В лунном модуле «Аполлон» LM использовалась одна и та же комбинация топлива и окислителя ( топливо Aerozine 50 / окислитель четырехокись азота (N2O4)) как для двигателей спускаемой, так и для подъемной ступени, а также для системы управления реакцией. Эта комбинация также использовалась для двигателя служебного модуля СМ.
В системе управления реакцией СМ использовался тот же окислитель, но другое горючее монометилгидразин ММГ. Командный модуль CM также использовал MMH.
Обе комбинации топливо/окислитель представляют собой гиперголические и некриогенные жидкости для хранения. Что послужило причиной выбора двух разных видов топлива для СМ?
Это особенно интересно, учитывая, что служебный модуль и LM RCS использовали одно и то же двигательное оборудование (Marquardt R-4D). R-4D изначально был разработан для MMH и впервые поднялся в воздух на Lunar Orbiter 1 :
Марквардт экспериментировал с различными жидкими топливами для хранения. Они выбрали NTO и MMH для своих двигателей. Однако правительственные требования вынудили Марквардта также использовать Aerozine 50... За последние пару десятилетий Марквардт научился использовать один и тот же двигатель с несколькими различными видами топлива, а именно с гидразином, НДМГ, ММГ или их смесью.
Оба топлива дают почти одинаковый удельный импульс; Aerozine-50 на пару процентов плотнее, чем MMH , поэтому он будет производить немного большую тягу при том же объемном расходе, но такая незначительная разница в производительности не будет учитываться для двигателей RCS.
MMH имеет гораздо более низкую температуру замерзания (-52ºC), чем Aerozine-50 (-7ºC). (Аэрозин был разработан для Титана II, межконтинентальной баллистической ракеты, обычно размещаемой в отапливаемых шахтах, поэтому его преимущество в плотности импульса было более важным, чем его тепловой диапазон.)
LM мог перекачивать топливо между подъемным двигателем и баками RCS, что предлагало некоторые варианты на случай непредвиденных обстоятельств, но было бы очень мало ситуаций, когда это было бы необходимо или полезно.
Если бы мне пришлось угадывать, я бы сказал, что точка замерзания делает MMH в целом предпочтительнее, но конструкторы LM предпочли один тип топлива - помните, что CSM и LM были разработаны разными подрядчиками (North American и Grumman соответственно) с различные инженерные приоритеты. Я не нашел никакой информации о выборе топлива в книге Келли о LM .
Решение использовать разные виды топлива для основного двигателя и RCS было принято до того, как были назначены подрядчики , еще когда различные центры НАСА проводили технико-экономические обоснования. В то время ожидалось, что режим миссии будет прямым спуском на Луну на одном космическом корабле. Предполагалось, что основным двигателем станут твердотопливные двигатели!
4.4.7.1 Рабочая двигательная установка. Ранние требования к служебному модулю включали нониус и главные двигательные установки для прямой посадки на Луну. Главная двигательная установка должна была состоять из нескольких идентичных твердотопливных двигателей , которые обеспечивали бы тягу для транслунной аварийной остановки и восхождения на Луну. Предстояло разработать отдельный модуль, обеспечивающий терминальный спуск. Эти требования были изменены в начале 1962 года, чтобы указать один двигатель служебного модуля. Новая система должна была использовать запасаемое на Земле жидкое гиперголическое топливо, которое могло включать одну или несколько тяговых камер. Служебная двигательная установка должна была обеспечивать остановку после сброса системы аварийного покидания при запуске, запуск с поверхности Луны и корректировку на полпути при возвращении на Землю.
Это также подтверждается в The Apollo Spacecraft: A Chronology :
Группа бортовых двигателей рассмотрела работу трех подрядчиков по технико-экономическим обоснованиям корабля «Аполлон». Среди исследований, проводимых центрами НАСА и о которых сообщалось на этом совещании, были: рассмотрение STG полностью твердотопливной двигательной установки для облета Луны, определение требований к системе движения на полпути и аварийной остановки на основе траекторий Сатурна (MSFC), экспериментальная оценка при невесомости выбрасывающего мешка методы криогенного топлива (Льюис), анализ и эксперименты на твердотопливных ракетных двигателях очень большой массовой доли (Лэнгли), методы достижения управления вектором тяги за счет вторичного впрыска газов и проектирование высоконадежного и универсальныйдвухкомпонентная топливная система космического корабля с использованием четырехокиси водорода и гидразина или производных гидразина (JPL), а также контракт на изучение требований к оборудованию для космических миссий и посадок на Луну (штаб-квартира НАСА).
К 27 ноября 1961 года главная силовая установка была заменена на еще не указанное гиперголическое топливо. Однако развитие RCS уже шло по отдельному пути:
Однодвигательная силовая установка служебного модуля заменит более ранние верньерные и двигательные установки миссии. [...] Сохраняемое на Земле гиперголическое топливо будет использоваться новой системой, которая будет включать камеры с одинарной или множественной тягой с отношением тяги к массе не менее 0,4 для всех работающих камер (на основе лунного стартовая конфигурация) и будет иметь систему подачи топлива под давлением.
Каждая из систем управления реакцией для командного и служебного модулей теперь будет состоять из двух независимых систем, каждая из которых способна удовлетворить требования к общему крутящему моменту и топливу. Топливом будет монометилгидразин, а окислителем будет смесь четырехокиси азота и закиси азота.
Переход к сближению на лунной орбите не происходил до 11 июля 1962 года. К тому времени в две системы двигателей было вложено слишком много работы, чтобы оправдать объединение их топлива.
СФ.