Лунная пыль и Пламя

Следы на поверхности слишком четкие для сделанных на обезвоженной Луне. Они, скорее всего, ходили по влажной голливудской почве.

Подделку, по теории фальсификации, снимали на Аляске. Ну, да ладно. Действительно, в земной атмосфере сыпучесть влажных веществ уменьшается поверхностным натяжением смачивающей жидкости — смоченные частицы порошка прилипают друг к другу. Но влага — не единственная причина, по которой частицы порошка или пыли могут слипаться. В кислородной атмосфере на поверхности большинства веществ образуется тонкая окисная пленка, препятствующая слипанию. Но в условиях глубокого вакуума такой пленки нет, и межмолекулярным силам сцепления одной частицы с другой ничто не препятствует. Конструкторам космической техники это доставляет немало хлопот: в вакууме окисная пленка с поверхностей тел испаряется, и из-за этого металлические детали могут свариться друг с другом. По этой причине сыпучесть пыли на Луне меньше, чем сыпучесть земного песка. Под давлением частицы пыли слипаются, и пыль принимает форму прессующего ее предмета. И влажность здесь ни при чем.

Лунная пыль по своему поведению совершенно не похожа ни на песок, ни на муку, ни на пепел, ни на толченый кирпич. Вот что написано про ее свойства в монографии «Лунный грунт из Моря Изобилия», излагающей результаты исследований грунта, доставленного с Луны:

Рыхлый грунт лунных морей, реголит, имеет очень контрастный характер по сравнению с рыхлым грунтом Земли…

…не похож на пепел земных вулканов, вулканический песок земных вулканов, представляет собой рыхлый разнозернистый темно-серый (черноватый) материал, легко формируется и слипается в отдельные рыхлые комки.

На его поверхности четко отпечатываются следы внешних воздействий — прикосновений инструментов: грунт легко держит вертикальную стенку, но при свободном насыпании имеет угол вертикального откоса около 45 градусов…

Несмотря на заметную слипаемость, грунт обладает неустойчивостью к вибрационным воздействиям, легко просеивается через сита…

- объемный вес — 1,2 г/см, …легко уплотняется при тряске до объемного веса 1,9…

…обладает необычными свойствами — повышенной склонностью к электризации, аномальной сцепляемостью, низкой теплопроводностью, высоким объемным весом и на порядок выше, чем у песка, коэффициентом относительной сжимаемости…

Отмеченные в монографии такие свойства лунной пыли, как хорошая слипаемость и сжимаемость, как раз и объясняют, почему следы подошв астронавтов на лунной поверхности такие четкие.

Кстати, обратили ли вы внимание на название монографии — «Лунный грунт из Моря Изобилия»? В Море Изобилия не садился ни один из «Аполлонов», и весь грунт из Моря Изобилия, имеющийся сейчас на Земле, был доставлен советской автоматической станцией «Луна-16″. Его исследования проводились советскими специалистами, а книга с результатами этих исследований была выпущена московским издательством «Наука» в 1974 г. Так что советские исследования свойств лунного грунта подтверждают, что отпечатки следов в нем будут четкими и не осыпавшимися.

Если для вас все это слишком сложно, то посмотрите на снимки следов советского «Лунохода». Он что, по-вашему, тоже ездил по влажной поверхности? Может, он еще заехал на съемочную площадку в Голливуд и поздоровался со Спилбергом.

Кроме того, астронавты прыгали по поверхности, а «Луноход» — ехал. Кирпич, упавший на голову, тоже оставляет там гораздо более четкий след, чем просто туда положенный.

Подпись к фотографии следа человека на Луне: «Астронавт Apollo 11 Эдвин Олдрин сфотографировал этот след на лунной почве как часть эксперимента по изучению природы лунной пыли и эффектов давления на почву. Пыль, оказалось, легко сжимается под весом астронавта, оставляя поверхностный, но четкий след, характерный для очень хорошего, сухого материала.» Если исключить вероятность попадания в это место метеорита, то, скорее всего, следы людей на Луне останутся на миллионы лет. Вот, так.

А в энциклопедии «Космонавтика» (М., Советская Энциклопедия, 1985, 530 с.), говорится: «Анализ глубины отпечатков следов космонавтов и «Лунохода-1″ установил существенное различие несущей способности грунта для разных участков. Так, глубина следов космонавтов вблизи вершины насыпного вала… кратера… составляет около 15-20 см, а на расстоянии 4-5 м на ровном участке — около 1 см. Следы четко передают рисунок прессующей детали». Составители добросовестно «запихнули» американцев в солидную энциклопедию. Зря: отпечатки следов подошв астронавтов с трудом выдерживают элементарную критику. Нереально оставить такой глубокий след при весе снаряженных астронавтов, составляющем для Луны всего-то около 16-25 кг (земной вес ребенка или пудовой гири); при этом давление протекторов на грунт было менее 0,1 кгс/см2. При таком давлении лунный грунт должен был проседать не более чем на 5 мм, но уж никак не на 15-20 см. На лунной поверхности слой пыли гораздо больше из-за того, что там нет ветров. Больше пыли — глубже след. К тому же не пропускайте важных деталей: «вблизи вершины насыпного вала…кратера…», а не где-нибудь еще. И вы не можете сказать, на сколько должен был проседать лунный грунт: тут недостаточно просто предположения. Надо, в частности, знать его механические свойства. А, как мы видели выше, характерная особенность лунного грунта — необычно высокая сжимаемость.

Под лунным модулем должна быть огромная воронка. Судя по фильму и фотографиям, ни камешка, ни песка, ни пылинки не вылетело из-под двигателя лунной платформы тягой в безвоздушном пространстве 4530 кГс. Но когда в конце фильма показан старт с Луны лунной кабины какого-то следующего «Аполлона», стартующего со своей металлической платформы, то от струи двигателя тягой 1590 кГс полетели вверх с огромной скоростью камни, на глаз не менее чем в 20-50 кг. Сказать нечего — кино!»Не верю!»

На самом-то деле все было с точностью до наоборот. Судя по фильмам, фотографиям и докладам астронавтов, пыль при посадке лунной кабины летела вовсю, хотя тяги двигателя этой кабины, к тому же работающего «в четверть силы», явно не хватало, чтобы вырыть яму в грунте. И никаких камней не летело и не могло лететь при старте лунной кабины с Луны — хотя бы потому, что этим камням неоткуда было взяться.

Теперь — по пунктам и подробно.

О том, что двигатель лунного модуля при посадке поднимет пыль, предполагали задолго до полетов «Аполлонов». Впрочем, о пыли, летящей из-под садящегося лунного модуля, на Земле стало достоверно известно, опять-таки, ранее посадки «Аполлона-11″ — ранее примерно на полминуты:

102:45:08 Олдрин: 60 футов [высоты], вниз 2 с половиной [фута в секунду]. 2 [фута в секунду] вперед. 2 вперед. Это хорошо.

102:45:17 Олдрин: 40 футов, вниз 2 с половиной. Взбиваем пыль.

102:45:21 Олдрин: 30 футов, 2 с половиной вниз. [Неразборчиво] тень.

102:45:25 Олдрин: 4 вперед. 4 вперед. Немного смещаемся вправо. 20 футов, вниз — половина [фута в секунду].

102:45:31 Дьюк (в Хьюстоне): 30 секунд [до "Bingo" - сигнала, предупреждающего об окончании топлива].

102:45:32 Олдрин: Чуть-чуть перемещаемся вперед; это хорошо. [Неразборчиво] [Пауза]

102:45:40 Олдрин: Сигнал контакта. [Щупы, свисающие с посадочных опор вниз на 170 сантиметров, коснулись поверхности Луны.]

102:45:43 Армстронг: Выключение двигателя.

102:45:44 Олдрин: Окей. Стоп, машина.

102:45:45 Олдрин: Ручка управления ориентацией — не в нейтрали.

102:45:46 Армстронг: Не в нейтрали. Авторежим.

102:45:47 Олдрин: Режимы управления — оба «авто». Приоритет управления посадочным двигателем — выключен. Двигатель — выключен. Адрес 413 — введен.

102:45:57 Дьюк (в Хьюстоне): Мы следим, как вы садитесь, «Орел».

102:45:58 Армстронг: Двигатель выключен. [Пауза] Хьюстон, говорит Море Спокойствия. «Орел» сел.

102:46:06 Дьюк (в Хьюстоне): [С облегчением в голосе] Вас понял, Море Ско… [поправляет себя] Спокойствия. Подтверждаю получение сообщения о вашей посадке. Вы тут заставили многих чуть ли не позеленеть от страха. Теперь можно вздохнуть спокойно. Спасибо громадное!

102:46:16 Олдрин: Благодарим вас.

Во время посадки астронавтам было некогда вдаваться в подробности, но после возвращения на Землю Армстронг рассказал, что пыль серьезно мешала управлению кораблем:

«Я впервые заметил, что мы потревожили пыль на поверхности, когда мы были ниже ста футов; мы начали создавать прозрачный слой движущейся пыли, который несколько ухудшил видимость. По мере спуска видимость продолжала ухудшаться. Не думаю, что пыль сильно мешала визуальному определению высоты; однако меня смутило то, что было трудно определить горизонтальную скорость и скорость снижения, так как перед глазами было много движущейся пыли, и приходилось смотреть сквозь пыль, чтобы поймать взглядом неподвижные камни как основу для зрительных оценок. Я нашел это достаточно трудным. Я потратил на то, чтобы погасить горизонтальную скорость, больше времени, чем мог предположить.»

Погасить перед посадкой горизонтальную скорость лунного модуля было необходимо: в противном случае он мог опрокинуться набок в момент посадки.

А при посадке следующего корабля — «Аполлона-12″ — пыль создала куда более серьезные затруднения. Она столь сильно ухудшила видимость, что уже через минуту после посадки командир корабля Чарльз Конрад передал на Землю: «Ну, Хьюстон, доложу я вам… Похоже, мы попали в куда более пыльное место, чем Нейл. Хорошо, что у нас был тренажер — это была посадка по приборам». После полета Конрад рассказывал:

«Когда я погасил горизонтальную скорость на высоте 300 футов, мы подняли громадное количество пыли — гораздо больше того, что я ожидал. Это выглядело куда хуже, чем на виденном мною фильме о посадке Нейла. Мне показалось, что пыль поднялась куда выше, чем у Нейла. Возможно, так случилось потому, что мы зависли выше над поверхностью и снижались вертикально. Не знаю точно. Но мы подняли пыль, находясь, наверно, на 300 футах, как я говорил. Я мог видеть сквозь пыль большие камни, но пыль поднялась во все стороны настолько далеко, насколько я мог видеть, и полностью скрыла из виду ямы и все остальное. Я знал лишь то, что под пылью была твердая поверхность. Пыль не мешала определить горизонтальную (вперед или назад) и боковую (влево или вправо) скорости, но я не мог видеть, что находится подо мной. Я знал лишь, что район в целом неплохой, и мог лишь стиснуть зубы и садиться, так как не мог сказать, есть ли внизу кратер или нет. [...] В конце концов пыль стала такой сильной, что я абсолютно не мог определить крен аппарата, глядя в окно на лунный горизонт. Мне пришлось пользоваться гирогоризонтом. Я допускал крен до 10 градусов, пока глядел в окно, чтобы удостовериться, что горизонтальная и боковая скорости по-прежнему нулевые.»

Пыль мешала и «Аполлону-15″. Его командир Дэвид Скотт сажал корабль практически полностью по приборам, не видя поверхности.

Струи пыли, разлетающиеся из-под двигателя перед посадкой — этакие «танцующие белые иглы», — прекрасно видны на кинопленке. Их можно наблюдать на эпизодах посадки всех «Аполлонов», когда астронавты снимали через иллюминатор приближающуюся лунную поверхность. Особенно хорошо пыль заметна на фильме, снятом астронавтами «Аполлона-16″ — прекрасно видны и пылевые струи, и нерезкие очертания тени лунного модуля на пылевом слое, и то, как под слоем поднятой пыли скрываются детали поверхности. Фрагмент этого фильма находится по адресу history.nasa.gov/40thann/mpeg/ap16_landing.mpg (4 Мбайта).

Теперь — о кратере, который должен был образоваться под посадочной ступенью. А собственно, с чего бы там быть кратеру? Только из-за того, что в грунт ударяет газовая струя от зависшего над грунтом аппарата? Это бывает и на Земле — когда самолет с вертикальным взлетом и посадкой (например, английский «Харриер» или советский Як-38) садится на грунт или взлетает с него. Тяга двигателя «Харриера» — 10 тонн, вдвое больше максимальной тяги двигателя лунной кабины. А как мы сейчас увидим, фактическая тяга двигателя лунной кабины в момент посадки раза в четыре меньше его максимальной тяги, так что тяга двигателя «Харриера» при вертикальной посадке больше тяги посадочного двигателя «Аполлона» на порядок. Но «Харриер» не оставляет в грунте заметных ям — хотя пыль, конечно, стоит столбом

Поговорим о тяге двигателя посадочной ступени.

Действительно, его максимальная тяга составляет 4530 кГс. Но «в полную силу» этот двигатель работает только только при переходе с окололунной орбиты на траекторию снижения, когда надо изменить скорость лунного корабля на значительную величину. А при маневрировании вблизи поверхности и при посадке двигатель работает в режиме малой тяги, в котором его тяга изменяется в пределах 10-65% от максимальной.

Непосредственно перед посадкой двигатель развивает тягу в несколько раз меньше максимальной — он всего лишь компенсирует вес посадочного модуля, чтобы тот не упал. Масса посадочного модуля — 15065 кг, его вес на Луне — 15065 кг * 1,62 м/c = 24405,3 Н ~=2440 кГс. А если учесть что в момент подхода к самой поверхности Луны почти все топливо посадочной ступени, которое имеет массу 8217 кг, уже израсходовано, то тяга получается примерно (15065 — 8217) кг * 1,62 м/c = 11093,76 Н ~= 1109 кГс — в четыре с лишним раза меньше максимальной.

Подсчитаем давление на лунный грунт, которое создает вытекающая из двигателя газовая струя. Силу давления мы уже знаем — она равна весу лунного модуля в момент посадки, т.е. примерно 1100 кГ. Диаметр сопла двигателя составлял 137 сантиметров, а его площадь — 14775 см. Будем считать, что газовая струя, выходящая из двигателя, не расширяется в стороны, т.е. площадь соприкосновения ее с лунной поверхностью такая же. Разделив 1100 кГ на 14775 см, получим, что давление составляло менее одной десятой атмосферы — вполне достаточно, чтобы сдуть пыль из-под двигателя, но явно маловато для того, чтобы вырыть кратер — особенно в лунном грунте. Этот грунт достаточно твердый: Армстронг и Олдрин не сумели как следует воткнуть в него флагшток.

Это фотография NASA AS11-40-5921 (www.hq.nasa.gov/office/pao/History/alsj/a11/as11-40-5921.jpg) — вид лунной поверхности под посадочной ступенью «Аполлона-11″. Видны последствия воздействия газовой струи на грунт. В полном соответствии с нашими расчетами, никакого кратера под двигателем нет, но пыль непосредственно под двигателем сдута практически полностью, а вокруг — частично.

А вот то, что при взлете с Луны летели камни, вам показалось, а уж то, что камни эти были весом в десятки килограмм — явно приснилось

При старте мотор взлетной ступени работает действительно на все свои 1590 кГс — на старте двигатели всегда работают на полную мощность, чтобы как можно эффективнее использовать топливо. Это раза в полтора раза больше, чем силя тяги посадочного двигателя в момент посадки. Но между посадкой и взлетом лунной кабины есть гораздо более существенная разница.

При посадке газовая струя двигателя ударяет непосредственно в лунную поверхность. А при взлете нижняя часть лунного модуля — посадочная ступень, — остается на Луне, и струя газа от двигателя взлетной ступени ударяет именно в нее, а не в грунт. Так что камням просто неоткуда взяться — посадочная ступень, все-таки, не из кирпича сложена. Что действительно летит во все стороны при старте с Луны — это всякие лоскутья и лохмотья, которые газовая струя взлетного двигателя, бьющая в упор в посадочную ступень, отрывает от ее теплоизоляции. Эти лохмотья хорошо видны на видеоролике, который снят через иллюминатор взлетной ступени «Аполлона-14″ во время ее старта с Луны: history.nasa.gov/40thann/mpeg/ap14_ascent.mpg (2 Мбайта).

Двигатель запущен, и через кадр проносится куча обрывков и лохмотьев. А вот не спеша пролетает особенно крупный лоскут. На этом видеофрагменте также отчетливо видно, что стоящий совсем рядом с лунным модулем флаг при старте лунной кабины начинает сильно раскачиваться, но остается на месте. А газовая струя, способная поднять камни в полцентнера весом, наверняка унесла бы этот флаг очень и очень далеко.Обратите также внимание на лунную поверхность. Таких потоков пыли, полностью скрывающих ее детали, какие были при посадке, при взлете не наблюдается.

Ладно, но почему при прилунении вылетевшая из-под двигателя пыль не осела на поручнях и ступеньках лунного модуля?

Это потому, что там нет воздуха. На Земле поднятая пыль, конечно, поднялась бы в воздух и немалая ее часть осела бы на опустившемся модуле. А на Луне газовая струя, бившая в грунт, растекалась по лунной поверхности и уносила пыль в стороны. Эти струи пыли хорошо видны на кинокадрах.

Но почему не видно пламени от ракетных двигателей?

Вот эпизод из фильма — посадка «Аполлона» на Луну. В иллюминаторе — приближающаяся лунная поверхность. И на ней — никаких отблесков пламени от работающего двигателя, даже в тени от лунного модуля.

Вот телевизионные кадры старта «Аполлона-17″ с Луны. Взлетная ступень вдруг начинает подниматься вверх, и опять — никакого пламени. Ее в самом деле, что ли, на веревке поднимают?

А вот опять фильм — вид из командного отсека на приближающийся лунный модуль на фоне Луны. Он вдруг начинает поворачиваться, потом останавливает вращение, тормозит при приближении к командному отсеку. И хоть бы язычок пламени из ясно видимых в кадре двигателей ориентации, с помощью которых якобы осуществляются все эти маневры! Сплошные комбинированные съемки все это! Вообще-то, пламя бывает разное. Пламя свечи, например, намного ярче, чем пламя кухонной газовой плиты, хотя последнее гораздо сильнее, чем у свечи — попробуйте как-нибудь вскипятить чайник на свечке и посмотрите, сколько на это потребуется времени. Все зависит от того, какое топливо сгорает.

На лунных модулях «Аполлонов» использовалось такое же топливо, на котором летает «Титан»: аэрозин-50 и четырехокись азота. А тяга двигателя посадочной ступени при посадке — немногим более тонны. Так что пламя от двигателя должно быть совсем неярким, его отблески не будут заметны на освещенной Солнцем лунной поверхности и вряд ли смогут заметно подсветить тень от лунного модуля.

Пламени двигателя взлетающей лунной ступени (тяга — полторы тонны) действительно не видно, но при этом надо сказать, что на телевизионных кадрах ее взлета вообще мало что видно — очень уж неважное у них качество.

Видеофрагмент со взлетом лунной кабины с Луны (вид со стороны) можно найти здесь: history.nasa.gov/40thann/mpeg/ap17-ascent.mpg (4 Мбайта).

Однако в конце этого видеоролика кабина поднимается на большую высоту (длинная у насовцев была запасена веревка, правда?) и поворачивается двигателем к камере. В это время телекамера издали «заглядывает» прямо в двигатель, и становится видно пламя внутри камеры сгорания, имеющее очень высокую температуру.

А о двигателях ориентации и говорить смешно: их тяга — всего-навсего 45 килограмм (топливо — то же самое). На фоне ярко освещенной Луны их пламя совсем незаметно. Видеоролик, где показаны маневры лунной кабины «Аполлона-11″ перед стыковкой с основным блоком, можно посмотреть здесь: http://spaceflight.nasa.gov/gallery/video/apollo/apollo11/mpg/apollo11_onbclip14.mpg (1,7 Мбайт).

А если бы это были комбинированные съемки, то тут уж мастера по спецэффектам точно постарались бы вовсю: изобразили бы пламя минимум на полэкрана.

Да, а кто управлял телекамерой, которая снимала взлет «Аполлона-17″ с Луны? Камера-то двигалась и поворачивалась вверх, следя за улетающим кораблем. Ведь на Луне никого не осталось. Или все-таки у американцев был какой-то телеоператор-самоубийца, оставшийся на Луне, чтобы заснять отлет со стороны?

Телеоператор у американцев был, и вовсе не какой-то, а вполне определенный — Эд Фенделл. Самоубийцей ему не надо было становиться потому, что находился он в Хьюстоне и управлял камерой, оставленной астронавтами на Луне, по радио. В телепередачах с Луны не редкость, что камера поворачивается, «приближается» или «удаляется» от объекта съемки с помощью телеобъектива, хотя при этом оба астронавта находятся в кадре и управлять камерой как будто некому. Объяснение все то же: телеоператор находился на Земле.