Setkání na oběžné dráze Měsíce - Lunar orbit rendezvous

Schéma LOR

Setkání na oběžné dráze Měsíce ( LOR ) je klíčovým konceptem pro efektivní přistání lidí na Měsíci a jejich návrat na Zemi. Byl použit pro programové mise Apollo v 60. a 70. letech minulého století. V misi LOR cestuje hlavní kosmická loď a menší lunární přistávací modul na měsíční oběžnou dráhu . Měsíční přistávací modul pak nezávisle klesá na povrch Měsíce, zatímco hlavní kosmická loď zůstává na měsíční oběžné dráze. Po dokončení mise se přistávací modul vrátí na měsíční oběžnou dráhu, aby se setkal a přistál s hlavní kosmickou lodí, poté byl po přesunu posádky a užitečného nákladu vyřazen. Na Zemi se vrací pouze hlavní kosmická loď.

Setkání na oběžné dráze Měsíce bylo poprvé známo, že navrhl v roce 1919 ukrajinský inženýr Jurij Kondratyuk jako nejekonomičtější způsob vyslání člověka na zpáteční cestu na Měsíc.

Nejslavnější příklad zahrnoval velitelský a servisní modul Project Apollo (CSM) a modul lunárního výletu (LEM), kde byli oba vysláni na translunární let v jednom raketovém komínu. Za setkání Lunar Orbit se však považují i varianty, kde přistávací moduly a hlavní kosmické lodě cestují odděleně, jako například plán přistání na Měsíc navržený pro raketoplán odvozený od těžkého výtahu a Golden Spike .

Výhody a nevýhody

Výhody

Reprezentace měsíční gravitace , ilustrující, jak zdroje potřebné pouze na cestu domů nemusí být neseny dolů a zálohovat „studnu“

Hlavní výhodou LOR je úspora užitečného zatížení kosmické lodi, vzhledem k tomu, že pohonný plyn nutný k návratu z měsíční oběžné dráhy zpět na Zemi nemusí být nesen jako mrtvá váha dolů na Měsíc a zpět na měsíční oběžnou dráhu. To má multiplikační účinek, protože každá libra později použitého hnacího plynu „mrtvé hmotnosti“ musí být dříve poháněna více hnacím plynem, a také proto, že zvýšený hnací plyn vyžaduje zvýšenou hmotnost tankuge. Výsledné zvýšení hmotnosti by také vyžadovalo větší tah pro měsíční přistání, což znamená větší a těžší motory.

Další výhodou je, že lunární přistávací modul může být navržen právě pro tento účel, než aby vyžadoval, aby byla hlavní kosmická loď také přizpůsobena pro přistání na Měsíci. A konečně, druhá sada systémů na podporu života, které lunární přistávací modul vyžaduje, může sloužit jako záloha systémů v hlavní kosmické lodi.

Nevýhoda

Setkání na oběžné dráze Měsíce bylo od roku 1962 považováno za riskantní, protože setkání s vesmírem nebylo dosaženo, a to ani na oběžné dráze Země. Pokud by LEM nemohl dosáhnout CSM, dva astronauti by uvízli bez možnosti jak se dostat zpět na Zemi nebo přežít návrat do atmosféry . Strach se ukázal jako neopodstatněný, protože setkání bylo úspěšně prokázáno v letech 1965 a 1966 na šesti misích Project Gemini za pomoci radaru a palubních počítačů. To bylo také úspěšně provedeno každý z osmkrát to bylo vyzkoušeno na misích Apollo.

Volba módu Apollo

Lunární modul Apollo 11 Eagle se setkává s velitelským modulem Columbia na měsíční oběžné dráze

Když byl v roce 1961 zahájen přistávací program Apollo Moon, předpokládalo se, že ke vzletu z měsíčního povrchu a návratu na Zemi bude použita kombinace tříčlenného velitelského a servisního modulu (CSM). Na Měsíc by proto musel přistát větší raketový stupeň s podvozkovými nohami, což by vedlo k odeslání velmi velké kosmické lodi (přesahující 45 000 kg) na Měsíc.

Pokud by to bylo provedeno přímým výstupem (na jednu nosnou raketu ), požadovaná raketa by musela být extrémně velká, ve třídě Nova . Alternativou by bylo setkání na oběžné dráze Země , ve kterém by dvě nebo více raket ve třídě Saturn vypustilo části kompletní kosmické lodi, která by se setkala na oběžné dráze Země před odletem na Měsíc. To by případně zahrnovalo samostatně spuštěnou fázi odletu Země nebo vyžadovalo tankování na oběžné dráze prázdné fáze odletu.

Tom Dolan navrhl alternativu setkání na oběžné dráze Měsíce, které studovali a propagovali Jim Chamberlin a Owen Maynard ve skupině Space Task Group v roce 1960 rané studie proveditelnosti Apolla. Tento režim umožnil jednomu Saturnu V vypustit CSM na Měsíc s menším LEM. Když se kombinovaná kosmická loď dostane na měsíční oběžnou dráhu , jeden ze tří astronautů zůstane u CSM, zatímco další dva vstoupí do LEM, uvolní se z doku a sestoupí na povrch Měsíce. Poté použijí stupeň výstupu LEM, aby se znovu připojili k CSM na měsíční oběžné dráze, poté odhodí LEM a použijí CSM k návratu na Zemi. Tato metoda byla přinesena k pozornosti NASA přidružených správce Robert Seamans by Langley Research Center inženýr John C. Houbolt , který vedl tým k jejímu rozvoji.

Kromě toho, že vyžadoval menší užitečné zatížení, byla další výhodou přístupu LOR možnost používat lunární přistávací modul navržený právě pro tento účel. Konstrukce LEM poskytla astronautům jasný výhled na místo jejich přistání pozorovacími okny přibližně 4,6 metru (15 stop) nad povrchem, na rozdíl od toho, že byli na zádech v přistávacím modulu velitelského modulu, nejméně 40 nebo 50 stop (12 nebo 15 stop) m) nad povrchem, který je schopen vidět pouze prostřednictvím televizní obrazovky.

Vyvinutí LEM jako druhého vozidla s posádkou poskytlo další výhodu nadbytečných kritických systémů (elektrická energie, podpora života a pohon), což mu umožnilo použít jej jako „záchranný člun“, který astronauty udrží naživu a bezpečně je dostane domů. v případě kritického selhání systému CSM. Toto bylo představeno jako nouzová situace, ale nebylo součástí specifikací LEM. Jak se ukázalo, tato schopnost se v roce 1970 ukázala jako neocenitelná a zachránila životy astronautů Apolla 13, když výbuch kyslíkové nádrže deaktivoval servisní modul.

Obhajoba

John Houbolt vysvětluje setkání na oběžné dráze Měsíce

Dr. John Houbolt nenechal ignorovat výhody LOR. Jako člen Lunar Mission Steering Group studoval Houbolt od roku 1959 různé technické aspekty vesmírného setkání a byl přesvědčen, stejně jako několik dalších v Langley Research Center , že LOR nebyl jen nejschůdnějším způsobem, jak se dostat na Měsíc před dekáda byla venku, byla to jediná cesta. Při různých příležitostech hlásil svá zjištění NASA, ale měl silný pocit, že vnitřní pracovní skupiny (kterým předváděl prezentace) dodržovaly libovolně stanovená „základní pravidla“. Podle Houbolta tato základní pravidla omezovala uvažování NASA o lunární misi - a způsobovala, že LOR byl vyloučen, než se to spravedlivě zvážilo.

V listopadu 1961 Houbolt udělal odvážný krok, když přeskočil správné kanály a napsal devítistránkový soukromý dopis přímo přidruženému správci Robertu C. Seamansovi . „Něco jako hlas v divočině,“ protestoval Houbolt proti LORovu vyloučení. „Chceme jít na Měsíc nebo ne?“ zeptal se inženýr Langley. „Proč je Nova, se svou těžkou velikostí, prostě přijata, a proč je mnohem méně grandiózní schéma zahrnující setkání vyloučeno nebo postaveno do defenzivy? Plně si uvědomuji, že kontaktovat vás tímto způsobem je poněkud neortodoxní,“ připustil Houbolt, „ale dané záležitosti jsou pro nás všechny natolik zásadní, že je zaručen neobvyklý průběh. “

Seamanovi trvalo dva týdny, než odpověděl na Houboltův dopis. Přidružený správce souhlasil, že „pokud by naši kvalifikovaní zaměstnanci byli nepřiměřeně omezováni omezujícími pokyny, bylo by extrémně škodlivé pro naši organizaci a pro zemi“. Ujistil Houbolta, že NASA bude v budoucnu věnovat LOR větší pozornost, než tomu bylo doposud.

Porovnání velikostí lunárních přistávacích modulů z rané studie Langley

V následujících měsících to NASA udělala a k překvapení mnoha v agentuře i mimo ni se kandidát na temného koně, LOR, rychle stal předskokanem. Několik faktorů rozhodlo o problému v jeho prospěch. Za prvé, rostlo rozčarování z myšlenky přímého výstupu kvůli času a penězům, které bylo zapotřebí k vývoji rakety Nova o průměru 50 stop (15 m) , ve srovnání s průměrem 33 stop (10 m) Saturn V . Za druhé, narůstala technická obava z toho, jak relativně velká kosmická loď požadovaná setkáním na oběžné dráze Země dokáže manévrovat na měkké přistání na Měsíci. Jak vysvětlil jeden inženýr NASA, který změnil názor:

Věc, jak tuto věc přemístit na Měsíc, opravdu neměla uspokojivou odpověď. Nejlepší na LOR bylo, že nám to umožnilo postavit samostatné vozidlo pro přistání.

První hlavní skupinou, která změnila svůj názor ve prospěch LOR, byla skupina Space Task Group Roberta Gilrutha , která se stále nacházela v Langley, ale brzy se přestěhovala do Houstonu jako středisko pilotovaných kosmických lodí . Druhý, kdo přišel, byl tým Wernhera von Brauna v Marshall Space Flight Center v Huntsville v Alabamě . Tyto dvě mocné skupiny spolu s inženýry, kteří původně vypracovali plán v Langley, přesvědčili klíčové úředníky v sídle NASA, zejména administrátora Jamese Webba , který držel přímý výstup, že LOR je jediný způsob, jak přistát na Měsíci do roku 1969. Webb schválil LOR v červenci 1962. Rozhodnutí bylo oficiálně oznámeno na tiskové konferenci 11. července 1962. Vědecký poradce prezidenta Kennedyho, Jerome Wiesner , zůstal proti LOR rozhodně.

Další plány využívající LOR

Plánovaná trajektorie Artemis 3 ilustruje použití LOR

V populární kultuře

5. epizoda televizní minisérie Ze Země na Měsíc , „Spider“, dramatizuje první pokus Johna Houbolta přesvědčit NASA, aby v roce 1961 přijala LOR pro program Apollo, a sleduje vývoj LM až po jeho první posádku zkušební let, Apollo 9 , v roce 1969. Epizoda je pojmenována podle lunárního modulu Apollo 9.

Viz také

Poznámky

Reference

Veřejná doména Tento článek včlení  materiál public domain z webových stránek nebo dokumentů Národního úřadu pro letectví a vesmír .

Citace

Bibliografie

externí odkazy