей программы «Аполлон» с учетом теоретических и экспериментальных разработок, отработки различных систем, экспериментальных полетов вокруг Земли и вокруг Луны оценивается в 25—26 млрд. долл.
§ 6. Лунная транспортная космическая система
Чрезвычайно высокая стоимость полетов человека на Луну привела, как известно, к сокращению первоначально планировавшегося числа экспедиций на Луну по программе «Аполлон». По-видимому, до конца нынешнего столетия нога человека не ступит на Луну. Создание же постоянной научной станции на Луне с периодически сменяемым экипажем нельзя себе даже представить в условиях, когда «билет на Луну» стоит более 100 миллионов долларов!
Выход заключается в создании лунной транспортной системы, подобной той, которая рассматривалась в §§ 5, 6 гл. 7. Однако спасение ступеней таких гигантских ракет-носителей, как «Сатурн-5», представляет большие трудности. Присоединение крыльев к первой ступени, например, увеличило бы ее массу на 10%. Предлагалось избежать такого утяжеления путем особого конструирования баков ракеты-носителя. Отдельным бакам придается такая форма, что в собранном виде ступень ракеты имеет обычную цилиндрическую форму, после же израсходования топлива баки, не теряя каждый своей жесткости, образуют новую конфигурацию, обладающую подъемной силой и совершающую посадку на беговую дорожку подобно самолету [3.38].
Естественно, однако, поступить иначе. Грузовой или пассажирский корабль монтируется на околоземной орбите из блоков, доставляемых орбитальными самолетами, и представляет собой, по существу, межорбитальный транспортный аппарат, курсирующий между околоземной и окололунной орбитами. Мы назовем его лунным транспортным кораблем. Легко подсчитать, что он должен обладать характеристической скоростью 8 км/с.
В § 3 этой главы говорилось о том, что монтаж на орбите не приносит экономической выгоды, а сопряжен, наоборот, с некоторыми лишними затратами по сравнению с прямым перелетом Земля — Луна — Земля. Но вывод этот был справедлив, когда не предполагалось многократное использование ракет, доставляю- і ?. Лунные грузовые корабли с малой тягой 291
щих грузы на околоземную орбиту. Теперь же выгода несомненна несмотря на то, что возвращение транспортных аппаратов на околоземную орбиту требует дополнительного импульса скорости 3 км/с. Такое возвращение, конечно, нецелесообразно, если речь идет об однократно производимой экспедиции (прямой вход в атмосферу не потребовал бы вовсе затрат топлива), но оно выгодно, если лунный транспортный корабль используется многократно в стандартных операциях.
Рейсы между окололунной орбитой и лунной поверхностью могут совершать как специальные посадочные аппараты (лунные космические буксиры) так и снабженные посадочными опорами межорбитальные аппараты.
Простота модификации аппарата для посадки объясняется отсутствием у Луны атмосферы. Существовал, например, проект LASS [3.39] доставки грузов на Луну с помощью непилотируемой ступени S-IVB, снабженной четырьмя посадочными опорами и двумя дополнительными двигателями RL-IOA. Пустые топливные баки ступени используются на Луне в качестве жилых помещений. На Луну доставляются самоходная установка и различные грузы.
Конструкция корабля, курсирующего между космопортами на околоземной и окололунной орбитах, должна быть рассчитана на очень небольшие перегрузки, меньшие единицы. Она может иметь вид каркаса с присоединенными к нему топливными баками, кабиной экипажа и двигательной установкой, не заключенными в общую оболочку [3.23, 3.40, 3.41].
Во многих работах предлагается использовать ядерный двигатель на межорбитальных аппаратах, обслуживающих лунные трассы [3.42].
§ 7. Лунные грузовые корабли с малой тягой
Скорее всего, лунные космические корабли с малой тягой будут использоваться для крупных грузовых перевозок с орбиты спутника Земли на орбиту спутника Луны.
Для достижения Луны подходят траектории, подобные описанным в § 8 гл. 5. При этом нет нужды, разумеется, достигать параболической скорости. Достаточно на последнем витке спиралеобразной траектории развить скорость, обеспечивающую достижение сферы действия Луны по эллиптической орбите.
Орбита пассивного полета будет начинаться довольно далеко от Земли. Расчеты показывают, что при этом скорость входа в сферу действия Луны будет меньше, чем в том случае, когда эллиптит ческая скорость достижения Луны приобретается вблизи Земли, как это бывает при старте химических ракет. Но все равно скорость 292 ГЛ. 12. ЭКСПЕДИЦИЯ НА ЛУНУ
корабля относительно Луны внутри ее сферы действия будет слишком велика, чтобы притяжение Луны могло самостоятельно захватить корабль. Понадобится дополнительное торможение с помощью двигателя малой тяги. Оно должно начаться в сфере действия Луны или даже до входа в нее, еще на полпути к Луне. Торможение внутри сферы действия должно вывести корабль на низкую орбиту спутника Луны. Лунный транспортный корабль после этого, имея
