Лунный двигатель восхождения использовался во время миссий Аполлона для подъема с лунной поверхности обратно в командно-служебный модуль . У этого двигателя был один опасный аспект: его нельзя было запускать повторно. Каждый подъемный двигатель, использовавшийся в миссиях «Аполлон», был впервые запущен на Луне.
Конечно, поставщик двигателей проводил испытания (на агрегатах, которые никогда не летали в космос), также во время первых полетов Аполлона тестировался подъемный двигатель, но это всегда был продукт для одной цели. Фактическое летное оборудование для каждой миссии не могло быть протестировано. Будучи критически важным компонентом, это выглядит как минимум небезопасно.
Почему двигатель был изготовлен именно так? Статья в Википедии объясняет это так:
... топливо и окислитель были настолько агрессивными, что двигатели приходилось восстанавливать после каждого запуска. Это означало, что каждое восхождение с Луны выполнялось с двигателем, который не был испытан перед полетом.
Однако идентичное топливо и окислитель использовались также на ступени лунного спуска и двигательной установке CSM . Эти 2 двигателя неоднократно запускались во время миссии с одним и тем же топливом. Таким образом, реальная проблема, должно быть, заключалась в материале, который отличался от других двигателей.
Если это так, то почему был выбран именно такой материал, несмотря на то, что никакие испытания летной установки не могли быть проведены? Если причиной было уменьшение массы, то массу можно взять из менее важных компонентов.
Вопреки тому, что обычно утверждается, я считаю, что подъемные двигатели были запущены в течение ограниченного периода времени перед установкой.
Согласно документу Boeing под названием «Удельный импульс двигателя космического корабля «Аполлон», часть II» от октября 1968 г. (выделено жирным шрифтом):
сборка форсунки и клапана сначала калибруется, а затем проходит приемочное испытание в стальной камере с водяным охлаждением с абляционным вкладышем. Затем проводится одиночный тест на совместимость продолжительностью 460 секунд. Наконец, инжектор и клапан в сборе собираются вместе с полетной камерой , и весь двигатель проходит приемочные испытания...
Описание приемочных испытаний двигателя в сборе включает:
Двигатель и его тягоизмерительная установка установлены горизонтально в капсуле. Давление на высоте создается паровым эжектором и поддерживается во время запуска двигателя диффузором с приводом от выхлопных газов. Топливные баки находятся под давлением гелия. Предусмотрена как температурная обработка, так и насыщение топлив гелием. Необходимо провести как минимум два удовлетворительных приемочных испытания двигателя продолжительностью 15 секунд. ... Измерения области горла и выходного отверстия проводятся до первого испытания и после последнего в каждой серии испытаний.
Мне не на 100% ясно, что форсунка не заменяется после этого теста, но похоже, что они не стали бы ограничивать время горения, если бы собирались заменить их. В любом случае, клапаны и форсунки действительно сложные детали, и они хорошо проверены. Как и спускаемый двигатель SPS и LM, подъемный двигатель питался от давления, а не откачивался, с дублирующими топливными клапанами, поэтому, пока водопровод был в порядке и работал один комплект клапанов, двигатель срабатывал.
Если это так, то почему был выбран именно такой материал, несмотря на то, что никакие испытания летной установки не могли быть проведены? Если причиной было уменьшение массы, то массу можно взять из менее важных компонентов.
Вплоть до Аполлона-10 масса LM превышала его спецификацию, так что это было не так просто, как взять массу от других компонентов.
Источник: Техническая заметка НАСА D-7082. Отчет об опыте Аполлона: двигательная установка подъема.
Сам подъемный двигатель был спроектирован с возможностью перезапуска. (На самом деле, второй ожог произошел из-за того, что пустые ступени подъема врезались в Луну.) Проблемы с перезапуском возникли из-за системы наддува гелия , подававшей топливо и окислитель.
Подъемный двигатель, показанный на рис. 2, представляет собой двухкомпонентный ракетный двигатель с фиксированной форсункой, перезапускаемый , который имеет камеру сгорания, горловину и удлинение сопла с абляционным охлаждением.
В самом двигателе были проблемы с форсункой, и в конечном итоге она была переработана и изготовлена другим поставщиком. Напротив, у системы наддува гелия было много проблем:
Подъемный двигатель был испытан в Уайт-Сэндс на испытательном стенде ПА-1. Во всех испытаниях использовались пять «летных» двигателей и шесть тяговых камер. Я не нахожу доказательств того, что эти испытательные двигатели повторно использовались для реальных полетов, а также того, что проводились огневые испытания серийных двигателей или их компонентов. Серия испытаний № 4 состояла из 45 запусков «рабочий цикл LM-1, перезапуски , стабильность двигателя, истощение топлива, нештатные характеристики».
Беспилотная миссия «Аполлон-5» дважды запускала подъемный двигатель. Продолжительность первой стрельбы составила 60 секунд. Вторая стрельба произошла через 1-1/2 часа и продолжалась до истощения пороха. Время стрельбы оказалось на 40 секунд меньше, чем предполагалось. Более поздний анализ пришел к выводу, что по крайней мере 10 секунд этого пропущенного времени были связаны с проблемами в гелиевой системе.
«Аполлон-9» — первая пилотируемая миссия с лунным модулем. Он выполнил одну пилотируемую 3-секундную стрельбу ступени подъема, после чего последовала беспилотная стрельба ступени подъема до истощения. В течение первых 290 секунд из 362,3 секунд второго выстрела система находилась под значительным пониженным давлением. Это было связано с неисправностью регулятора давления гелия.
У Аполлона-10 неожиданно загорелась сигнальная лампа низкого уровня топлива во время подъема после почти приземления. Это было связано с проблемой незаполненного объема резервуаров, которые были намеренно заполнены наполовину; не проблема с гелиевой системой.
В остальных полетах проблем с подъемной двигательной установкой не было.
Обновление: наличие временных ограничений на наддув двигательных установок LM подтверждается Справочником по операциям Аполлона: Лунный модуль, том. 1 , раздел 2.8.6:
Выключатель
ASCENT He PRESSне должен быть включен более чем за 24 часа до прекращения работы подъемного двигателя. Клапаны повышения давления при всплытии рассчитаны на работу только в течение 24 часов после воздействия паров топлива. Превышение этого предела может привести к отказу подъемного клапана.Переключатели
DES START He PRESSиDES PRPLNT ISOL VLVне должны быть включены более чем за 3,5 суток до прекращения работы спускаемого аппарата. Клапаны наддува при спуске рассчитаны на работу всего 3,5 дня после воздействия паров топлива. Превышение этого предела может привести к отказу клапана спуска.