Почему Аполлон-11 приземлился в море спокойствия?

Набор посадочных площадок, рассматриваемых для всех миссий «Аполлон», был обусловлен желанием изучить широкий спектр лунной геологии, но порядок их расположения был выбран таким, чтобы сделать первые посадки максимально простыми и безопасными с технической точки зрения.

Научное обоснование выбора места подробно описано в приложении к историческому документу НАСА « Куда не ступала нога человека: история лунных миссий Аполлона» . В итоге:

Краткий список посадочных площадок для первых 10 миссий по исследованию Луны должен включать:

• два типа кобыльего материала: «старший», или восточный, и «молодой», или западный;

• региональные стратиграфические единицы, такие как покровные (выброшенные) отложения вокруг морских бассейнов;

• различные типы и размеры ударных кратеров в морях и высокогорьях;

• морфологические проявления вулканизма в морях и высокогорьях; и

• области, которые могут дать ключ к пониманию природы и масштабов процессов, отличных от ударов и вулканизма, которые могли воздействовать на лунную поверхность.

В сводке «Аполлон-11» приводятся некоторые технические критерии выбора места посадки:

Первоначальные участки располагались на видимой стороне Луны, в пределах 45° к востоку и западу от центра Луны и 5° к северу и югу от ее экватора. Окончательный выбор места был основан на следующих факторах:

Гладкость: Относительно мало кратеров и валунов.

Подход: никаких больших холмов, высоких утесов или глубоких кратеров, которые могли бы давать неправильные сигналы высоты для посадочного радара лунного модуля.

Требования к топливу: Наименьший потенциальный расход топлива для космического корабля.

Переработка: эффективная переработка подготовки к запуску, если обратный отсчет был отложен.

Свободный возврат: места в пределах досягаемости космического корабля, запущенного по транслунной траектории со свободным возвратом.

Уклон: менее 2° на траектории захода на посадку и в зоне приземления.

Я полагаю, что требования к топливу, рециркуляция и ограничения по бесплатному возврату указывали на места, близкие к лунному экватору, где (медленное) вращение Луны не унесло бы место посадки слишком далеко от наземной дорожки орбитального командного модуля. Для встречи с места посадки в высоких лунных широтах потребуется дорогостоящий маневр смены самолета.

Лучше сразу обратиться к команде, которая выбирала места посадки.

Выбор мест для посадки на Луну Аполлона был заключен по контракту с Bellcomm, совместным предприятием AT&T Bell Labs и Western Electric. Команду возглавил Фарук Эль-Баз . Затем их рекомендации были одобрены администрацией НАСА. Целый номер (30,3 Мб, 176 стр., 7 приложений) журнала Bell System Technical Journal был посвящен единственной статье под названием «Где на Луне? Проблема системной инженерии Аполлона».

Согласно пункту 1.3 статьи все посадочные площадки должны были соответствовать следующим основным критериям:

1. Должна быть связь с Землей во время спуска, исследования поверхности и подъема. Это устранило обратную сторону Луны.

2. Место посадки должно было находиться в пределах широт, на которые способны космические корабли «Сатурн» и «Аполлон». В частности, для Аполлона-11 требовалась траектория свободного возврата:

   Первая посадочная миссия выполнялась с требованием транслунной траектории, так что в случае выхода из строя основного двигателя космического корабля после транслунной инжекции (начало каботажного полета от Земли к Луне) космический корабль развернулся вокруг Луны и вернулся. на Землю с приемлемыми условиями входа, требуя лишь незначительных корректировок траектории с использованием системы ориентации командно-служебного модуля (CSM). Следствием использования этого типа траектории стало то, что доступная для посадки площадь поверхности была ограничена областью, близкой к лунному экватору, зоной Аполлона (рис. 3).

3. Посадочные площадки нуждались в достаточном освещении. Вы спрашиваете о температуре; это не рассматривалось напрямую, но большое влияние на это оказывает освещение.

   Еще одним существенным ограничением было ограничение, связанное с лунным освещением (Приложение А), которое усложнялось тем фактом, что Луна демонстрирует очень мало цветовых вариаций или контраста. Наилучшие условия освещения возникали, когда Солнце находилось достаточно низко над горизонтом, чтобы затенить пересеченную местность, но не настолько низко, чтобы место приземления находилось в тени; кроме того, Солнце должно было находиться позади космонавтов, чтобы избежать бликов. Конечным результатом было требование приземления ранним лунным утром, так что любая конкретная посадочная площадка имела надлежащее освещение только один день в месяц .

4. После загрузки топлива этот космический корабль должен был быть использован в течение 110 дней. Таким образом, если запуск должен был быть отложен, другой сайт должен был быть доступен в течение этого окна запуска:

   Кроме того, срок службы двигательных подсистем космического корабля после первоначальной загрузки топлива составлял около 110 суток, что позволяло в лучшем случае осуществить только три месячных пусковых периода. Таким образом, было желательно обеспечить как можно больше возможностей запуска, чтобы обеспечить полет оборудования в течение всего срока службы системы. Для первой миссии по высадке на Луну были предоставлены возможности нескольких запусков в течение данного месяца с использованием нескольких площадок, разнесенных по долготе. Дополнительные возможности запуска были предоставлены для более поздних миссий за счет планирования запуска на день раньше и ожидания на лунной орбите или приземления на день позже номинального (допуская более высокое Солнце при посадке).

5. Учитывались неровности местности и просвет:

   Еще одним важным соображением при выборе площадок была неровность местности на площадке и на пути сближения с лунным модулем (ЛМ) при спуске на лунную поверхность. Надлежащий просвет местности и взаимодействие между местностью и посадочным радаром / системой наведения при спуске были важны для безопасности, а также для точности приземления. Очевидно, что на любом выбранном месте должна быть достаточно большая ровная площадка, пригодная для посадки.

6. Наконец, была рассмотрена известная геология Луны. Это описано в разделе 2.1 документа.

К 1965 году Белкомм установила на Луне «Зону Аполлона». Рейнджеры VII, VIII и IX; Геодезисты I, III, V и VI; а лунные орбитальные аппараты с I по V сфотографировали лунную поверхность по всей зоне Аполлона. По этим фотографиям Bellcomm определила 32 возможных места посадки. Следующим шагом была оценка и перечисление этих 32 участков по их «пригодности для посадки».

Для первой высадки на Луну список из 32 площадок был сужен:

Из исходных 32 сайтов были выбраны восемь сайтов, которые лучше всего соответствовали вышеуказанным ограничениям. В январе 1968 г. они были дополнительно сокращены до пяти участков (рис. 3). На этих пяти площадках были тщательно выбраны целевые области приземления (эллипсы различных размеров, представляющие вероятности ошибок при посадке), чтобы свести к минимуму опасность приземления LM. Ориентиры пути захода на посадку и особенности местности в пределах эллипсов были определены для распознавания пилотом. Рельефная модель Зоны 3 Аполлона (в Sinus Medii , недалеко от центра лунного диска) была построена в масштабе 1:2000 для использования с симуляторами LM для отработки процедур окончательного захода на посадку. Для всех участков были подготовлены пакеты карт масштаба 1:5000, включающие фотографии и геологические карты всего эллипса.

В разделе 2.2.2 описывается окончательный выбор для Аполлона-11. Тренировочный полет Аполлона-10 также был нацелен на ту же площадку приземления.

Совет по отбору площадок Аполлона рекомендовал площадку 2 Аполлона в Море Спокойствия (Море Спокойствия) в качестве основного места для Аполлона-11 (рис. 3). Участок 3 Аполлона в Sinus Medii (Центральный залив) и Участок 5 в Oceanus Procelarum (Океан бурь) были выбраны в качестве резервных на случай задержки запуска и перезапуска (рис. 3). Эти рекомендации были одобрены заместителем администратора по пилотируемым космическим полетам. В мае 1969 года «Аполлон-10» выполнил предварительную миссию полета «Аполлон-11», снизившись в пределах 15 километров от Зоны Аполлона 2. Астронавты сообщили, что это выглядит приемлемым для посадки.

Обратите внимание, что масштабная модель, использованная в симуляторе ( Sinus Medii ), оказалась одной из резервных посадочных площадок. Другая запасная посадочная площадка («Океан бурь») тоже была бы отличным названием для посадочной площадки!