НАСА против теории вероятностей

То, о чём будет сказано в этом разделе, прозвучало как гром среди ясного неба не только для защитников, но даже для критиков НАСА. Если защитникам лунной аферы, получающим за свой неблагодарный труд хорошие деньги, не впервой выставлять себя идиотами, ибо они к такому уже давно привыкли, то критики сразу поняли, что весь титанический труд, который они проделали на голом энтузиазме, вдруг оказался не нужен.

Наверняка, это обидно, и я это отлично понимаю. Возможно, моя идея не получила в своё время надлежащей поддержки со стороны честных исследователей из-за того, что предмет спора о том, могли ли быть осуществлены пилотируемые полёты на Луну по декларируемой НАСА схеме, разрешился самым очевидным образом, даже без применения специальных знаний. Этот момент очень похож на ситуацию, когда огромный коллектив с большим напряжением усилий трудится над какой-либо проблемой, но вдруг некий стажер, некоторое время выглядывающий из-за плеча старших товарищей, выдает решение, не требующее более усилий тысяч людей. Эти тысячи людей, которые уже прикипели к своей работе, как к родному и важнейшему в жизни делу, как минимум в душе обидятся на того стажера, хоть виду может и не подадут… Но стажер понимает, что результат важнее всех усилий, поэтому сейчас все вам расскажет.

Нельзя сказать, что моя идея так уж и нова. Как минимум, советские конструкторы ракетно-космической техники полностью отдавали себе отчёт в том, что подобное техническое решение неосуществимо по причине крайне низкой общей надёжности. В дневниках Каманина даже есть фраза о том, что подсчет общей вероятности успешного завершения такой миссии на уровне 0,1% производил «удручающее впечатление». Забегая наперёд, хочу сказать, что именно этот фактор, а не какой-либо другой, не позволил советской космонавтике осуществить хотя бы пилотируемый облёт Луны, не говоря уже о высадке на её поверхность.

Советские конструкторы, которые работали по лунной программе (и добились, кстати сказать, неплохих заделов), избегают обсуждать данный вопрос по той простой причине, что даже если его затронуть, это сразу выдаст лунную аферу НАСА с головой. Однако, я-то не обещал поддерживать аферу НАСА, не получал за молчание продвижение по службе, государственные пенсии, квартиры и дачи, личных шофёров, поваров и медсестёр, научные звания, кафедры и причитающееся по такому случаю денежное вознаграждение, поэтому я могу не только рассказать, но детально разжевать вопрос для всех интересующихся. И сделаю это с большим удовольствием лишь только потому, что люблю говорить правду.

В нашем мире всё движется, вращается, обменивается энергией и даже проявляет творческое начало… иногда. Если бы не было движения, этот мир был бы пуст и скучен. Всякий акт движения, после которого наблюдаемые объекты или их свойства меняются, люди условились называть событиями. События – как абстрактное понятие – необходимо людям также и потому, что необходимо выделять и определять конкретные действия и их последствия.

Наш мир довольно сложен. Для того, чтобы произошло некое событие, необходимо влияние многих других событий или факторов. Этих факторов может быть десятки, сотни, а иногда тысячи и даже миллионы. Дабы не превращать естествознание в балаган, учёным понадобилось знать, насколько интересующее их событие возможно. Мера возможности для события называется вероятностью.

Если кто успел заскучать, философия на этом закончилась. Теперь приступаем к математике. Кто не любил в школе математику, пусть тоже не пугается: я буду объяснять всё так, что будет понятно, просто и почти без формул.

Как и всякая другая мера чего-либо, вероятность возникновения событий представляется в числовом выражении. Для её представления придумали простую и понятную шкалу от ноля до сотни процентов. Если событие не имеет шансов произойти при любых условиях, оно называется невероятным, поэтому его вероятность равна ноль процентов. И наоборот, если событие обязательно происходит при любых условиях, вероятность его равна ста процентам. Естественно, между этими двумя полюсами находятся вероятности практически всех событий в мире. Например, если в результате многочисленных экспериментов исследуемое событие происходит в семи случаях из десяти, тогда его вероятность равна 70%.

Если читатель мне не верит (а верить сейчас никому нельзя), тогда я предлагаю убедиться в действенности теории вероятностей с помощью реквизита, который есть у каждого человека – монетки. Как известно, при подбрасывании монетки довольно сложно учесть частоту её вращения, поэтому монетка является почти идеальным снарядом для получения случайного значения – орёл или решка. Очевидно, что орёл в среднем выпадает с вероятностью 0.5, точно как и решка.

Какова вероятность того, что орёл выпадет три раза подряд? Теория вероятностей утверждает, что эта вероятность равна 0,5 х 0,5 х 0,5 = 0,125, т.е. 12.5%. Кто не верит, может сто раз провести эксперимент из трёх подбрасываний. Три орла у вас выпадут приблизительно в 12 или 13 случаях из ста. Чем больше будет проведено таких экспериментов, тем ближе значение результата будет подбираться к значению 12.5%. Это не магия, это работает теория вероятности. Она так же объективна и действие её так же неотвратимо, как у любого другого физического закона.

Защитники НАСА на форумах старательно изображали непонимание того, почему вероятности простых событий нужно именно умножать. Перефразируя классика мирового футбольного цеха, я всегда с пониманием относился к их непониманию, но без внимания этот интересный вопрос все-таки не оставлю. Давайте специально для них сделаем небольшое эмпирическое доказательство для примера с монеткой.

Что такое 0,125? Это 1/8 от единицы, не правда ли? Действительно, какими могут быть эти три простых события? Давайте перечислим все возможные варианты для эксперимента из трех подбрасываний монетки:

1. Орёл – орёл – орёл.
2. Орёл – орёл – решка.
3. Орёл – решка – решка.
4. Решка – решка – решка.
5. Решка – решка – орёл.
6. Решка – орёл – орёл.
7. Решка – орёл – решка.
8. Орёл – решка – орёл.

Больше вариантов нет. Каждый из этих восьми вариантов имеет совершенно равную вероятность произойти в любом эксперименте. Это означает, что вероятность выпадения орла трижды подряд – ровно 1/8. И эта же 1/8 получается в результате действия 0,5 х 0,5 х 0,5, где 0,5 – вероятность выпадения орла в каждом отдельном простом событии – одиночном подбрасывании монетки.

Видите, как просто? Не видят этого только защитники НАСА, поскольку за свою слепоту (а также за тот шум, которые они поднимают при попытке обсудить этот вопрос на любом форуме) они получают зарплату.

Теория вероятностей для того и придумана, чтобы каждый раз не рассматривать все возможные варианты, которые подчас и представить-то невозможно из-за неимоверно большого числа факторов, влияющих на искомую вероятность некоторого события. Вместо этого существуют простые и понятные формулы, которые являются большим секретом полишинеля не только для уровня среднего образования, но даже и для абсолютного большинства вузов в мире. Это конечно неспроста, но об этом мы поговорим позже.

А какова вероятность того, что орёл выпадет подряд четыре раза? Она равна 0.5 в степени 4 = 0,0625, т.е. 6.25%. Отсюда имеем очевидный вывод: увеличение количества простых событий, от которых зависит составное (сложное) событие, уменьшает вероятность этого составного события.

В технике вероятность безотказной работы некоторого узла или механизма на протяжении указанного времени называется надёжностью. Таким образом, если лампочка в среднем может непрерывно светить 900 часов из 1000, то говорят о том, что её надёжность составляет 90% (или 0,9).

Давайте соединим последовательно в электрическую цепь десять таких лампочек. Какова надёжность такой электроцепи за 1000 часов?

Поскольку лампочки соединены последовательно, тогда в случае перегорания любой из десяти лампочек цепь разрывается и гаснут все лампочки. Другими словами, для того, чтобы электрическая цепь работала, необходимо, чтобы «работала первая лампочка» И «работала вторая лампочка» И «работала третья лампочка» И так далее… Общая вероятность безотказной работы такой технической системы за указанное время (или её надёжность) будет составлять 0,9 в степени 10 = 0,3487 или немногим менее 35%. Это означает, что в среднем лишь одна из трёх таких гирлянд сможет светить на протяжении 1000 часов, а две другие выйдут из строя раньше.

Их этих примеров следуют два важных следствия, которым неукоснительно следуют все конструкторы технических систем:

— чем техника проще, тем она надёжнее;
— последовательное соединение или выполнение действий уменьшает надежность.

«С точки зрения статистики у меня очень плохие перспективы… но вы же знаете, насколько обманчива может быть статистика. Я должен был после всего происшедшего сидеть в тюрьме, а Вы должны были погибнуть в космосе…» Это сказал Вернер фон Браун Нейлу Армстронгу.

Предлагаю вам посмотреть официальную версию схемы пилотируемого полёта на Луну от НАСА:

Полет к Луне

Прошу вас ответить на простой вопрос: возможно ли успешное выполнение такой миссии, если хотя бы один из её этапов не состоится?

Возможен ли вывод космического корабля в космос при проблемах на старте или в процессе разделения ступеней? Можно ли начать полёт к Луне, не отработав должным образом разгонный импульс с помощью маршевого двигателя третьей ступени? Можно ли выйти на орбиту вокруг Луны, не завершив вовремя перестыковку отсеков, не отработав тормозной импульс выхода на окололунную орбиту? Реально ли побывать на поверхности Луны, успешно не посадив на неё пилотируемый аппарат? Возможно ли взлететь с Луны, если при посадке или при старте произошла поломка? Если не получилась стыковка на орбите Луны, можно ли начинать полёт к Земле? Если не включится маршевый двигатель командного модуля на орбите Луны, как астронавты улетят к Земле? Что случится, если командный модуль не сумеет отстыковаться от посадочной капсулы при подлёте к Земле? Выживут ли астронавты, если посадочная капсула промахнется с углом входа в атмосферу на второй космической скорости?

Вообще, существует ли хотя бы один такой этап, не пройдя который, можно было бы успешно выполнить всю программу миссии? Можно ли поменять какие-либо этапы такой миссии местами или же отложить процедуры выполнения некоторых этапов до выяснения обстоятельств возникших неполадок так, чтобы успешно выполнить всю миссию в целом? Наконец, существуют ли в данной схеме некие решения, позволяющие подстраховать или дублировать технику, в которой возникли неисправности на любом из представленных этапов?

Таких этапов нет. Таким образом, для успешного завершения экспедиции необходимо своевременное последовательное успешное выполнение всех изображенных на картинке этапов. А мы уже знаем, что общую вероятность успеха такой миссии можно вычислить перемножением вероятностей успешного выполнения всех этапов, из которых она состоит. Этим мы сейчас и займемся.

Но перед этим я хотел бы предупредить читателя, что точные значения вероятностей успешного выполнения (надёжности) каждого этапа миссии пилотируемого полёта на Луну в 1969-1972 годах вычислить невозможно из-за вполне очевидных объективных причин. Дело в том, что большое количество задекларированных НАСА технических решений применялись только в процессе «полётов на Луну» и удивительным образом оказались ненужными не только в процессе развития других космических программ США, но и для других – вполне бытовых, технических или даже военных нужд. Другие технические решения из той же «оперы» до и после успешных полётов на Луну либо не существовали вовсе, либо не были в достаточной мере протестированы с помощью пробных пусков или экспериментов в космосе и на поверхности Луны.

Итак, перед нами стоит не очень простая задача, поскольку вероятности успешного завершения каждого из этапов экспедиции мы можем вычислить лишь приблизительно, с той или иной степенью достоверности для каждого конкретного этапа. К счастью, у математиков для таких случаев предусмотрен замечательный аппарат оценки «снизу» или «сверху». Например, если нам нужно оценить значение какой-либо величины, имея значения всех её параметров в виде диапазонов, мы можем оперировать либо заведомо минимальными, либо заведомо максимальными значениями параметров, получив, соответственно, оценку искомого значения также в виде диапазона.

В данном случае нас интересует, какова максимально возможная вероятность успешного завершения рассматриваемой миссии в целом. Поэтому, несмотря на отсутствие некоторых данных и чтобы никого ненароком не обидеть, мы можем смело подставлять во всех случаях максимально возможные значения надёжности. Если у НАСА вообще не было на тот момент соответствующей технологии, я возьму статистику надёжности соответствующей техники из СССР, даже если она появилась намного позже рассматриваемых примеров. Если же аналогов такой техники не найдётся вообще, мы позволим себе немного пофантазировать, «до упора» завышая надёжность такой виртуальной технической системы.

Давайте же наконец посмотрим, что из этого получится…

Если не очень придираться к частностям, у нас имеется как минимум 22 последовательных этапа рассматриваемой экспедиции. Перечислю их все, а потом будем кратко рассматривать каждый из этапов в отдельности и оценивать максимально возможную вероятность их успешного выполнения:

— старт «Сатурна-5»;
— выход на околоземную орбиту;
— полёт на опорной околоземной орбите;
— выполнение манёвра разгона к Луне;
— полёт к Луне;
— отстыковка командного модуля;
— пристыковка командного модуля другой стороной;
— отстыковка третьей ступени «Сатурна-5»;
— выполнение манёвра выхода на орбиту Луны;
— отстыковка командного модуля;
— выполнение манёвра торможения для схода с орбиты Луны;
— мягкое прилунение;
— выход и пребывание на поверхности Луны двух астронавтов;
— старт с поверхности Луны;
— выход на орбиту Луны;
— поиск, сближение и стыковка с командным модулем;
— переход экипажа в командный модуль и его отстыковка;
— выполнение манёвра разгона к Земле;
— полёт к Земле;
— отстыковка спускаемого аппарата;
— торможение в атмосфере Земли;
— мягкое приземление.

Итак, приступим…

Могла ли состояться экспедиция на Луну, если бы ракета «Сатурн-5» взорвалась прямо на стартовом столе? Или если бы старт не состоялся по техническим причинам и был отложен на неопределённое время?

Если в СССР об откладывании, отмене стартов и о грандиозных взрывах ракет в степях Казахстана просто не сообщалось, а лишь показывалось свершившееся чудо удачного старта очередной ракеты в записи, то в США во времена эксплуатации комплекса «шаттлов» об этом объявлялось с завидной постоянностью. Дело в том, что у них телевизионщики как бы независимы от НАСА, поэтому их нужно загодя предупреждать о планируемом времени старта. Когда старт откладывается, необходимо всех об этом проинформировать, и так далее…

Тем более странными выглядят старты «Сатурнов-5», будто бы отправлявших астронавтов к Луне, ни один из которых не был отложен ни разу! Тысячи ротозеев, собиравшихся поглазеть на те старты, всегда видели вовремя улетающую ракету. Но это и не удивительно, ведь мы уже знаем о том, что стартовала лишь одноступенчатая пустышка, щедро не дожигающая топливо для получения большей длины факела… Ближе к концу этих «полётов» НАСА видимо догадалось о чём-то подобном, так как в официальной истории старт «Сатурна-5» с «Аполлоном-17» оказался задержан аж на 40 минут. Но, по моему мнению, это скорее похоже на извинение за пролитый кофе на следующий день…

Чтобы не утомлять читателя выкладками статистических данных о числе фактов откладывания стартов и взрывов ракет, находящихся на стартовом столе, скажу, что согласно официальным данным испытаний и запусков ракетоносителей в СССР и США, предварительно планировавшихся для обеспечения пилотируемых полётов, по состоянию на 1969 год имеется 7 взрывов с разрушением ракеты-носителя из 115 планировавшихся стартов. Возможно, дотошные исследователи меня поправят, что таких взрывов было значительно больше, но я взял только те, которые произошли в процессе испытаний ракет, для которых планировался вывод на околоземную орбиту полезного груза, а не просто испытания неких отдельных ступеней или систем.

Кроме того, напомню, мы условились оценивать благоприятные для НАСА данные по максимуму. Поэтому, исходя из вышесказанного, по состоянию на 1969 год надёжность на старте ракетоносителей, используемых для вывода полезного груза на околоземную орбиту, можно оценить как 1-(7/115) = 0,9391… Округлим значение опять-таки в пользу НАСА до 0.94.

Итак, вероятность того, что «Сатурн-5» с экспедицией «Аполлона-11» не взорвётся прямо на стартовом столе или старт не будет отложен на неопределённое время из-за технических неисправностей, мы оценили в 94% или 0.94. Вспоминая историю реальной эксплуатации комплекса «шаттлов», которые начали летать с 1981 года, думаю, вы согласитесь со мной, что это значение отражает значительно завышенное максимальное значение искомого диапазона вероятностей…

ОК, мы стартовали. Могла ли состояться экспедиция на Луну, если бы во время выхода на околоземную орбиту произошла авария, взрыв, разрушение ракеты или полезного груза; или любая из трёх ступеней не смогла бы отработать необходимое количество импульса для придания полезному грузу первой космической скорости?

Я прошу заметить, что вероятность успешного вывода полезного груза на околоземную орбиту с помощью трёхступенчатой ракеты «Сатурн-5» вычисляется следующим образом:

— вероятность успешной отработки первой ступени всеми пятью двигателями F-1
— И безаварийного её отделения
— И успешного включения всех пяти двигателей J-2 второй ступени
— И успешной отработки второй ступени всеми пятью двигателями J-2
— И безаварийного отделения второй ступени
— И успешного включения двигателя J-2 третьей ступени
— И успешной отработки необходимой части топлива третьей ступенью
— И безаварийного отключения двигателя третьей ступени.

Очевидно, что доводка нового ракетоносителя в 60-70-х годах являла собой довольно длинный, сложный, дорогой, а подчас и трагичный процесс; тем более, если речь идёт не только о принципиально новой технике, но скорее об уникальной ракете, технические характеристики которой невозможно повторить даже спустя 45 лет! Для тех, кто интересуется техническими подробностями и историей ракеты-носителя «Сатурн-5», сама постановка вопроса о выводе с её помощью на околоземную орбиту полезного груза будет выглядеть абсурдом.

Как же оценить вероятность успешной работы системы, которой в принципе не существовало в заявленных НАСА параметрах?

Здесь, как сказал один очень известный товарищ, мы пойдём другим путём… А именно, давайте представим себе, что такой ракетоноситель существовал, и, более того, функционировал на стадии вывода полезного груза на околоземную орбиту именно с таким уровнем надёжности, как утверждает НАСА! В таком случае обвинить меня в предвзятости просто невозможно.

Итак, два тестовых испытания – первые два запуска этой ракеты в 1968 и 1969 году в беспилотных вариантах – завершились по версии НАСА «удачно» лишь в смысле отработки неких отдельных систем. Но в целом программа вывода полезного груза на планируемую орбиту ни в первом, ни во втором случае выполнена не была.

После этого, как я уже отмечал, у ракеты «Сатурн-5» пошёл «счастливый период», когда все пуски (согласно официальным данным) с выводом на околоземную орбиту полезной нагрузки (в виде космических кораблей «Аполлон» с живыми астронавтами) общей массой порядка 140 тонн происходили исключительно успешно. Это были запуски следующих «Аполлонов»: 8, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 и 17. Давайте ещё присовокупим сюда запуск «Скайлэба», хотя даже по данным НАСА его масса якобы составляла 70, а не 140 тонн. Но мы не будем мелочиться… Итак, всего за официальную историю эксплуатации «Сатурнов-5» имеем 12 запусков, из которых 2 – неудачные. Это означает, что часть неудач составляет 2/12, а успехов – соответственно 10/12 или 0,8(3). Таким образом, официальное (от НАСА) значение надёжности эксплуатации «Сатурна-5» как ракетоносителя для вывода полезного груза на околоземную орбиту составляет немногим более 83%.

Между прочим, история создания двигателя J-2 – сплошная череда неудач и взрывов, как на земле, так и в космосе. До начала «счастливого периода», ознаменовавшегося полётом «Аполлона-8» с тремя астронавтами сразу к Луне, ни один тестовый запуск J-2 не был завершен успешно! А ведь пять таких двигателей якобы составляли маршевую связку второй ступени «Сатурна-5», и один J-2 – последней, третьей ступени.

Между прочим, согласно официальным техническим характеристикам всего за один час полёта в вакууме третья ступень «Сатурна-5» теряла целых 1,2 тонны топлива вследствие испарения криогенных топливных компонентов (это кислород и водород). Соответственно, за один полный виток вокруг Земли масса третьей ступени уменьшалась почти на две тонны!

Во-первых, интенсивная потеря такого огромного количества сжиженного газа говорит о том, что космический корабль обязательно будет вращаться. Сжиженный газ под влиянием нагрева корпуса корабля от солнечных лучей испаряется сквозь стенки баков (не забываем про сверхтекучесть) и специальные клапаны для стравливания в вакууме несколько интенсивнее, чем на стартовом столе в условиях атмосферного давления. В результате создается нескомпенсированная реактивная тяга, которая приводит к вращению корабля в невесомости.

Очевидно, что водород испаряется интенсивнее, чем кислород. Водород проникает сквозь стенки баков и в сжиженном состоянии находится при гораздо большем перепаде температур с этими стенками (нагреваемыми Солнцем), чем у кислорода (-253°С против -183°С). Логично предположить, что водорода теряется приблизительно вдвое больше за единицу времени, чем кислорода. Если бы дело происходило при атмосферном давлении, объём газа, покидающего данный космический корабль в разных направлениях, составлял бы 9955 литров в секунду для водорода и 79644 литров в секунду для кислорода. Таким образом, данный корабль получает боковую и закручивающую реактивную тягу от газов, объём которых составляет не менее 90 тысяч литров в секунду! При этом никто не может сказать, в каком именно месте и через какие именно щели в корпусе ракеты эти газы найдут себе выход в космический вакуум. Рассчитать вращающий момент на весь комплекс при этом практически невозможно.

В вакууме этот объём будет значительно большим, и весь этот испарившийся водород и кислород будет создавать постоянно расширяющееся облако газов, которое будет перемещаться вместе с кораблём со скоростью почти 8 км/с. Из школьного курса неорганической химии известно, что смешивание двух объёмов газообразного водорода и одного объёма кислорода называется гремучим газом. Эта смесь имеет свойство взрываться даже спонтанно, т.е. без видимого повода. В данном случае повод для такого взрыва имеется более чем достаточный, ведь приповерхностный слой (у корпуса ракеты) данной газовой смеси разогревается очень интенсивно за счёт солнечного света. НАСА имело возможность в этом убедиться на собственном горьком опыте: первый раз 5 июля 1966 года при запуске ракеты «Сатурн-1Б», когда изделие SA-203 (позже декларируемое как третья ступень легендарной ракеты «Сатурн-5») взорвалось на околоземной орбите на седьмом витке, разлетевшись на 37 фрагментов; и второй раз – при неудачном испытании ракеты «Сатурн-5».

Видимо, именно после этих феерических экспериментов местным умникам стало совершенно ясно, что криогенным компонентам при длительных полётах в космосе не место. Вскоре, как мы уже знаем, последовало увольнение главного конструктора – экс-штурмбанфюрера Вернера фон Брауна и восьми сотен его ближайших соратников по нелёгкому космическому труду, после чего сразу наступил «счастливый период» полётов на Луну…

Наконец, в-третьих, интенсивное испарение топлива и вынужденное стравливание окислителя при такой схеме полёта накладывает очень существенные ограничения на время пребывания третьей ступени «Сатурна-5» на околоземной орбите. Если после выхода на околоземную орбиту срочно не улететь к Луне, тогда немного позже уже может банально не хватить топлива! Именно поэтому идеологам-режиссёрам «покорения Луны» из НАСА пришлось откладывать критически важные этапы перестыковок командного модуля на время следования к Луне, поскольку сделать это на околоземной орбите, к тому же сидя верхом на своеобразной пороховой бочке с тысячей горящих фитилей, попросту не было времени. А теневые сотрудники НАСА на форумах сказать об этом не имеют права – однопусковая схема полёта к Луне на кислородно-водородных двигателях загнала их в глухой угол технического абсурда.

Необходимо особо обратить внимание на то, что ни до, ни после «пилотируемых» экспедиций НАСА «к Луне» никогда и ни при каких обстоятельствах баки со сжиженным водородом в качестве ракетного топлива в космосе не использовались. Они используются только в процессе вывода полезного груза на орбиту, когда вероятно образующаяся гремучая смесь сносится набегающим потоком воздуха, а выше – за счёт инерции с корпуса ускоряющейся ракеты.

Ну и, наконец, вращение. Известно, что в СССР проблему компенсации вращения космических кораблей после вывода на орбиту решили с помощью гироскопов, когда микродвигатели ориентации управлялись по алгоритмам, получающим данные от этих гироскопов. В США поначалу такая проблема решалась ещё проще – производилась закрутка космического аппарата вдоль продольной оси движения с помощью двигателей последней ступени ракеты-носителя. Если для беспилотных спутников такое «решение» поначалу имело право на существование, то чем компенсировались эффекты вращения в «Меркуриях», «Джемини» и «Аполлонах», совершенно непонятно. История американской космонавтики об этом деликатно умалчивает. Они как-то об этом не задумывались, впрочем, как и о многом другом…

Теоретически небольшой пилотируемый корабль на орбите Земли можно стабилизировать с помощью двигателей ориентации. Но это возможно лишь в том случае, если масса этого корабля сопоставима с мощностью этих двигателей, которые имеют к тому же достаточный запас топлива для выполнения такой работы.

Теперь, внимание, вопрос: какими двигателями ориентации можно остановить вращение рассматриваемого комплекса, если его масса согласно официальным данным НАСА составляет 140 тонн? Да, я помню о том, что на поверхности командного модуля «Аполлона» и возвращаемого модуля с поверхности Луны американские конструкторы натыкали более чем два десятка микродвигателей ориентации. Но, во-первых, эти двигатели предназначены для разворотов и перестыковок микроскопически маленьких модулей. Во-вторых, всё это хозяйство пока упрятано под обтекатель третьей ступени «Сатурна-5», который по легенде должен отделиться лишь по пути к Луне в процессе перестроения отсеков. Но мы пока продолжаем полёт и предположительно вращаемся на околоземной орбите. Чем будем гасить это вращение? Маршевым двигателем третьей ступени, что ли? Ведь для выполнения манёвра разгона к Луне надо занять точно выверенную позицию по направлению, и любое вращение обязательно необходимо прекратить. А прекращать его Аполлону просто нечем.

Хуже того. Всего перед началом выполнения манёвра разгона к Луне по легенде НАСА наш комплекс делал три витка. Соответственно, за это время с его баков успевало испариться приблизительно 5,4 тонны водорода и кислорода. И всё это многокилометровое облако газов, находящееся вокруг корабля, должно двигаться вместе с ним по орбите, так как в вакууме лобовое сопротивление среды отсутствует. Теперь представьте включение маршевого двигателя – 100-тонника J-2 – внутри огромного облака гремучего газа…

Но давайте для дальнейшего анализа представим, будто гремучий газ засмотрелся на красоты космоса и забыл взорваться от воздействия на него пламенем маршевого двигателя J-2.

Как уже ранее было сказано, 140-тонный космический комплекс на околоземной орбите не имел достаточно мощных двигателей ориентации, с помощью которых можно было бы остановить вращение и выставить его в точное положение для начала выполнения разгонного импульса. Если не удаётся сориентировать и стабилизировать корабль в заданном направлении, включать маршевый двигатель не имеет смысла – в Луну он не попадёт.

Вдобавок, повторное включение маршевого двигателя третьей ступени должно произойти в точно рассчитанный момент, не раньше и не позже. Если включение двигателя произойдёт не вовремя, траекторию полёта к Луне как минимум придётся существенно подправлять. А это не только означает использование дополнительного топлива, которого может банально не хватить для вывода комплекса на расчётную трассу полёта к Луне. Это также означает, что нужно будет включать двигатель третий раз, и возможно ещё и ещё…

Почему я акцентирую внимание на повторных включениях маршевого двигателя ступени S-IVB? Да потому, что во всех четырёх неудачных испытательных полётах этого аппарата включить повторно двигатель J-2 в космосе не удалось ни разу!

Почему это произошло? Если на стартовом столе под действием силы тяжести, а также в процессе разгона ракеты под действием сил тяжести и инерции газообразный водород сразу вытесняется к верхней части бака, а жидкий – в основном находится в нижней части, откуда он поступает в насосы, то в невесомости при орбитальном полёте жидкий водород находится строго в центральной части бака, а со всех сторон накопляется газообразный водород. Задачка взять жидкость для насоса при температуре -253°С именно из центра бака в момент запуска двигателя довольно нетривиальна; к моменту написания этой работы в лунных чертежах НАСА ничего предназначенного для этой цели не было. Любая вытеснительная система, работающая на инертных газах, в невесомости тоже неприменима, ибо разные газы будут просто перемешиваться, невзирая на разницу в плотности. Но я уверен, что после прочтения этой работы в НАСА обязательно что-нибудь придумают и внесут в документацию по «Сатурну-5» соответствующие правки.

И вот так у них всё. Но после подсчета вероятностей 22 этапов полета к Луне самым удачным для НАСА способом, когда на большинстве этапов вероятность успеха была 0.9 и выше — результирующая вероятность успеха одного полета получилась:

0,050784

То есть чуть больше 5%.

Еще раз напомню, что в дневниках Каманина есть фраза о том, что подсчет общей вероятности успешного завершения такой миссии на уровне 0,1% производил «удручающее впечатление». У русских вышло 0.1%, потому что они считали более честно и реалистично, а не брали самые лучшие предположения о верхней границе.

Максимальная вероятность успешного завершения пилотируемой экспедиции на Луну по предлагаемой НАСА однопусковой схеме на ракетно-космической технике образца 60-х годов XX века составляет не более 5%. Это означает, что успешно завершить такую экспедицию можно лишь один раз из двадцати, даже принимая заведомо завышенные значения надёжности каждого её этапа. Но если смотреть правде в глаза, эта общая вероятность – не больше 0.1%, о чём случайно проговорился в своих мемуарах генерал Каманин.

Даже если принять вероятность успешного выполнения экспедиции на Луну равной 5%, какова вероятность совершить шесть удачных попыток подряд?

0,05 в степени 6 = 0,000000015625

Насколько я знаю, до сих пор никто не публиковал строгого математического доказательства невозможности выполнения данных экспедиций. Такое доказательство – перед вами.

Источник материала
Настоящий материал самостоятельно опубликован в нашем сообществе пользователем Stumbler на основании действующей редакции Пользовательского Соглашения. Если вы считаете, что такая публикация нарушает ваши авторские и/или смежные права, вам необходимо сообщить об этом администрации сайта на EMAIL abuse@proru.org с указанием адреса (URL) страницы, содержащей спорный материал. Нарушение будет в кратчайшие сроки устранено, виновные наказаны.

Вам может также понравиться...

Комментарии

Сортировать по:   новые | старые
Homo Faber

0.54 = 0,0625 и 0,910 = 0,3487

У автора некоторые нелады, даже не с теорией вероятности, а с элементарной арифметикой???
Но, в целом, расчёты довольно интересны…

wpDiscuz