Ральф Рене - Как NASA показало Америке Луну

По всей видимости, во время путешествия корабля к Луне наземный радар имел точные данные по капсуле, пока она была в зоне досягаемости. Это расстояние наверняка было меньше 15 000 км. Дальше только радиолокационный ответчик мог выдать точное расстояние до корабля. Однако даже использование этого прибора (да и всего применяемого сейчас арсенала!) не могло обеспечить точного расчета курса. Наверняка можно было утверждать только одно: корабль находился у основания большого конуса.

Замечу, что способность радара «дотянуться» до Луны здесь не подвергается сомнению. Коллинз отмечал:

«Уже в 1963 году наземный измерительный комплекс слежения за дальним космосом отправил и поймал отраженный сигнал от планеты Меркурий, находящейся на расстоянии более 100 миллионов километров, поэтому мощность сигнала нас не беспокоила. Но те, кто собирался управлять с его помощью, сомневались в его точности» (7, с. 103).

Идеальная точность вычисления курса в космической навигации никогда не будет достигнута с помощью радара, поскольку его луч слишком сильно рассеивается.

Световой луч рассеивается всегда. Если взять мощный фонарь с 7-сантиметровым параболическим отражателем и посветить им в ноги, то диаметр светового пятна будет почти таким же, как и диаметр самого отражателя. Но если направить луч через дорогу, то оно увеличится до размера 70 см. Свет рассеивается, несмотря на то что задача параболического отражателя как раз и заключается в обеспечении параллельности световых лучей.

Теми же самыми несовершенствами грешат и радары. Однако Аполлон-10 с Джоном Янгом, Томом Стэффордом и Джином Сэрнаном на борту был якобы отслежен радаром после витка вокруг Луны — причем уже после того, как ЛЭМ отделился от командного модуля.

Питер Бонд (Peter Bond) пишет:

«…следящая станция в Мадриде засекла два воздушных судна после того, как они показались из-за восточной части лунного диска» (14, с. 179).

Бытует заблуждение, что лазерный луч — это когерентный пучок строго параллельных лучей. Он действительно когерентный, но не вполне параллельный, поскольку даже лазерный свет немного рассеивается. По утверждению Ричарда Льюиса, одной из задач Нила Армстронга было установить 45-сантиметровый квадратный отражатель на Луне, чтобы мы могли с 75-метровой точностью определить расстояние до Луны. Лазерный луч, направленный с Земли через телескопы, лег бы на Луну 3-километровым пятном, включающим в себя и отражатель (34, с. 69).

С помощью тригонометрии мы находим, что каждая сторона луча в этом случае рассеялась бы на atan (1,5 км / 384 000 км) = 0,000238 град.

Итак, любой луч — и световой, и радио — состоит из непараллельных лучей. Более того, рассеивание современных радарных лучей колеблется в диапазоне от 0,65 град. до 2 град. в горизонтальной плоскости и от 15 град. до 30 град. — в вертикальной. И такая точность была достигнута только спустя десятилетия после окончания полетов на Луну (2, с. 944).

Лучи установленного на Земле радара, достигнув Луны, имели бы диаметр не менее 4300 км. А вот NASA утверждает, что вычислить командный модуль с такого расстояния вполне удавалось. Ричард Льюис так рассказывал про экспедицию Аполлон-12:

«Люди в Центре управления с облегчением выдохнули, когда Конрад доложил о показаниях приборов: Аполлон-12 находился на орбите 170 на 61,8 морской мили. Наземный радар уточнил эти показания до 168,8 на 62,7 морской мили» (34, с. 98).

Чтобы делать подобные утверждения, NASA должно иметь возможность узреть муху в командном отсеке корабля, вращающегося вокруг Луны. И при этом еще и определять курс. Расстояние без курса столь же бесполезно, как и курс без расстояния. «Американская практическая навигация» так пишет об определении курса с помощью радара:

«Если возможно визуальное определение курса, то оно должно быть более точным, нежели полученное с помощью радара» (2, с. 961).

Визуальное определение курса обычно производится пелорусом, который представляет собой оружейный прицел с градуированной шкалой, закрепленной на базе. Четверть градуса погрешности считается отличным показателем.

Не вдаваясь в технические подробности радарных импульсов, давайте взглянем на экран оператора радиолокационной станции (РЛС). Это электронно-лучевая трубка (ЭЛТ), которая показывает цель в виде светящейся точки. Если бы в Хьюстоне в то время был 24-дюймовый экран (что очень сомнительно), половина диаметра экрана представляла бы 384 000 км. Командный модуль на расстоянии 100 км от Луны соответствовал бы точке на расстоянии примерно 0,008 мм от проекции Луны. Это диаметр человеческого волоса. Даже если бы модуль был «пойман» у края Луны, как оператор мог измерить это на округлом стекле экрана? И во сколько раз можно было увеличить масштаб?

В написанной специалистами NASA книге, опубликованной в 1963 году, речь идет о радиовысотомерах:

«Дистанция измерения ограничена низкоорбитальными высотами в несколько сотен километров над поверхностью» (5, с. 184).

14 мая 1973 года была запущена космическая лаборатория Скайлэб. Несмотря на низкую орбиту, она нуждалась в постоянной корректировке курса. Для этого лаборатория была оснащена двумя системами: силовыми гироскопами (control-moment gyroscopes, CMG) и системой двигателей для управления ориентацией (thruster attitude control system, TACS).

Дэйвид Бейкер (David Baker) писал:

«Несмотря на то что совмещенное оборудование CMG/TACS могло добиться точности ориентации с погрешностью 2 градуса, чувствительным солнечным телескопам требовалась гораздо более точная система наведения, чем эта» (17, с. 456).

А Коллинз на странице 373 своей книги утверждает, что миссии Аполлонов оперировали с точностью 0,01 град.! Может быть, NASA разучилось делать такие точные блоки инерциальных измерителей между запусками Аполлона-17 и Скайлэба? Или оно слукавило и выдало Коллинзу навигационные данные, в 200 раз превышающие по точности реально возможные?

Или Коллинз лжет? В любом случае NASA, не моргнув глазом, снова и снова описывало усилия по корректировке курса Аполлонов как «минимальные».

Используя приведенные Бейкером данные погрешности в 2 град., вычислим круг неопределенности для 384 000-километрового путешествия:

380 000 km × tan 2̊° = 380 000 km × 0.0349 = 13 401 km

Округлив и удвоив результат, получаем диаметр этого круга — около 26 800 км. На полпути к Луне он бы составил 13 400 км. То есть можно было сбиться с курса на 6700 км и едва ли заметить ошибку. Так что усилия по корректировке инерционного вектора многотонной махины на несколько градусов едва ли можно назвать минимальными или незначительными, поскольку центр масс стремился бы остаться на прежнем курсе.

На Земле такой инерционный вектор компенсируется трением. Автомобиль делает это шинами, которые трутся о поверхность дороги, и меняет направление движения, самолет — сопротивлением, или трением воздуха, а корабль — трением о воду. Но в космосе трения нет! Смена инерционного вектора требует направленного включения двигателей под определенным углом к курсу следования с мощностью, достаточной для придания ускорения кораблю, чтобы центр масс оказался на новом векторе, направленном на лунную посадочную орбиту. Более того, погрешность такого масштаба потребовала бы еще более частых корректировок курса.