Из того, что я читал на протяжении многих лет, мне приходят на ум три фактора: целостность теплового экрана, ограничения Escape Tower и отсутствие топлива над CM на площадке.

В этом ответе имейте в виду, что порядок укладки (сверху): Спасательная башня (ET) , Командный модуль (CM) , Сервисный модуль (SM) , Кожух лунного модуля, Лунный модуль (LM) . См . полную схему Saturn V или эту упрощенную схему .

Инопланетянин, чтобы сохранить свою массу минимальной, поднимает только КМ и самого себя. Когда он срабатывает, соединения CM/SM разрываются, и ракеты ET запускаются.

Все соединения CM/SM проложены вокруг теплозащитного экрана на CM, ни одно из них не проходит через него. НАСА заявило в нескольких документах, что это было сделано для сохранения целостности теплозащитного экрана.

CM и SM действительно должны быть подключены - капсула пригодна только для комфортной работы в течение нескольких часов без систем поддержки SM, а культура безопасности НАСА исключала любые соединения в полете, которые не были необходимы для миссии. (Отказ от стыковки с LM сам по себе не был бы провалом миссии. Это прервало бы посадку, но LM, по сути, просто толкнули вместе с CM / SM.)

Кожух служит нескольким целям, одной из которых является передача нагрузки стека ET/CM/SM на S-IVB. Кожух также предотвращает повреждение LM до и во время запуска и удерживает LM отдельно от SM, а также упрощает штабелирование и предотвращает случайный перенос животных. Обратите внимание, что LM на самом деле не подключен к SM, находясь внутри кожуха — стопка CM/SM отделяется от кожуха, который затем сам открывается, обнажая LM.

Сам LM представляет собой двухступенчатую конструкцию — модуль лунного спуска и модуль лунного восхождения.

Альтернативный стек

НАСА рассматривало некоторые альтернативные схемы укладки, но они не были предназначены для запуска Apollo CM / SM / LM - эти окончательные проекты были концепциями, утвержденными задолго до того, как серийные проекты были завершены. Два из трех других рассмотренных стеков (см. ссылку 1) заслуживают обсуждения.

Один альтернативный стек представлял собой стек CM / SM / LunarLaunch / LunarLanding - без маневров стыковки на орбите. Однако для этого потребовалась бы пусковая установка большего размера, чем для Сатурна V, и была бы вероятность потери всех трех астронавтов одновременно на Луне, и не было бы орбитального КМ для ретрансляции связи и визуального подтверждения. Затраты на разработку еще более крупной пусковой установки считались непомерно высокими.

Второй альтернативный стек, которому уделялось серьезное внимание, заключался в том, чтобы запустить LM отдельно на втором Saturn V. Это позволило бы использовать значительно более мощный LEM, а также более крупный CM. Однако это не считалось экономически эффективным, и поэтому было отклонено.

Обсуждение и разработка

Проект CM не мог иметь LM над ним — это сделало бы спасательную башню слишком массивной, а проект «Аполлон» уже был запущен почти на пределе безопасности. Кроме того, это привело бы к тому, что несколько тонн взрывоопасного топлива превысили бы КМ при нагрузке, что было бы отвергнуто даже (теперь относительно слабыми) стандартами безопасности НАСА 1960-х годов.

СМ нельзя ставить выше СМ по тем же причинам, плюс еще большая масса.

То, что капсула не обязательно должна быть сбалансирована по двум осям, по-видимому, не рассматривалось в программе до более поздних лет, в 1970-х годах.

SM должен иметь возможность использовать свои двигатели; они используются для коррекции на полпути, выхода на лунную орбиту и транс-земной инъекции. Следовательно, LM не может оставаться штабелированным под SM, если SM должен иметь один двигатель. Единственный двигатель - вопрос простоты.

LM также нельзя использовать в качестве двигателя TLI/LOI — это потребует большей массы конструкции, а двигатель LM остается на поверхности Луны.

LM в середине требует отсоединения и повторного подключения CM / SM, или чтобы CM был автономным, кроме ракетного двигателя, или чтобы соединения проходили вокруг LM; по разным причинам это было непрактично.

Итак, по соображениям простоты исторический режим стекирования был лучшим сочетанием обитаемости, безопасности и цены для доступного набора технологий.

использованная литература

1. https://smartech.gatech.edu/bitstream/1853/8042/3/SSEC_SE2_doc.pdf
2. http://news.bbc.co.uk/dna/place-lancashire/plain/A3770174
3. http://spaceflight.nasa.gov/history/apollo/apollo_mission.swf

Вероятно, основная причина в том, что они не хотели прорезать дыру в теплозащитном экране, по той же причине, по которой у « Союза» элемент подъема/спуска находится в середине стека , а не вверху.

Но лунный модуль не очень прочный, и, вероятно, для запуска ему требовались структурные распорки. Так что, вероятно, он не работал бы хорошо поверх командного модуля. Это сделало бы Launch Escape System намного сложнее или дороже.

Таким образом, «Союз» — ваш контрпример в гораздо меньшем масштабе.

Я предполагаю... во время миссии порядок должен был быть изменен, чтобы двигатель служебного модуля мог выполнить вывод на лунную орбиту. Это правильно?

Это одна из причин, но не единственная.

Перед манипуляцией TDE модули вообще не подключены. После маневра TDE КМ и LM соединяются друг с другом через воздушный шлюз, поэтому астронавты могут перемещаться между ними без необходимости выхода в открытый космос. Это убирает из миссии рискованную, трудоемкую процедуру и делает путешествие намного комфортнее.

Saturn V был оборудован системой эвакуации при запуске. На случай опасной неисправности во время запуска на вершине «Сатурн-5» находилась ракета меньшего размера, которая должна была оттащить капсулу экипажа от остальной части ракеты.

Это могло работать только тогда, когда экипаж находился в самой верхней части ракеты. LM мог вместить только двух членов экипажа, поэтому все члены экипажа должны были находиться в командном модуле во время запуска, поэтому CM должен был быть самой верхней частью полезной нагрузки.