Читать книгу Пепелацы летят на Луну. Большой космический обман США. Часть 10 - Аркадий Велюров - Страница 11

Вместо эпиграфа:

«Он кто – инженеришка… Ну что у него за жизнь?

Утром на работу, вечером с работы. Дома жена,

дети сопливые. А ты – джентльмен удачи!

Украл, выпил – в тюрьму! Украл, выпил – в тюрьму!

Романтика! А ты говоришь! Конечно, завидует».

(из одного кинофильма)

Как украсть сто миллиардов долларов?

Как известно, современные инженеры больше не живут на зарплату 120 рублей, и не мучаются вопросом: как успеть после работы в гастроном за колбасой по 2—10. По крайней мере, некоторые из них. Как говорил товарищ Саахов, это люди не из нашего района.

Так вот, если вы сидите, и чешите свою репу в поисках разумной мысли на тему: «Как украсть сто миллиардов долларов?», то знайте, что вы не одиноки в этом мире. Вот, например, в городе Торонто, в Канаде, в 2005 году, проходила конференция про этот же самый вопрос. Лучшие люди нашей планеты собрались и долго думали, переливали воду из графина в стаканы, терзали нервно пальцами сукно стола в президиуме. Вот краткое информационное сообщение на эту тему: «27.09.2005 г. Состоялась конференция по лунным исследованиям. С 18 по 23 сентября 2005 года в Торонто, Канада, работала международная конференция по лунным исследованиям (International Lunar Exploration). Основной темой форума стало обсуждение последних предложений NASA по возобновлению пилотируемых полетов на Луну».

Вы ничего не поняли? Спрашиваете: А где миллион, извините, 100 миллиардов? И почему украсть? Может заработать честным трудом на стройках капитализма. Ладно, обо всем по порядку.

Начну издалека. В марте 2005 года на должность директора НАСА был назначен некий Майкл Гриффин, 1949 года рождения.

Майкл Гриффин. Вот такой у нас герой капиталистического труда

Биографию этого товарища можно изучить здесь [1] Надо сказать, что трудовой путь Миши Гриффина еще тот. Начинал он с участия в т.н. «стратегической оборонной инициативе» Рональда Рейгана, где занимался темой ПРО, там и преуспел.

Затем он пишет в 1993 г. некое письмо протеста, якобы, против участия этих русских в концепции МКС. Тоже мне, подписант нашелся. За что и поплатился, вылетел пробкой. При Клинтоне наезды на друга Бориса стали неактуальны. Его подогрели, обобрали. Нет: обогрели, подобрали, и пристроили директором на некую фирму «In-Q-Tel», учрежденную ни много, ни мало ЦРУ, как частную, неприбыльную организацию. Через 12 лет работы в «конторе» сын бывшего директора той самой «конторы», он же Куст-младший, назначил его директором НАСА.

Так вот, не успел наш дядя Миша занять свой пост, как загорелся супер идеей: Куст-младший хочет «вернуться» на Луну. Пускай! У вас проблемы? Мы едем к вам! Но такое «возвращение» только состоятельным людям под силу. Миша назвал двести. Нет, не рублей, не евро и даже не швейцарских франков. Двести миллиардов долларов.

Оно и понятно. Назначение на такую должность. Нужно заплатить «откат», я имел ввиду отблагодарить хороших людей, за назначение на такую хорошую должность! Но Мише сказали: Тихо, сидеть! Америка таки тоже не резиновая! Поэтому, хватит тебе «сто» и поехали! Так в муках родился план НАСА по «возвращению» на Луну и подготовке к полету на Марс!

Есть ли у вас план, мистер Фикс!? Вот если ваша фирма вдруг захочет взять в кредит какую-то «десятку-сотку» тысяч долларов в местном коммерческом банке, сколько килограмм-тонн бумаги вам надо будет принести: справки, отчеты, балансы, поручительства, бизнес-планы, залоговое имущество не забыть. Полпачки бумаги А4 уйдет на это, как с куста.

Но это для вас, мой дорогой читатель. А с другого Куста, от которого обращается в Конгресс дядя Миша, хватило четыре листа бумаги. Ровно столько было предоставлено в Конгресс США для обоснования ассигнований на сумму около 100.000.000.000,00 долларов. Даже не четыре, там три с четвертью, да и шрифт большой. Смотрите сами, здесь [2]. Объем 28 килобайт! И еще несколько фото, флеш-мультфильм и пару-тройку рисунков-презентаций. Вот и все!

Итак, вот основные пункты новой «лунной» программы:

– Американцы будут делать новый пилотируемый корабль на 4 человека диаметром 5,5 м. Этот корабль будет запускаться отдельной, вновь разрабатываемой ракетой на полезную нагрузку всего 25 т «LEO». Причем объем этого корабля будет втрое больше объема «Аполлона».

– Эта некая ракета будет создана из твердотопливного ускорителя Шаттла (1 шт) и некой второй водородной ступени. По тандемной (линейной) схеме. Сверху это творение будет венчать САС (система аварийного спасения). Кроме того, с радостью сообщается, что это изделие будет в 10 раз надежней и безопасней Шаттла.

Ну что ж, лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать. Наберите в грудь воздух, это оно (все рисунки взяты из [3]):

Рис.1 Ракета-носитель для нового пилотируемого корабля

Анализ данных, приведенных на рисунке, позволяет говорить о том, что оценочные характеристики ракеты таковы (согласно рис.1).

С учетом стандарта потерь скорости ~1850 м/с и прибавки за счет вращения Земли при наклонении орбиты ί~32,5º (около ~390 м/с) мы получим условие вывода на низкую орбиту: конечная скорость Vк~7790 м/с для груза весом ~27 т.

Соответственно, на орбиты с наклонением ί~51,6º носитель гарантировано доставит примерно ~25 т. при условии, конечно, что заявленные данные будут реализованы на практике.

А вот и вариации нового пилотируемого корабля, который планируется как для полетов к орбитальной станции (рис.2):

Рис.2 Новый пилотируемый корабль CEV (модельный ряд).

Не сложно заметить, что Гриффин «изобрел» заново корабль «Аполлон». Только ему надо было увеличить размер с учетом четырех астронавтов вместо трех. И не нашел ничего лучше, как пропорционально увеличить все размеры. Но в итоге новый корабль стал весить только меньше – не более ~22,9 т (вариант «Block-2»), что меньше штатной массы «Аполлона» (его орбитального блока) при отправке к Луне. «Лунный модуль» весил 28—30 т. Занятно!

Странно и другое, зачем проектировать новую ракету на ~25 т полезной нагрузки, когда у вас есть «тяжелая» ракета «Дельта-4Н»? Получилось так, одни проектировали и надеялись на свою долю рынка пусковых услуг для тяжелой ракеты «Дельта-4Н». Другие лелеяли заветную надежду, на проект тяжелого носителя «Атлас-5». В итоге оба гиганта космической индустрии оказались на грани того, что их послали куда подальше. Ладно. Хотите все смахнуть, как крошки со стола и начать с чистого листа? Я не вижу препятствий. Только помнится, когда-то давно, когда деревья были большими, была у вас ракета почти точь-в-точь, как требуется сейчас, «Сатурн-1В». И САС там был. И корабль, похожий. Только отлетался он тридцать лет назад, в 1975 г. Получается почти как у Дюма, тридцать лет спустя.

Рис.3. «Тяжелая» ракета для лунной программы

Идем дальше. А теперь держитесь за спинки стульев, оказывается, американцы должны были лететь на Луну по схеме «двух пусков». За один раз, одной ракетой они не могут отправить на орбиту весь нужный груз. Только двумя! А как же фон Браун мог? А как же «Сатурн-5» одним рывком поднимал? Вопросы, вопросы! Наследники фон Брауна делают еще и вторую ракету. Она якобы сможет выводить на орбиту порядка 125 т груза или объект, состоящий из третьей, разгонной ступени, и лунного посадочного модуля.

По другим данным (2), 106 метрических тонн чистого груза. Новая «большая» ракета получается следующим образом (рис.3): берется два «пороховых» ускорителя первой ступени Шаттла, берется модифицированный топливный бак Шаттла (посередине), снизу к нему присобачиваются пять двигателей типа «SSME» (на Шаттле таких три). Сам самолет из этой «схемы» выкидывается по банальной причине того, что эта «птичка» уже давно стала пятым колесом в телеге. Без крылатой «птицы» общая композиция только выиграла.

Анализ данных, приведенных на рисунке, позволяет говорить о том, что оценочные характеристики ракеты таковы (согласно рис.2):

Учет пакетной схемы: данные по первой ступени соответствуют участку совместной работы обоих ступеней; данные по второй ступени даны с учетом выработки топлива на первом участке.

С учетом стандарта потерь скорости ~1850 м/с и прибавки за счет вращения Земли при наклонении орбиты ί~32,5º (около ~390 м/с) мы получим условие вывода на низкую орбиту: конечная скорость Vк~7790 м/с для груза весом ~108 т.

Это вариант пуска двумя ступенями. Видимо, вышеупомянутый груз ~106 т соответствует орбитам с наклонением ί~51,6º для полетов на МКС. Любое дальнейшее увеличение полезной нагрузки будет иметь место только с третьей ступенью.

Дороги, которые мы выбираем…

Схема нынешней миссии выбрана следующим образом: первая ракета выводит на орбиту сам орбитальный корабль.

Он стыкуется на орбите ИСЗ со связкой разгонный блок, посадочный модуль, которая должна быть выведена тяжелым носителем. Далее следует разгон, полет до выхода на орбиту спутника Луны, затем переход всех четверых астронавтов в лунный посадочный модуль. Следует посадка на Луну (вес аппарата на Луне 21 т.), потом взлет, потом стыковка на орбите Луны, и наконец-то полет домой на Землю. В рисунках это выглядит так (рис.4):

Рис.4. Слева, старт «лунника» + РБ; в центре, старт пилотируемого корабля; справа, стыковка и разгон к Луне

А теперь еще раз наберите в грудь воздух, напрягите свое воображение и вглядитесь на разгонный блок (РБ) на рис.4 справа. Не узнаете? Да, да! Это старая знакомая ступень S-IVB с двумя двигателями J-2S. Я не оговорился, в документе [1] четко сказано, что ступень работает на компонентах кислород-водород (масса топлива уже больше ~207 т.), оснащена двумя (не одним как раньше!) ЖРД J-2S (это американцы довели их сейчас до ума и косвенно хотят доказать, что они летали и 35 лет назад, хотя есть к тому большие сомнения). Только вот в каком чулане их нашли следопыты?

Особо забавно видеть, что двигатели третьей ступени J-2S, якобы, будут иметь (согласно рис.3) удельный импульс I~451,5 сек.

Но это чистой воды профанация и утопия! Двигатель, сделанный по открытой схеме привода ТНА и очень низким давлением в камере, едва набирает I~430 сек, и с этим очень мало, что можно сделать.

По крайней мере, тридцать пять лет назад на большее никто и не претендовал. А с учетом того, что новейшие ЖРД RS-68 (которые планируются взамен ЖРД SSME) и вовсе будут иметь I~410 сек, то выбирать американцам особо не из чего. А вот так будет выглядеть завершающая фаза полета:

Рис.5. Слева связка корабль и «лунник». В центре, посадочный модуль, похожий на «ЛМ». Справа, посадка в стиле «Аполлон».

Этот страшный гиперболоид.

В проекте мистер Гриффин принял ряд оригинальных подходов и новаций. Так пилотируемый орбитальный корабль будет работать не на «вонючих», долго хранимых компонентах, а на паре, жидкий кислород и жидкий метан! И это при том, что в США нет ни одного «метанового» двигателя ни в металле, ни на бумаге. Более того, жидкий метан имеет температуру кипения около -160˚С и плотность ~0,43 кг/м³, что почти в два раза хуже керосина.

На сегодня гарантийные сроки существования на орбите криогенных РБ (Разгонный Блок) исчисляются часами. Например, РБ «ДМ» «живет» всего ~7 часов. Последняя разгонная ступень «Сатурн-5» могла «продержаться» около трех витков или до 5 часов. После чего могла и взорваться от закипания криогенных компонентов внутри бака. Отправлять же подобную «бомбу» в двухнедельное турне, это просто утопия. К тому же выяснилось, что преимущества метана перед синтетическим керосином несущественны.

Американцы заявили, что удельный импульс метанового ЖРД корабля «CEV» всего I=362 сек, тогда как реальный ЖРД РД-58М (синтин) дает ~361 сек. Разницы между ними практически нет, а хлопот много.

Но и это не все! У них посадочный модуль двухступенчатый, как и прежде. И «нижняя», посадочная ступень у Гриффина будет на жидком водороде и кислороде! Дело даже не в том, что плотность у этой топливной пары очень низка ~0,3. Дело в том, что время «жизни» водородных ступеней еще меньше, чем у кислородно-керосиновых.

Простой пример, третья ступень Сатурн-5 теряла за 1,5 часа ожидания на орбите ~1,2 т чистого водорода в виде испарений. Из примерно 12—13 т водорода, имевшегося на борту (жидкий кислород не в счет). Или ~10% за полтора часа. Тогда сколько мы потеряем за три дня полета к Луне? И что мы довезем?

Зато взлетная ступень лунника на паре кислород-метан. Тоже хорошо. Только ей надо «досидеть» три дня в дороге + семь дней на Луне, итого продержатся 10 дней под палящими лучами Солнца.

(Не) стыковка!? Теперь главное. Даже и не знаю, как сказать. Одним словом дело в том, что все это «липа»! Очковтирательство! Обман! Рассказываю проще, в планах есть четкая цифра, что на поверхность Луны будет доставлен груз весом 21 тонна.

Для тех, кто забыл или не знал, напомню, формула Циолковского гласит: идеальное приращение скорости ракетой равно

ΔV=I×ln (M₁/M₂); где M₁/M₂ – отношение масс в начале и конце работы реактивного двигателя, I – удельный импульс в м/с.

Пусть у нас посадочная ступень таки на «водороде» и удельный импульс равен лучшим водородным двигателям ~4400 м/с. Запас идеальной скорости для посадки с орбиты ИСЛ на поверхность Луны за тридцать пять лет измениться не мог, это ~2100 м/с. Тогда отношение масс легко находится: M₁/M₂=exp (V/I) ~1,61 или начальная масса перед торможением 21,0×1,6= ~34,0 т.

Таков начальный вес лунного посадочного модуля на орбите ИСЛ. Если мы четко хотим доставить на поверхность Луны заветное очко (21 т), то меньше никак нельзя. С другой стороны – оптимизация параметров показывает, что возможности тяжелого носителя с третьей ступенью (согласно таблице).

* – Учет пакетной схемы: данные по первой ступени соответствуют участку совместной работы обоих ступеней; данные по второй ступени даны с учетом выработки топлива на первом участке.

** – Из-за слишком низкой тяговооруженности 3-й ступени (порядка ~0,6) суммарные потери будут выше стандартных на ~100 м/с так что конечная скорость активного участка будет оставаться в пределах ~7800 м/с при наклонении орбиты ί~32,5º. Возможности тяжелого носителя с третьей ступенью по выводу на орбиту частично выработанной третьей ступени с лунным посадочным модулем при том, что отдельно будет запущен, скажем «CEV2 варианта «Block 2» весом ~22,9 т, ограничены совокупным грузом брутто на низкой опорной орбите порядка ~160 т. В эту цифру входят: остаточный вес 3-й ступени 22,1 т; остаток топлива ~97,7 т и лунный посадочный модуль ~40,2 т. К ним стыкуется «CEV Block-2» и получается связка весом ~183 т. Несложно заметить, что данный случай имеет место при расходе топлива на первый импульс верхней ступени порядка 110 т. Меньшее количество топлива не даст вывести груз на орбиту, а большее – мало останется топлива на второй импульс разгона к Луне.

Теперь нам нужно прирастить 3200 м/с для отлета к Луне. При этом двигатели J-2S хорошо известны – удельный импульс УИ~430 сек (~4214 м/с). Тогда вес, отправляемый к Луне от Земли: 183/exp (3200/4214) = ~85,6 т. Что в точности совпадает с суммой: 22,9 т +40,2 т +22,1 т=85,2 т. Из которых чистый вес отправки в сторону Луны составляет 85,2—22,1= ~63 т.

Подлетая к Луне, нам нужно приложить тормозной импульс ~1000 м/с при запасе на коррекцию ~100 м/с всего ~1100 м/с чтобы выйти на орбиту ИСЛ. Если тормозим «водородным» ЖРД, у которого УИ~4400 м/с, то тогда масса комплекса на орбите ИСЛ: 63/exp (1100/4400) = ~49 т.

Что же это получается??? Посадочный лунный модуль (как показано выше) должен весить никак не меньше ~34 т. А общий вес системы на орбите ИСЛ всего ~49 т. Это значит, что на пилотируемый корабль остается 49—34=15 т, а ведь он должен весить больше ~22,9 т (рис.2)

Полная чепуха у дяди Миши! У НАСА, как всегда цифры не сходятся, не стыкуются. Весовой расчет «снизу» (от посадочной массы) не сошелся с весовым расчетом «сверху» (от массы на орбите ИСЛ).

Для того, чтобы цифры сошлись, мы должны иметь возможность отправить к Луне не менее 73 т, то бишь дефицит массы целых 10 т. Если же тормозить «метановым» ЖРД, то дефицит будет еще больше. Никак и никогда мистер Гриффин не сможет доставить на поверхность спутника Земли обещанные 21 т. Никак! Давайте пойдем с другой стороны. Вернемся к нашему посадочному модулю. Он весит вторую половину системы или 49—23=26 т. На Луну из них может сесть лишь ~26/exp (2100/4400) = ~16 т.

С поверхности Луны, обратно, сможет вырваться на метановых ЖРД около ~6,5 т чистого груза. Из этой общей массы половина составит масса кислородно-метановые баков и двигателей.

Значит «кабинка» посадочного весит около ~3 т! На четверых! Это, если делать из фольги, и затолкать астронавтов, как шпроты в консервную банку!

Для примера, если взять узкий орбитальный отсек, шар корабля «Союз» диаметром около 2,5 м и объемом примерно пять кубов, набить туда четырех мужиков в скафандрах и прибавить хоть какую-то аппаратуру и сотню, другую кг лунного грунта – будет как раз три тонны веса. Или нечто похожее на «Восход-1». Только там их было трое. Без скафандров. Всего сутки. А тут неделю на Луне находиться. А воздух? А еда? Где вода, туалет?

Или возьмем старую советскую телефонную будку. Объем будки примерно 2,5 м³. Если принять среднюю отсековую плотность порядка ~0,3 т/м³, и чистую массу отсека ~3 т (четыре мужика в скафандрах с запасом пищи и кислорода каждому – это тонна, плюс ~2,5 т двигатели, баки и пр. аппаратура =всего 6,5 т.), то общий объем можно оценить как ~10 м³ или четыре телефонных будки на четверых!

Потом последовало сообщение, что в силу известных лишь Богу и НАСА причин в дальнейшем использование эффективных ЖРД «SSME» не планируется, а взамен них на тяжелый носитель поставят RS-68 с крайне низким удельным импульсом всего I~410 сек.

Это приведет соответственно к тому, что вместо 63 т к Луне можно будет отправить лишь жалкие 55 т и будет означать дальнейшее урезание массы на орбите ИСЛ до 43 т, что означает посадку на лунную поверхность всего ~12 т.

А это уже почти в два раза меньше, заявленных НАСА целей. И положа руку на сердце, вырождается весь концепт экспедиции до символического посещения на пару часов нашего естественного спутника с целью установки флага. При этом один (максимум два человека), стоя на одной ноге в «телефонной будке» будут изображать вопли радости для телекамер. Вместо первоклассного товара нам пытаются всучить дешевую («китайскую» по духу) подделку.

Я не знаю, есть ли в Америке еще генеральный прокурор, или в Конгрессе счетная палата, но расходование более ста миллиардов долларов на такую галиматью больше напоминает ловкую аферу с бюджетными деньгами.

А ведь дядя Миша (Гриффин) уверяет, что это корабль можно использовать для полетов на Марс! Как!? Он и до Луны едва дотягивает (теоретически). Заявляю со всей ответственностью, сей фантастический «Пепелац» полностью, абсолютно не пригоден для полетов на Марс длительностью около двух лет ни по одному из показателей. Ни двигательная система, ни энергетика, ни СЖО на это никак не рассчитаны.

P.S. 23 сентября 2005 года состоялась всемирная премьера нового фильма Тома Хэнкса «Великолепное опустошение: Прогулка по Луне» (Magnificent Desolation: Walking on the Moon), созданного с использованием трехмерной графики. По замыслу создателей этого 40-минутного фильма, зрители должны перенестись в мир другого небесного тела и «самостоятельно» прогуляться по Луне. Вот теперь я могу быть совершенно спокоен за планы «возвращения» на Луну! Они в надежных руках!

P.P.S. Прошли годы. Президентом США был избран Барак Обама. Он подумал, взвесил, посоветовался с товарищами, и уволил «дядю Мишу» Гриффина, а потом, в феврале 2010 года, и вовсе закрыл неиссякаемый источник бюджетных хищений под видом так называемой «лунной программы». Как потом стало известно, новый руководитель NASA Чарльз Болден уже сообщил Роскосмосу об отказе от космической программы «Созвездие» (Constellation), а также о прекращении разработки космического корабля «Орион» и ракет-носителей «Арес I» и «Арес V».

Ссылки. Использованная литература:

1.http://en.wikipedia.org/wiki/Michael_Griffin#Education

2.Fact Sheet (28 Kb PDF) images.spaceref.com/news/2005/lunarrollout/133820main_ESAS_Facts. pdf

3.«A Closer Look at NASA’s New Exploration Architecture»

http://www.spaceref.com/ Keith Cowing Sunday, October 9, 2005