Spotkanie na orbicie księżycowej

Schemat LOR

Spotkanie na orbicie księżycowej ( LOR ) to proces lądowania ludzi na Księżycu i powrotu ich na Ziemię. Był używany w programu Apollo w latach 60. i 70. XX wieku. W misji LOR główny statek kosmiczny i mniejszy lądownik księżycowy podróżują na orbitę księżycową . Lądownik księżycowy następnie niezależnie schodzi na powierzchnię Księżyca, podczas gdy główny statek kosmiczny pozostaje na orbicie księżycowej. Po zakończeniu misji lądownik wraca na orbitę księżycową, aby spotkać się i ponownie zadokować z głównym statkiem kosmicznym, a następnie jest odrzucany po przeniesieniu załogi i ładunku. Tylko główny statek kosmiczny wraca na Ziemię.

Spotkanie na orbicie księżycowej zostało po raz pierwszy zaproponowane w 1919 roku przez ukraińskiego inżyniera Jurija Kondratyuka jako najbardziej ekonomiczny sposób wysłania człowieka w podróż w obie strony na Księżyc.

Najbardziej znany przykład dotyczył modułu dowodzenia i obsługi (CSM) oraz modułu księżycowego (LM) Projektu Apollo, gdzie oba zostały wysłane na lot przezksiężycowy w jednym stosie rakiet. Jednak warianty, w których lądowniki i główny statek kosmiczny podróżują oddzielnie, takie jak plan lądowania na Księżycu zaproponowany dla pojazdu startowego Heavy Lift pochodzącego z wahadłowca i Golden Spike , są również uważane za spotkanie na orbicie księżycowej.

Zalety i wady

Zalety

Reprezentacja księżycowej studni grawitacyjnej , ilustrująca, w jaki sposób zasoby potrzebne tylko na podróż do domu nie muszą być znoszone i uzupełniane przez „studnię”

Główną zaletą LOR jest oszczędność ładunku statku kosmicznego, ponieważ paliwo niezbędne do powrotu z orbity księżycowej z powrotem na Ziemię nie musi być przenoszone jako ciężar własny na Księżyc iz powrotem na orbitę księżycową. Ma to efekt mnożnikowy, ponieważ każdy funt paliwa „masy własnej” użytego później musi być wcześniej napędzany większą ilością paliwa, a także dlatego, że zwiększona ilość paliwa wymaga zwiększonej masy zbiornika. Wynikający z tego wzrost masy wymagałby również większego ciągu do lądowania na Księżycu, co oznacza większe i cięższe silniki.

Kolejną zaletą jest to, że lądownik księżycowy można zaprojektować właśnie do tego celu, zamiast wymagać, aby główny statek kosmiczny był również przystosowany do lądowania na Księżycu. Wreszcie, drugi zestaw systemów podtrzymywania życia, których wymaga lądownik księżycowy, może służyć jako wsparcie dla systemów głównego statku kosmicznego.

Niekorzyść

Spotkanie na orbicie księżycowej było uważane za ryzykowne od 1962 roku, ponieważ spotkanie w kosmosie nie zostało osiągnięte, nawet na orbicie okołoziemskiej. Gdyby LM nie mógł dotrzeć do CSM, dwóch astronautów zostałoby uwięzionych bez możliwości powrotu na Ziemię lub przeżycia ponownego wejścia w atmosferę . Obawy okazały się bezpodstawne, ponieważ rendez-vous zostało pomyślnie zademonstrowane w latach 1965 i 1966 podczas sześciu Projektu Gemini przy pomocy radaru i komputerów pokładowych. Zostało to również pomyślnie wykonane w każdym z ośmiu prób w misjach Apollo.

Wybór trybu misji Apollo

Apollo 11 Lunar Module Eagle spotyka się z modułem dowodzenia Columbia na orbicie księżycowej

Kiedy w 1961 roku rozpoczęto program lądowania Apollo na Księżycu, założono, że trzyosobowa kombinacja modułu dowodzenia i obsługi (CSM) zostanie wykorzystana do startu z powierzchni Księżyca i powrotu na Ziemię. Dlatego musiałby zostać wylądowany na Księżycu przez większy stopień rakiety z nogami podwozia, co skutkowałoby wysłaniem bardzo dużego statku kosmicznego (ponad 100 000 funtów (45 000 kg)) na Księżyc.

Gdyby to zostało zrobione przez bezpośrednie wznoszenie się (na jednym pojeździe nośnym ), wymagana rakieta musiałaby być bardzo duża, w klasie Nova . Alternatywą dla tego byłoby spotkanie na orbicie okołoziemskiej , w którym dwie lub więcej rakiet klasy Saturn wystrzeliłoby części całego statku kosmicznego, który spotkałby się na orbicie okołoziemskiej przed odlotem na Księżyc. Prawdopodobnie obejmowałoby to oddzielnie wystrzelony stopień odlotu z Ziemi lub wymagałoby tankowania na orbicie pustego stopnia odlotu.

Wernher von Braun i Heinz-Hermann Koelle z Army Ballistic Missile Agency przedstawili spotkanie na orbicie księżycowej, jako opcję skutecznego dotarcia na Księżyc, szefom NASA, w tym Abe Silversteinowi , w grudniu 1958 r. W 1959 r. Conrad Lau z Chance- Vought Astronautics Division nadzorował kompletny plan misji z wykorzystaniem spotkania na orbicie księżycowej, który został następnie wysłany do Silversteina w NASA w styczniu 1960 roku. Tom Dolan , który pracował dla Lau, został wysłany, aby wyjaśnić propozycję firmy inżynierom i kierownictwu NASA w lutym 1960 roku. Ta alternatywa była następnie badana i promowana przez Jima Chamberlina i Owena Maynarda z Space Task Group we wczesnych studiach wykonalności Apollo z 1960 roku. Ten tryb umożliwił pojedynczemu Saturnowi V wystrzelenie CSM na Księżyc z mniejszym LEM. Kiedy połączony statek kosmiczny osiągnie orbitę księżycową , jeden z trzech astronautów pozostaje z CSM, podczas gdy dwóch pozostałych wchodzi do LEM, oddokuje i schodzi na powierzchnię Księżyca. Następnie wykorzystują etap wznoszenia LEM, aby ponownie dołączyć do CSM na orbicie księżycowej, a następnie odrzucają LEM i używają CSM do powrotu na Ziemię. Na tę metodę zwrócił uwagę zastępcy administratora NASA, Robert Seamans , inżynier Langley Research Center , John C. Houbolt , który kierował zespołem, który ją opracował.

Poza wymaganiem mniejszej ładowności, kolejną zaletą podejścia LOR była możliwość użycia lądownika księżycowego zaprojektowanego właśnie do tego celu. Konstrukcja LEM dała astronautom wyraźny widok ich miejsca lądowania przez okna obserwacyjne około 4,6 metra (15 stóp) nad powierzchnią, w przeciwieństwie do leżenia na plecach w lądowniku modułu dowodzenia, co najmniej 40 lub 50 stóp (12 lub 15 m) nad powierzchnią, w stanie zobaczyć to tylko przez ekran telewizora.

Opracowanie LEM jako drugiego pojazdu z załogą zapewniło dodatkową korzyść w postaci redundantnych systemów krytycznych (zasilanie elektryczne, podtrzymywanie życia i napęd), co umożliwiło wykorzystanie go jako „łodzi ratunkowej” do utrzymania astronautów przy życiu i bezpiecznego sprowadzenia ich do domu w przypadku krytycznej awarii systemu CSM. Zostało to pomyślane jako ewentualność, ale nie zostało uwzględnione w specyfikacjach LEM. Jak się okazało, ta zdolność okazała się nieoceniona w 1970 r., ratując życie astronautów Apollo 13 , kiedy wybuch butli z tlenem unieruchomił moduł serwisowy.

Rzecznictwo

John Houbolt wyjaśnia spotkanie na orbicie Księżyca

Dr John Houbolt nie pozwoliłby zignorować zalet LOR. Jako członek Lunar Mission Steering Group, Houbolt badał różne techniczne aspekty spotkań kosmicznych od 1959 roku i był przekonany, podobnie jak kilku innych w Langley Research Center , że LOR jest nie tylko najbardziej wykonalnym sposobem na dotarcie na Księżyc przed skończyła się dekada, to był jedyny sposób. Zgłosił swoje odkrycia NASA przy różnych okazjach, ale był głęboko przekonany, że wewnętrzne grupy zadaniowe (przed którymi przedstawiał prezentacje) przestrzegały arbitralnie ustalonych „podstawowych zasad”. Według Houbolta te podstawowe zasady ograniczały myślenie NASA o misji księżycowej - i powodowały wykluczenie LOR, zanim zostało to uczciwie rozważone.

W listopadzie 1961 roku Houbolt podjął śmiały krok, pomijając właściwe kanały i pisząc dziewięciostronicowy prywatny list bezpośrednio do zastępcy administratora Roberta C. Seamansa . „Nieco jak głos w dziczy”, Houbolt zaprotestował przeciwko wykluczeniu LOR. „Chcemy lecieć na Księżyc czy nie?” — zapytał inżynier z Langley. „Dlaczego Nova, ze swoimi ogromnymi rozmiarami, jest po prostu akceptowana i dlaczego znacznie mniej imponujący plan dotyczący rendezvous jest odrzucany lub stawiany w defensywie? W pełni zdaję sobie sprawę, że kontaktowanie się z tobą w ten sposób jest nieco niekonwencjonalne”, przyznał Houbolt, „ale kwestie, o które chodzi, są na tyle istotne dla nas wszystkich, że uzasadniony jest niezwykły kurs”.

Odpowiedź na list Houbolta zajęła Seamansowi dwa tygodnie. Zastępca administratora zgodził się, że „byłoby niezwykle szkodliwe dla naszej organizacji i dla kraju, gdyby nasz wykwalifikowany personel był nadmiernie ograniczany przez restrykcyjne wytyczne”. Zapewnił Houbolta, że ​​NASA będzie w przyszłości zwracać większą uwagę na LOR niż dotychczas.

Porównanie rozmiarów lądowników księżycowych z wczesnych badań Langley

W następnych miesiącach NASA właśnie to zrobiła i ku zaskoczeniu wielu osób zarówno w agencji, jak i poza nią, LOR szybko stał się liderem. Kilka czynników rozstrzygnęło sprawę na jego korzyść. Po pierwsze, narastało rozczarowanie pomysłem bezpośredniego wznoszenia się ze względu na czas i pieniądze potrzebne do opracowania rakiety Nova o średnicy 50 stóp (15 m) w porównaniu z Saturnem V o średnicy 33 stóp (10 m). . Po drugie, narastały techniczne obawy co do tego, w jaki sposób stosunkowo duży statek kosmiczny, którego wymagało spotkanie na orbicie okołoziemskiej, byłby w stanie manewrować w celu miękkiego lądowania na Księżycu. Jak wyjaśnił jeden z inżynierów NASA, który zmienił zdanie:

Zerknięcie na Księżyc tak naprawdę nie miało zadowalającej odpowiedzi. Najlepsze w LOR było to, że umożliwiło nam zbudowanie osobnego pojazdu do lądowania.

Pierwszą dużą grupą, która zmieniła zdanie na korzyść LOR, była Kosmiczna Grupa Zadaniowa Roberta Gilrutha , która nadal mieściła się w Langley, ale wkrótce miała zostać przeniesiona do Houston jako Centrum Załogowych Statków Kosmicznych . Jako drugi przybył zespół Wernhera von Brauna z Centrum Lotów Kosmicznych im. Marshalla w Huntsville w Alabamie . Te dwie potężne grupy, wraz z inżynierami, którzy pierwotnie opracowali plan w Langley, przekonały kluczowych urzędników w Kwaterze Głównej NASA, w szczególności administratora Jamesa Webba , który nalegał na bezpośrednie wzniesienie się, że LOR był jedynym sposobem wylądowania na Księżycu do 1969 roku. Webb zatwierdził LOR w lipcu 1962 roku. Decyzja została oficjalnie ogłoszona na konferencji prasowej 11 lipca 1962 roku. Doradca naukowy prezydenta Kennedy'ego , Jerome Wiesner , stanowczo sprzeciwiał się LOR.

Inne plany wykorzystujące LOR

Planowana trajektoria Artemidy 3 ilustruje użycie LOR

W kulturze popularnej

Odcinek 5 miniserialu telewizyjnego From the Earth to the Moon z 1998 roku , „Spider”, przedstawia dramatyzację pierwszej próby Johna Houbolta przekonania NASA do przyjęcia LOR dla programu Apollo w 1961 roku i śledzi rozwój LM aż do jego pierwszej załogi lot testowy, Apollo 9 , w 1969 roku. Odcinek nosi nazwę modułu księżycowego Apollo 9.

Zobacz też

Notatki

Public Domain Ten artykuł zawiera materiały należące do domeny publicznej ze stron internetowych lub dokumentów Narodowej Agencji Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej .

Cytaty

Bibliografia

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Lunar_orbit_rendezvous&oldid=1132804071 ”