Почему Аполлон не приземлился на лунных полюсах?

Миссии Аполлона были на траектории свободного возврата , которая ограничивает ваш первоначальный наклон лунной орбиты близким к плоскости Земля-Луна. Любое изменение наклонения орбиты на этом этапе довольно недопустимо с точки зрения требуемой дельта-v для лунного модуля как на этапе спуска, так и на более позднем этапе подъема, чтобы соответствовать орбите командного модуля:

                ^{Эскиз траектории свободного возврата около Луны (не в масштабе). Источник: Википедия о траектории свободного возврата .}

Самая дальняя посадка от лунного экватора была во время миссии Аполлона-15 с его посадочной площадкой в ​​горах Хэдли / Апеннинах, чуть более 26 ° северной широты, за которой следовал Аполлон-17, приземлившийся примерно на 20 ° северной широты в Тельце-Литтроу. область, край. Другая миссия Аполлона приземлилась намного ближе к лунному экватору, некоторые немного южнее, некоторые севернее:

                  ^{Посадочные площадки Аполлона. Изображение предоставлено: НАСА, источник: Смитсоновский национальный музей авиации и космонавтики .}

Были бы и другие проблемы, которые вы упомянули при посадке на лунные полюса, в том числе разница температур поверхности/контакта, с которой гораздо сложнее справиться из-за поверхностной конвекции, чем с получением или потерей тепла только из-за радиации в вакууме, но миссии просто не были выполнены. предназначен для этого. Одна вещь, которую вы получаете с посадочными площадками вблизи экватора, - это возможность повторно использовать небольшое вращение поверхности в свою пользу как при посадке, так и при взлете, но, что более важно, вам также не нужно поворачивать орбиту вашего орбитального модуля до почти полярного наклонения, что как время, так и дельта-V.

Программа Apollo наняла Bellcomm (совместное предприятие AT&T Bell Labs и Western Electric) в качестве технических консультантов. Он играл аналогичную консультативную роль, которую корпорация RAND часто предоставляла военным. Часть работы Bellcomm заключалась в том, чтобы участвовать в выборе посадочных площадок для Аполлона. Целый выпуск ( том 51 номер 5 , 29 Мб, 176 страниц) журнала Bell System Technical Journal был посвящен выбору места посадки Аполлона. Собственный сводный отчет НАСА по программе «Аполлон» цитирует это как единственное упоминание о выборе места посадки, говоря, что оно «подробно описывает процесс выбора места и различные необходимые компромиссы».

Критерии представлены в порядке важности (стр. 967-968):

1. Возможность связи с центром управления полетами. Полярная посадка находится на краю прямой видимости Земли и поэтому была бы слишком рискованной.

   Одним из первых ограничений, ограничивающих зону, доступную для посадки, было требование поддерживать связь с космонавтами во время операций на поверхности Луны и на критических этапах лунной посадки и подъема (запуска Луны). Это привело к ранней ликвидации участков на обратной стороне Луны.

2. Как упоминалось в других ответах, самым ранним миссиям требовалась траектория свободного возврата, ограничивающая широты до$\pm$5°. После «Аполлона-14» траектория свободного возврата была устранена, что позволило приземлиться в средних широтах.

   Следствием использования этого типа траектории стало то, что доступная для посадки площадь поверхности была ограничена областью, близкой к лунному экватору, зоной Аполо (рис. 3). Эта прямоугольная зона представляла собой общее среднее значение по времени и определенным инженерным неопределенностям, но она была очень полезным инструментом в этот ранний период времени. Ослабление этого ограничения расширило доступный регион, включив в него средние широты.

3. Как упоминалось в других ответах, освещение. В статье 18 страниц посвящено только влиянию освещения на место приземления. На полярном участке не будет достаточного освещения.

   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.

   Они разработали компьютерные программы, которые с учетом конкретной даты посадки строили карту районов с приемлемым углом наклона солнца. Обратите внимание, как широты за$\pm$40° исключаются:

4. Неровность местности. Это может быть фактором для некоторых полярных участков, но не для других.

5. Способность двигательной установки достигать площадки.

Мне кажется интересным, что научная ценность места посадки не была критерием. Тем не менее, я читал в других источниках, что ученые НАСА часто жаловались на недостаточное количество научных исследований, определяющих выбор места.

Если предположить, что НАСА знало (или ожидало), что в полярных кратерах будет лед, то причина, по которой НАСА не будет совершать посадку Аполлона на полюс, — это молния .

Чтобы экипажу было легко оценивать свою высоту над землей и замечать препятствия, лунные посадки были рассчитаны и рассчитаны так, чтобы Солнце находилось между 7 и 20 градусами над горизонтом (стр. 575-600). Это само по себе ограничивает их посадку на 83˚ широты или ниже, что ставит их на расстояние не менее 200 км от любого вероятного льда. Даже без этого ограничения в ледяном кратере есть лед, потому что он постоянно затенен: у LM нет внешнего освещения, у скафандров нет освещения, и нет фонарей для выхода в открытый космос. Экипаж приземлялся в темноте и работал в темноте.

Если идти за лунным полюсом, есть еще одна тонкость. НАСА сообщает , что большая часть известного льда находится вокруг Южного полюса, и только на Северном полюсе он распространен редко. Южный полюс и связанный с ним бассейн (Южный полюс-бассейн Эйткен) находятся на обратной стороне Луны . Таким образом, для приземления Аполлона на Южном полюсе потребовались бы ретрансляторы радиосвязи, которых не было ни в одной миссии Аполлона, а на Северном полюсе, наряду с проблемами освещения, шансы найти лед были бы небольшими.

НАСА в настоящее время изучает миссию к бассейну Южный полюс-Эйткен.