Luny Korabl: N1-L3 mjesečeva misija - treći dio

Ponedjeljak, 19. lipnja 2006. u 07:10 sati

Centralni komitet je dana 03.08.1964. godine izdao zapovijed broj 655-268 sovjetskom inženjeru Korolevu za pripremanje misije odlaska jednog čovjeka na Mjesec i njegovog sigurnog povratka na Zemlju, prije amerikanaca. Korolev se bazirao na metodu okupljanja dijelova mjesečeva modula u orbiti Zemlje. Njegova Rujan 1963 L3 raketa, bila je dizajnirana kao 200 tona teška letjelica koja je bila namijenjena za slijetanje na Mjesec. Ta letjelica je zahtijevala tri lansiranja velike N1 rakete koja bi prevezla sve dijelove L3 modula kako bi se okupili u nižoj zemljinoj orbiti. L3 modul bi meko "slijepo" sletio na Mjesec, a prevezao bi ujedno L2 robotski mjesečev rover na površinu Mjeseca. Takva 138 tona teška letjelica nosila bi sa sobom L3 letjelicu.


Mjesečevo vozilo (mjesečev rover), na vrhu modula lijevo. Credit: © Mark Wade

40 tona težak stupanj za kočenje bi se upalio na visini od 200 do 300 kilometara iznad mjesečeve površine. Nakon što bi potrošio zalihe goriva, od njega bi se odvojio 21 tonu težak mjesečev modul sa varijabilnim potisnicima, koji bi bio u stanju izvesti meko slijetanje i polijetanje s Mjeseca. Na površini bi ostala platforma za slijetanje, a u orbitu Mjeseca bi se podigla 5 tona teška Sojuz letjelica. Takva učinkovita ali skupa letjelica, mogla bi dovesti tri čovjeka na Mjesec koji bi mogli ostati do 10 dana na površini Mjeseca i istraživati površinu.

S namjerom pretjecanja amerikanaca, redizajnirana je N1-L3 letjelica sa samo jednim uzlijetanjem sa Zemlje uz pomoć poboljšane N1 rakete nosača. U tu svrhu dizajniran je L3 modul, sa sveukupnom masom od 95 tona, a koji se sastojao od bloka G (raketnog stupnja), LOK – mjesečevog orbitera, Luny Korabl - mjesečeva modula i bloka D koji bi služio za deakceleraciju.


Neobični alternativni dijagram LOK-a (lunarnog orbitera) i Luny Korabla u fazi spajanja,
s pogledom na donju stranu Luny Korabla - Škola Korolev

Međutim, tijekom programa evoluirao je plan N1-L3. Do kraja razvoja Luny Korabla, N1-L3 model se sastojao od slijedećeg plana:

- kompleks L3 bio bi ubačen na visinu od 220 kilometara, 51,8 stupnjeva inklinacije (otklona) u parkirnu orbitu oko Zemlje. Bio bi u orbiti Zemlje do jednog dana, dok ne bi bio upućen na putanju do Mjeseca

- tada bi se uključio blok G, postavljajući L3 u putanju do Mjeseca. Nakon toga bi se odvojio,

- tijekom 3,5 dana putovanja do Mjeseca, blok D bi izveo dvije korekcije putanje. Tada bi počeo kočiti LOK/Luny Korabl/blok D postavljajući ga u ekvatorijalnu lunarnu orbitu. Zatim bi se blok D uključio dva puta da prilagodi putanju orbiti

- pilot Luny Korabla bi potom načinio svemirsku šetnju iz LOK-a (mjesečevog orbitera) u Luny Korabl da provjeri blok D i modul za spuštanje (Luny Korabl)


Credit: © Mark Wade

- Zatim bi se Luny Korabl/blok D odvojili od LOK-a (mjesečevog orbitera). Luny Korabl bi bio autonoman 72 sata, od kojih bi 48 sati proveo na Mjesecu. Kako bi se približavao mjestu spuštanja, blok D bi započeo kočenje na 100 metara u sekundi, na visini oko 4 kilometra od Mjeseca (kasnije je faza kočenja pomaknuta na 1,5 do 2,0 kilometra. Tada bi se blok D odvojio i pao na Mjesec

- Radar za spuštanje bio je potreban na visini od 3 kilometra. Blok E bi se tada upalio s potiskom od maksimalnih 2050 kilograma da bi dosegao vrijednost 0 vertikalne brzine (padanja). Tada bi se ponovo upalio motor s potiskom potrebnim za lebdjenje i meko spuštanje na površinu. Potisak koji je bio potreban iznosio je 280 kilograma, a dozvoljavao bi 50 sekundi lebdjenja za skretanje do izabrane točke spuštanja, na alternativnu udaljenu do 100 metara. Kasnije je tijekom razvoja ostavljena svega jedna minuta za manevar slijetanja, uključujući samo 15-20 sekundi lebdjenja

- Nakon slijetanja, kozmonaut bi mogao provesti na površini Mjeseca 4 sata, a svemirsko odijelo bi mu dozvoljavalo 1,5 sati boravljenja na površini. Prva šetnja sovjeta na Mjesecu sastojala bi se od postavljanja zastave, postavljanja opreme za detekciju vrlo rijetkog zračenja, uzimanje uzoraka tla, fotografiranja i komentara kozmonauta. Luny Korabl bi se mogao koristiti od 6-48 sati na površini Mjeseca na kasnijim letovima.

- Nakon povratka sa površine, zapečatio bi uzorke tla i stlačio kabinu. Tada bi uzletio, a LPU (oprema za slijetanje) bi ostala na površini. Luny Korabl bi se spojio sa LOK-om (mjesečevim orbiterom) u orbiti Mjeseca i kozmonaut bi morao u svemirsku šetnju iz Luny Korabla u LOK sa uzorcima tla.

- Nakon 1 dana provedenog u mjesečevoj orbiti, LOK-ov blok I bi postavio LOK (mjesečev orbiter) u putanju prema Zemlji. Nakon 3,5 dana i uz dvije korekcije putanje LOK bi se vratio do Zemlje i ušao u atmosferu negdje iznad Sj. Pola, brzinom od 11 kilometara u sekundi, usporavajući na 7,5 kilometara u sekundi i potom na 5000 kilometara prije završnog ulaska započeo postupak slijetanja na teren SSSR-a.

Razvoj Luny Korabla

N1-L3 projekt bio je prevelik pothvat. Korolev OKB1 je okupio glavnu upravu projekta. Glavni šef za Luny Korabl u okviru OKB-1 zvao se V. M. Filin. Glavni dizajn, kvalifikacije i konstruiranje bloka E pripalo je supotpisniku Yangelovom OKB-586 u Dnepropetrovsku, u Ukrajini.

Unaprijeđeni dizajn projekta N1-L3 završen je 30. prosinca 1964. godine. Dekret za proizvodnju 16 glavnih dijelova i motora izdan je 26. siječnja 1965. godine. N1-L3 je trebao biti proizveden prema slijedećem rasporedu: 4 dijela u 1966. godini, 6 u 1967. godini, i 6 u 1968. godini. Plan je također bio da prvo lansiranje nosača N1 bude u prvoj četvrtini 1966. godine, prvo slijetanje na Mjesec 1967. do 1968. godine, a prije amerikanaca, 1969. godine.

Međutim, i prije nego je detaljnija razrada plana počela, svima je bilo jasno da je takav projekt sa tolikom masom letjelice nerealan. Mladi inženjeri koji su radili preliminarni Luny Korabl dizajn, imali su brojne apsurdne pretpostavke. Pretpostavili su da bi brzina slijetanja na površinu Mjeseca trebala biti samo 30 do 40 metara u sekundi (200 do 300 metara u sekundi bila bi realističnija procjena). Pretpostavilo se da će 30 stupnjeviti kut kočenja biti potreban nakon što se Luny Korabl odvoji od orbitera, ali iz takvog kuta radio visinomjer nije mogao očitati površinu. Takve pretpostavke zahtijevale su masu letjelice od 2 tone s posadom od dva čovjeka. (Konačni Luny Korabl je imao masu od 5,5 tona i samo jednog člana posade).


Mikhail K. Yangel (1911-1971)

Međutim, Yangel je i dalje želio imati posadu od 2 čovjeka u kabini. Uskoro je ustanovljeno da se to jednostavno ne može postići sa sveukupnom masom od 40 do 50 tona koliko je prema procjenama trebao težiti Luny Korabl s blokom D prilikom kretanja sa Zemlje. Stalna briga oko cijelog projekta bila je na koji način smanjiti masu letjelice. Optimizam je predstavljalo odvajanje letjelice, međutim to je uskoro pokazalo brojne probleme kada je projekt krenuo.

Doseg i točnost radara za slijetanje bio je prvi veći problem u razvoju Luny Korabla. Još jedan problem je predstavljala točna visina i brzina slijetanja Luny Korabla nakon odvajanja s blokom D kako bi se ustanovila dovoljna potisna snaga za slijetanje, a ujedno su te dvije veličine određivale i ukupnu masu letjelice (uzevši u obzir pričuve za alternativnu točku slijetanja i manevre lebdjenja).

Glavni sustav radara predstavljao je radar Planeta. Sastojao se od 4 antene čiji su pipci bili namješteni u oblik nesimetrične piramide. 3 antene su trebale mjeriti brzinu koristeći doplerovu tehniku, dok je četvrta, smještena centralno, mjerila visinu. Sustav je bio pouzdan i jednostavan. Dokazao se poslije na Luni Ye-8, automatskoj sondi koja se vratila s Mjeseca na Zemlju. Međutim, trebali su se riješiti brojni problemi koji su se odnosili na refleksiju radarskog snopa s Mjeseca (identični problemi su se pojavili u Americi, koje desetljeće kasnije prilikom projekta stealth aviona). Testiranje radara Planeta na Migu 17, pokazalo je da su očitovanja radara bila potpuno netočna u brojnim primjerima.

Planeta je bio toliko značajan radar da je trebao automatski potaknuti paljenje bloka E kada se Luny Korabl približi na 3 kilometra od površine Mjeseca. Nakon usporavanja, konačno slijetanje je trebao odraditi kozmonaut.


Pogled na blok E desno od ljestava. Plava antena je dio opreme radara za slijetanje
Credit: © Mark Wade

Glavni dizajner Mishin dozvolio je samo 280 kilograma goriva za cijeli manevar slijetanja. Ta činjenica je prolongirala razvoj radara Planeta. 1967. godine, Yangel se konačno uputio u glavni ured za dizajn letjelice i informirao ih da nisu u stanju pripremiti projekt za dva slijetanja prije 1971. godine.

1968. godine shema L3 je temeljito istražena. Originalni plan je podrazumijevao slijetanje negdje oko mjesečevog ekvatora: LOK mjesečev orbiter bi u međuvremenu nadlijetao točku slijetanja jednom, svakoga sata. Za uzlijetanje Luny Korabla u orbitu Mjeseca, koristila bi se jednostavna žiroskopska  platforma, korištena na V1 i R7 projektilima. Ako bi se mjesto slijetanja postavilo dalje od ekvatora, u okviru 2-3 orbite oko Mjeseca LOK bi se previše udaljio od mjesta slijetanja, a to je zahtijevalo nove planove oko uzlijetanja. Stoga je trebalo razviti novi tip sustava navigacije. Razmatrala se opcija da Luny Korabl koristi žiroskopsku platformu kako bi započeo manevar na visini od 25 do 30 kilometara visine. Program je uračunavao kut tangente uzevši u obzir funkcije ugašenog motora. Međutim, sovjetska računalna tehnologija nije bila dovoljno razvijena da bi bila smještena na Luny Korabl kako bi mu omogućila reprogramiranje digitalnog sustava tijekom leta. Umjesto računala, razvijen je analogni kalkulator koji bi uzeo u obzir sve probleme koji su se mogli pojaviti tijekom misije. Razvijeni sustav bio je vrlo učinkovit i predstavljao je velik doseg u razvoju zrakoplovstva.

Velik problem se pojavio s kabinom, odnosno njezinom masom na potisnoj putanji. Prilikom razvoja se nije smjelo odstupati više od 30 milimetara od glavne potisne osi jer stabilni let više ne bi bio moguć. To je uvjetovalo dizajn potisnih spremnika bloka E i integralnog orijentacijskog sustava, zatim odluke o smještanju opreme za kozmonaute na Mjesecu, probleme fiksiranja odnosno sigurnog položaja kozmonauta u kabini. Pored navedenog, svi ti planovi su uvjetovali stalno premještanje teških baterija za Luny Korabl tijekom razvoja misije.

U idućem dijelu opisat ćemo kako je tekao razvoj sustava za slijetanje na Mjesec, kabine te bloka E s integralnim orijentacijskim sustavom.