Parte 1 - Parte 3
Na parte anterior do Guia, prometi deixar para a sobremesa a parte mais deliciosa de expor o "engano lunar" - as reivindicações ao sistema espacial de foguetes Saturno-Apollo. Os argumentos aqui, parece-me, são muito simples e óbvios: sim, fotografias e materiais de filme poderiam muito bem ter sido tirados na Terra (o que é quase admitido), mas isso poderia ser explicado por um defeito de laboratório no desenvolvimento do filme, má qualidade das próprias imagens, etc. Eu quero fazer uma digressão importante. De fato, nos ditos documentários e repórteres costuma-se usar "planos encenados" e "reconstrução". Não vamos ser duros com os trabalhadores criativos, porque na vida real, onde acontecem os eventos atuais, muitas vezes não há boa luz de estúdio, câmeras de cinema falham, lentes caras quebram, holofotes queimam … Além disso,você pode simplesmente não ter tempo para capturar a foto histórica do século!
Hoje em dia, é sabido que a equipe de filmagem de 7 de novembro de 1941 não conseguiu filmar o discurso do camarada Stalin na Praça Vermelha e quase por decisão do Politburo foi obrigado a fazer o discurso uma segunda vez. A substituição foi facilmente revelada, pois Stalin atuava sob forte geada, durante uma nevasca, enquanto no filme, ao abrir a boca, nem havia vapor! Por outro lado, seu discurso foi transmitido ao vivo pelo rádio e o próprio Stalin foi visto por milhares de participantes do desfile de 1941.
Maquetes de dois mísseis: H1 (esquerda) e Saturn-5 (direita)
Também recentemente, os britânicos admitiram que muitos discursos e discursos do primeiro-ministro Winston Churchill durante os anos de guerra foram retratados em crônicas fotográficas por seu dublê, e até mesmo no rádio (!). O texto em nome de Churchill foi recitado por um artista com uma voz semelhante. No entanto, isso não nega a própria existência do Sr. Churchill como tal.
Deixe-me fazer uma comparação muito dura e perigosa. Quando Yuri Gagarin foi lançado, não havia reportagem e, mais ainda, protocolo, a filmagem não foi realizada. Apenas fixação técnica e apenas para armazenamento especial. Dada a importância política do evento, a necessidade de replicar material de propaganda de alta qualidade, foi decidido em poucos dias fazer uma "reconstrução" da despedida antes do lançamento com o verdadeiro Gagarin e um verdadeiro míssil da mesma classe. Como de costume nesses casos, eles filmaram de várias câmeras, fizeram um relato solene em um foguete cheio (!), Abraçaram, beijaram, soltaram uma lágrima …
Do ponto de vista das leis do cinema, tudo isso é correto e competente. Isso lança uma sombra sobre Yuri Gagarin? De forma alguma, porque rádios amadores de todo o mundo receberam seus sinais, o próprio navio era claramente visível em muitos postos de observação e, o mais importante, essas "bolas" com antenas do tipo "Vostok" foram lançadas na escuridão antes de 12 de abril de 1961 e depois, só que tinham nomes diferentes e, em vez de um astronauta, havia uma câmera poderosa com um bom estoque de filme a bordo. Esses aviões de reconhecimento fotográfico eram lançados pelo menos uma vez por semana, então a realidade da implementação do vôo de Yuri Gagarin não levanta dúvidas.
Vídeo promocional:
Quanto ao foguete Saturno e sistema espacial, todos os mísseis desta família foram eliminados apressadamente em meados dos anos 70, a documentação e as unidades de trabalho foram destruídas, apenas alguns modelos de museu permaneceram, que poderiam muito bem ter sido originalmente manequins dimensionais e de peso para vários testes estáticos, cuja presença não prova nada. Por exemplo, mais de dez produtos 11A52 ou "H1" em tamanho real foram produzidos na URSS - esse era o nome do foguete lunar soviético do programa de vôo tripulado para nosso satélite natural. Ao mesmo tempo, apenas quatro produtos numerados 3L, 5L, 6L e 7L foram realmente lançados do local de teste de Baikonur, um - 4L foi colocado de lado no depósito de "reserva", o resto foi usado para vários testes, treinamento da equipe de lançamento, etc. Vários mísseis prontos de número 8L,9L e mais dois conjuntos desmontados foram simplesmente descartados depois que o programa foi fechado …
Ao mesmo tempo, todos nós entendemos que mesmo que o foguete N1 fosse exibido na VDNKh, isso não provaria nada, porque sua triste história é bem conhecida.
Motor RD-270
O Museu Energomash tem o maior motor de foguete de propelente líquido (LRE) soviético de câmara única do tipo RD-270 com um empuxo de cerca de 640 toneladas no solo. Mas este é apenas um mock-up tecnológico - um produto semi-acabado para um dos incontáveis testes. Na realidade, este motor (infelizmente) nunca foi levado à fase de testes de voo. "Alive" e "healthy" ainda são protótipos da espaçonave lunar LOK (11F93) e da cabine de pouso LK (11F94), na Internet qualquer pessoa pode encontrar facilmente suas fotos.
LC se tornou um auxiliar de ensino
LK se tornou um auxiliar de ensino que os americanos têm o orgulho de mostrar seus foguetes Saturn-5 no museu, supostamente fornecendo a entrega de astronautas ao seu destino e, além disso, o LRE superpotente do tipo F-1 com um impulso de cerca de 680 toneladas no solo, sem o qual um foguete seria lançado no céu pesando cerca de três mil toneladas (!) simplesmente não é realista.
Bem, bem, em troca podemos mostrar as máquinas do nosso museu, modelos de navios lunares e cabines, e o que - nós também voamos para a lua ?! Embora, claro, também seja uma opção. Portanto, voltando ao tema de nossa história (e todas as anteriores foram apenas uma digressão necessária), quero afirmar direta e sem rodeios: você não pode nos intimidar com exposições de museu! São todos adereços falsos e nada mais. Nossa principal tarefa é analisar todos os materiais estatísticos, cinematográficos e fotográficos disponíveis de lançamentos reais de mísseis Saturno, a fim de responder a uma questão extremamente importante: se o foguete Saturn-5 e a espaçonave Apollo atendem às características técnicas mínimas necessárias para o fornecimento de dois ou três o homem à lua e seu retorno seguro à sua terra natal?
LRE F-1. Também um grande pedaço de ferro!
Todos os argumentos subsequentes estarão relacionados a duas categorias de métodos de pesquisa: a análise de dados estatísticos numéricos e o estudo do comportamento de um foguete e de uma nave diretamente durante o vôo.
"Lenda" falsa
Um dos mitos e equívocos mais estúpidos sobre o programa Saturno-Apollo é que sua implementação impecável (do ponto de vista da imprensa oficial) é baseada em um estudo profundo e testes completos de todos os componentes do programa lunar. Infelizmente, isso não é inteiramente verdade, ou melhor, de forma alguma. Um estudo cuidadoso do período preparatório de 1964 a 1969 antes do início das missões lunares tripuladas está repleto de detalhes muito interessantes.
O primeiro vôo de teste da espaçonave Apollo no foguete auxiliar leve Saturn-1B ocorreu em 26 de fevereiro de 1966. Tendo subido a uma altura de 488 km, este objeto caiu em uma trajetória balística no Atlântico. O objetivo desta missão, de acordo com a NASA, era testar um protótipo da espaçonave Apollo e verificar seu veículo de descida para uma entrada controlada na atmosfera. No entanto, durante a descida, o navio perdeu o controle de rotação, entrou no modo de giro descontrolado e caiu no oceano com sobrecargas exorbitantes. O objetivo do segundo vôo em 5 de julho de 1966. foi o estudo do "comportamento do hidrogênio líquido em gravidade zero". Aqui está como o anuário da Grande Enciclopédia Soviética (TSB) para 1967 descreve os resultados do vôo: “O último estágio (foguete S-IVB) do veículo de lançamento experimental Saturn IB SA-203 foi lançado em órbita com combustível incompletamente consumido. As principais tarefas do lançamento são estudar o comportamento do hidrogênio líquido em estado de gravidade zero e testar o sistema que garante o reengate do motor do estágio principal. Após a realização dos experimentos planejados no sistema de retirada dos vapores de hidrogênio do tanque, as válvulas foram fechadas e, com o aumento da pressão, a etapa EXPLODEU na sétima volta. O terceiro vôo deste ano, em 25 de agosto de 1966, foi novamente suborbital, mas o alcance foi impressionante - o objeto já havia sido capturado no Oceano Pacífico. O terceiro vôo deste ano, em 25 de agosto de 1966, foi novamente suborbital, mas o alcance foi impressionante - o objeto já havia sido capturado no Oceano Pacífico. O terceiro vôo deste ano, em 25 de agosto de 1966, foi novamente suborbital, mas o alcance foi impressionante - o objeto já havia sido capturado no Oceano Pacífico.
Uma das fontes afirma secamente que a separação correu bem, apesar dos "pequenos" problemas com as válvulas no sistema de refrigeração do motor. E mesmo com flutuações muito insignificantes do estágio superior, que dificilmente foi trazido de volta ao controle (!?) Razão pela qual, aparentemente, acabou no Oceano Pacífico em vez de órbita. A descida da cápsula na atmosfera foi "mais íngreme do que o esperado" (!?), A busca pela cápsula caída foi realizada por cerca de nove horas! Aqui, só se pode acrescentar a integridade das impressões - durante os testes de bancada do segundo estágio do foguete Saturn-5 para um intervalo de operação de 350 segundos em 25 de maio de 1966, uma chama acendeu em dois lugares e o teste teve de ser interrompido. Três dias depois, ao retirar o mesmo palco do estande, seu tanque de hidrogênio explodiu repentinamente, e cinco trabalhadores ficaram feridos. O estande foi seriamente danificado. Então,Em 20 de janeiro de 1967, durante os testes de solo, explodiu o estágio S-IVB-503, que estava sendo preparado como o terceiro estágio do foguete Saturn-5, número de série 503, para o lendário vôo Apollo-8. Bem, para completar, o que todos sabem: em 27 de janeiro de 1967, três astronautas da espaçonave Apollo 1 foram queimados durante o treinamento em solo apenas algumas semanas antes de seu lançamento! Em seguida, a comissão de apuração dos incidentes chegou à conclusão: os voos tripulados desse tipo de equipamento eram cobertos por uma bacia de cobre pelo tempo indeterminado seguinte. Em 27 de janeiro de 1967, três astronautas da espaçonave Apollo 1 pegaram fogo durante o treinamento em solo poucas semanas antes de seu lançamento! Em seguida, a comissão de apuração dos incidentes chegou à conclusão: os voos tripulados desse tipo de equipamento eram cobertos por uma bacia de cobre pelo tempo indeterminado seguinte. Em 27 de janeiro de 1967, três astronautas da espaçonave Apollo 1 morreram queimados durante o treinamento em solo poucas semanas antes de seu lançamento! Em seguida, a comissão de apuração dos incidentes chegou à conclusão: os voos tripulados desse tipo de equipamento eram cobertos por uma bacia de cobre pelo tempo indeterminado seguinte.
Além disso, houve dois lançamentos não tripulados do foguete Saturn-5 - um em novembro de 1967 sob a designação de Apollo-4, quando a nave com todo o poder do foguete foi capaz de lançar apenas em uma órbita elíptica com um apogeu de apenas 18 mil quilômetros, e o segundo sob a designação de Apollo -6 , quando o foguete quase colapsou no ar, os motores do segundo estágio falharam em vôo, então houve um problema com o terceiro, a filmagem técnica mostrou a destruição parcial de alguns elementos estruturais do foguete, como resultado, ao invés de simular um sobrevoo da Lua ao longo de uma trajetória altamente elíptica com um apogeu de até 500 mil quilômetros, voou perto da Terra e pousou com um grande erro em uma trajetória balística incontrolável. E isso é tudo o que foi feito antes de dezembro de 1968 em termos de testes de vôo do foguete lunar Saturn-5 antes do primeiro (!) Vôo tripulado da Apollo-8 para a lua. Pelo vistoOs americanos decidiram não fazer mais voos de teste, não para gastar dinheiro e nervos com eles, mas para mandar pessoas imediatamente e imediatamente para a Lua, porque nosso povo - o principal, gente - não vai decepcionar vocês! E se eles te desapontam, você não sente pena deles …
Quanto pesa o Skylab?
A maior monstruosidade no programa lunar americano é corretamente considerada a primeira estação espacial Stars and Stripes Skylab, criada pelo reequipamento do terceiro estágio do foguete Saturn-5. De acordo com dados oficiais, esta é a maior estação espacial de bloco único já lançada para operação de longo prazo. Este evento marcante, que aconteceu em 14 de maio de 1973, marcou também o fim da carreira espacial dos foguetes Saturn-5, pois este foi o último, o décimo terceiro (!) Lançamento de produtos desse tipo.
Normalmente, quando uma carga útil é preparada com antecedência para uma transportadora específica, seus parâmetros de peso e tamanho são selecionados com base nas capacidades máximas da transportadora. Por exemplo, o navio Vostok pesava um pouco menos de cinco toneladas porque o foguete Vostok, também conhecido como produto 8K72K, não podia fazer mais. Exatamente pela mesma razão, a espaçonave Soyuz pesa pouco menos de sete toneladas nos últimos quarenta anos, e as estações do tipo Salyut - cerca de 19 toneladas. Eu gostaria de mais, mas o velho "Proton" não puxou mais. Assim, quando os americanos decidiram surpreender o mundo e construir uma grandiosa estação espacial, tínhamos o direito de esperar que o "Saturn-5" atingisse o recorde de capacidade de carga. Em todos os voos da espaçonave Apollo, do A-4 ao A-17, o peso da carga só aumentou, e no voo do A-15 foi estabelecido um recorde - 140 toneladas de carga em órbita baixa.
No Guinness Book of Records há a seguinte entrada oficial: "O objeto mais pesado lançado na órbita da Terra baixa foi o terceiro estágio do foguete americano Saturn 5 com a espaçonave Apollo 15, que pesava 140512 kg antes de entrar na órbita selenocêntrica intermediária." decepcionante saber que no último vôo recorde, segundo dados oficiais, a carga útil foi de apenas 74,7 toneladas. Por outro lado, os cálculos mostrados por mim na terceira parte de "Pepelatsev" provam que "Saturn-5" poderia muito bem ter colocado uma carga útil de até cem toneladas em uma órbita de referência do tipo "Skylab" (altitude 435 km, inclinação 50 graus)! Sem falar que para uma órbita muito baixa (o chamado LEO) - não menos de 120 toneladas. Surge uma pergunta razoável: onde está todo o resto?
Estávamos à espera de uma demonstração de força e nos foi mostrado um porta-aviões que, em vez de cem toneladas, mal chegava a setenta com um centavo … A descrição detalhada é a seguinte: “Skylab 1 Nation: USA. Programa: Skylab. Carga útil: Oficina Orbital Skylab. Massa: 74.783 kg. Classe: Equipada. Tipo: estação espacial. Nave espacial: Skylab, Apollo ATM. Agência: NASA MSF. Perigeu: 427 km. Apogee: 439 km. Inclinação: 50,0 graus. Período: 93,2 min. COSPAR: 1973-027A. USAF Sat Cat: 6633. Data de decaimento: 11 de julho de 1979 . Foto à esquerda: Skylab com uma “asa”. A ala esquerda estava perdida …
No entanto, analisando os registros americanos, descobri uma coisa incrível: uma escassez de carga útil e trabalho em três quartos da força combinada com uma carga recorde já elevada à órbita terrestre - neste dia de maio de 1973 (é assim que parece) o foguete Saturn-5, rasgando o umbigo, ela puxou até 147 toneladas para o espaço em sua corcunda! É verdade que esse recorde mundial absoluto (por algum motivo) não está em lugar nenhum e não é reconhecido por ninguém. No entanto, a parte mais interessante começou. E o que exatamente está incluído nesses 147m?
Primeiro, o segundo estágio do foguete entrou em órbita (peso seco de cerca de 42 toneladas) e outras 13 toneladas de resíduos de combustível, o que é três vezes maior do que os remanescentes usuais para este estágio (normalmente não mais do que 4,5 toneladas). Em segundo lugar, o próprio Skylab pesa cerca de 75 toneladas. Além disso, a NASA estava arrastando lixo para a órbita: uma carenagem pesando quase 12 toneladas foi lançada em órbita !!! Este fato é extremamente prejudicial à saúde. Os especialistas vão me entender: por que arrastar a carenagem a uma altura de 450 km? Normalmente, este elemento estrutural cai em altitudes de 90-130 km de comprimento antes das órbitas MSZ. Simplesmente não faz mais sentido. Por exemplo, sete Salyut, um Mir, vários módulos, como Kvant, Spektr, Kristall e outros, e vários segmentos da ISS foram lançados em órbita pelo foguete Proton. Ao mesmo tempo, o foguete soviético sempre lança essa mesma carenagem durante o vôo, muito antes de entrar em órbita. E todas as outras transportadoras existentes abandonam a carenagem na fase de lançamento - isso é energeticamente mais favorável.
Para milhares de lançamentos espaciais, apenas alguns casos de violação desta regra não escrita podem ser recuperados. Além disso, o adaptador de primeiro estágio pesando 5 toneladas ainda não foi separado. E ele também foi levado com eles para a órbita. Aparentemente isso foi planejado, caso contrário o equilíbrio não convergirá. Aliás, além da estação de 75 toneladas, foi lançado ao espaço o maior lote de lixo e sucata, de 25 toneladas, sem contar o peso da última etapa! Você pode, é claro, colocar a questão de outra forma: eles não estavam perseguindo o peso máximo, 75 toneladas eram o suficiente para eles. Este é um bom argumento, só que tem um pequeno inconveniente: a estação Skylab saiu "inacabada", nem sequer tem motores próprios! Embora os recursos tornassem possível conectar facilmente qualquer uma das unidades de propulsão prontas, por exemplo, aquelas armazenadas nos módulos de pouso da Apollo.
Acontece que, tendo a oportunidade de lançar uma estação totalmente funcional de 100 toneladas, os americanos decidiram se limitar voluntariamente a 75% da capacidade, e o resto foi "despejado" de cima com lixo, como as crianças soviéticas faziam antes, entregando papel usado … Como resultado, o Skylab voou depois de 1973 sem a menor oportunidade correção de órbita, e em 1979 caiu de forma completamente incontrolável na selva da Austrália. Para salvar este "milagre", que está trabalhando ativamente há apenas seis meses, ninguém começou ou não quis … Se começarmos a escolher as restantes 75 toneladas "legais" de "Skylab", então tudo é extremamente vago e misterioso aqui (deveria pesar 77 toneladas, mas a bateria solar foi lançada em vôo, deixando 74,7 toneladas de peso oficial).
A estação consiste nos seguintes elementos:
Distribuição de peso dos elementos estruturais da estação Skylab
(de acordo com o livro "Skylab Orbital Station" de L. Bellew E. Stullinger, traduzido do inglês M. Mechanical Engineering, 1977)
| Elemento | Comprimento, m | Diâmetro, m | volume, m3 | Peso *, t |
| Estrutura de atracação | 5,2 | 3,0 | trinta | 6,3 |
| ATM Astrokomplekt | 4,5 | 3,4 | 5.0 | cinco |
| Airlock | 5,2 | 3,2 | 17 | 22,2 |
| Compartimento de equipamento | 0.9 | 6,6 | 2.0 | cinco |
| Bloqueio orbital | 14,6 | 6,6 | 275 | 35,4 |
Então, todo esse lixo no total puxa 71 t no total. E segundo dados oficiais, deve ser cerca de 77 toneladas. Já é uma discrepância. Há uma versão sobre uma discrepância: de acordo com dados da NASA, a massa do astrocompleto ATM é indicada duas vezes mais do que no livro de Bellew e Stulinger ≈11,8 toneladas em vez de 5,05 toneladas. (Ou, do nada, ~ 6,7 toneladas foram creditadas) Ou pegue uma eclusa de ar milagrosa pesando 22 toneladas - isso é mais do que a estação Salyut soviética! Veja - a densidade média do espaço da câmara é de 22/17 ± 1,3 t / m3, mas não há combustível nem nada pesado dentro. Parece que o compartimento não está cheio nem de água, mas de areia … Mas a estação Soviética Salyut era três vezes maior - 15m; e mais amplo em diâmetro - 4,15 m. O que eles fizeram essa câmera de - chumbo !? Mas a densidade média do compartimento da espaçonave está na faixa de 0,25 a 0,35 t / m3. Mesmo a densidade média dos veículos de descida é inferior a 1 t / m3 (caso contrário, eles afundariam na água), embora o veículo de descida seja o elemento mais denso, mais pesado e mais durável entre as espaçonaves.
Portanto, a eclusa de ar da estação Skylab com um volume de 17m3 deve pesar quatro vezes menos do que ~ 5..6 toneladas. (Isso significa que eles adicionaram ~ 16t.) Podemos falar separadamente sobre a carenagem da cabeça "blindada" pesando ~ 12t. E isso apesar de ele não proteger nem toda a estação, mas apenas parte da coroa! Por exemplo, a carenagem padrão de um foguete Delta-2 (diâmetro = 2,9 m; altura = 8,48 m) pesa apenas 839 kg. Mas a carenagem do foguete Atlas-2 (diâmetro = 4,2 m; altura = 12,2 m) pesa tanto quanto ~ 2 toneladas. A carenagem americana mais pesada do foguete Titan-4 com um diâmetro de 5,1 me uma altura de 26,6 m (cinco diâmetros de comprimento!) Pesa apenas ~ 6,1 toneladas. Assim, a soma dos acréscimos dos pesos das peças da estação Skylab e da carga útil já totaliza cerca de 30 toneladas. Aqui, adicionamos coisas que existem apenas na realidade virtual,e cuja existência é impossível de verificar - estes são os restos superplaneados de 8 toneladas de combustível e um adaptador semimítico da primeira fase (~ 5 toneladas), que teria sido puxado para o espaço. Isso significa apenas 30 + 8 + 5 = 43t. Permanece líquido de 100-43 ≈ 57t.
Resumo: As capacidades de carga útil do Saturn-5 na órbita do alvo tipo Skylab não ultrapassaram ~ 60t. Esta é uma conclusão extremamente importante para nós, porque para realizar voos tripulados à Lua usando um esquema de lançamento único, é necessário ter um foguete que possa enviar pelo menos 45-50 toneladas de carga para a Lua, o que é equivalente a uma capacidade de carga de pelo menos ~ 130 toneladas em uma órbita baixa da Terra. … Consequentemente, se você não tiver um porta-aviões para 130 toneladas, mas houver metade da força, então você pode enviar para a Lua no máximo 25 toneladas de comerciais, o que é suficiente para uma missão de sobrevôo, mas não o suficiente para pousar em nosso satélite natural.
Já que o incidente do "Skylab" é amplamente conhecido, esse espinho no olho americano vai existir por muito tempo e beber seu sangue burguês, e que pena - tudo já foi registrado no passado, nada pode ser mudado …
Querosene ou hidrogênio?
Este curioso argumento é amplamente aceito na Internet graças ao seu humilde servo, que, por diversão, decidiu propor o problema oposto: bem, deixe o Skylab pesar 60 toneladas ou mesmo todas as 75 toneladas. Quais são as características do foguete em termos de impulso específico do segundo estágio, para que a carga útil seja igual ao peso da estação, de modo que não seja necessário excesso de lastro? Quero observar imediatamente que, ao fixar as massas do estágio e variando apenas o impulso específico do segundo estágio, estou agindo incorretamente, porque este problema pode ter outra solução - sem alterar os impulsos específicos dos motores, simplesmente reduza as massas absolutas dos próprios estágios. No entanto, tendo fixado a massa e o impulso específico do primeiro estágio Isp ~ 304 seg. (já está muito baixo e dificilmente pode ser muito menor), cheguei a uma conclusão interessante,que, para lançar uma carga de setenta e cinco toneladas, os motores de segundo estágio devem ter um impulso específico Isp ~ 380 seg, ou seja, muito mais baixo do que o alcance dos motores de foguete "hidrogênio" (eles simplesmente não têm Isp abaixo de 400 segundos).
E a chama claramente não é hidrogênio …
Além disso, levando em consideração a versão "leve" do "Skylab" de não mais que sessenta toneladas, verifica-se que com um primeiro estágio canônico fixo de "Saturno", o segundo pode ser feito de "querosene", porque o impulso específico exigido dos motores cairá para valores da ordem de Isp ~ 330 seg. … É facilmente implementado em motores de foguete de oxigênio-querosene com bons bicos injetores de alta altitude. Além disso, foi descoberta uma foto engraçada de testes de bancada do motor Saturn-5 de segundo estágio sob a designação J-2, que tem um brilho de hidrocarboneto vermelho-amarelo em vez de uma tocha azul pura.
Além disso, há uma massa de evidências a favor do fato de que os americanos não conseguiram realizar e completar o "hidrogênio" com um empuxo de quase cem toneladas: durante 1965-1967 houve repetidos acidentes (tanto em vôo como no stand) de etapas de hidrogênio com motores J-2, que terminaram em explosões e destruição total da estrutura. No entanto, em vez de (ou junto) com a tese acima sobre a substituição de motores J-2 não confiáveis por outra coisa (com características piores), outro argumento permanece: para a implementação de um foguete e sistema espacial de tão alto peso (cerca de 3000 toneladas) com apenas cinco motores no primeiro estágio, esta tração cinco deve ser particularmente notável!
O motor F-1: realidade e ficção
Muitos pesquisadores apenas apontam, em primeiro lugar, não para os problemas com o ajuste fino do "gás hidrogênio" nos estágios superiores, mas para a impossibilidade, nesse nível técnico e nessas soluções de circuito, de implementar um motor de foguete de câmara única a querosene e oxigênio com um impulso de mais de 700 toneladas. As razões são muitas, e a principal delas é a assim chamada. instabilidades de combustão de alta frequência causadas por (aproximadamente) pedaços de mistura de combustível não queimado (como "gás detonante") aparecendo em uma câmara enorme, que queima não uniformemente, mas como microexplosões. Desde que a câmara do motor seja pequena, isso é tolerável. Mas com enormes dimensões lineares, a detonação ocorre no motor, que entra em ressonância, o que destrói a carcaça do motor. Por muitos anos, foi considerado muito problemático criar um único motor de foguete com um empuxo de mais de cem toneladas.
Designers soviéticos representados por V. P. Glushko e outros chegaram a uma conclusão inequívoca: é possível fazer grandes motores de foguete apenas em circuito fechado, quando um (ou ambos) componentes entram na câmara não na forma líquida (esquema líquido-líquido), mas como um gás quente (esquema líquido-gás), que reduz drasticamente o tempo de ignição das porções de combustível e localiza significativamente o problema de instabilidades de combustão de frequência em limites razoáveis. No entanto, os americanos insistem que conseguiram fazer algo que não pode ser da natureza, ou seja, um motor de foguete de câmara única funcionando com querosene e oxigênio em circuito aberto com um fornecimento de fase líquida de ambos os componentes e um empuxo de mais de 700 toneladas.
Motor F-1 no estande
As fotos disponíveis de testes de bancada deste motor milagroso também levantam muitas questões, porque uma espessa fumaça opaca está saindo do bico, por trás do véu do qual uma chama irrompe após alguns metros! Até os funcionários do local de teste, que já tinham visto muitas coisas, ficaram surpresos com o funcionamento dessa "bateria de forno de coque". Uma foto. Motor F-1 na bancada Vendo essa "chama negra", a primeira reação dos testadores foi desligar tudo imediatamente, até que explodisse. Mas colegas com sotaque alemão explicaram que está tudo bem, que é "tão necessário" …
Uma digressão é necessária aqui. Ao contrário da maioria dos motores de foguete soviéticos, que eram feitos de dois invólucros de uma peça unidos (externo e interno), entre os quais o resfriamento líquido por um dos componentes (geralmente combustível, menos frequentemente um oxidante) fluía através de canais estriados, a maioria dos motores de foguete americanos daqueles anos eram um conjunto de enormes o número de tubos finos, que eram unidos por solda e faixas de força, formando a forma usual da câmara e do bico do motor de propelente líquido. Os tubos geralmente corriam ao longo do eixo do motor e, se você usar um conjunto duplo de tubos, um pouco de querosene fluía de cima para baixo - da cabeça para a borda do bico, e do outro (paralelo), vice-versa - de baixo para cima, fornecendo combustível aquecido para a cabeça do bico.
Não vou discutir agora as vantagens e desvantagens de cada esquema, direi apenas que nossos invólucros de "folha" eram feitos de uma liga de bronze engenhosa, e os tubos americanos eram feitos de níquel ou aço. A diferença é que o bronze de cromo soviético (inventado com uma ponta dos alemães capturados) tinha melhores propriedades de condução de calor do que o aço e o níquel. Assim, o pesquisador da falsificação lunar S. Pokrovsky no artigo "Por que os voos para a lua não aconteceram" aponta para os defeitos estruturais da liga da qual esses tubos do motor F-1 foram feitos - esta é a liga de níquel Inconel X-750. Sem entrar em uma descrição detalhada dos argumentos de Pokrovsky, ressaltarei que, em sua opinião, naquela época, as ligas de níquel resistentes ao calor ainda eram pouco estudadas e, como se viu,esta liga Inconel X-750 mais experimental, na realidade, não podia fornecer as propriedades de resistência necessárias com os parâmetros operacionais declarados do motor.
De acordo com Pokrovsky, os americanos abandonaram silenciosamente a rara liga de níquel, mudando para um aço resistente ao calor mais confiável. Além disso, de acordo com a hipótese de Pokrovsky, a fim de garantir o funcionamento seguro do motor em tubos de aço finos, os americanos foram forçados a reduzir significativamente a temperatura na câmara de combustão (em 15%) e, como resultado, a perder cerca de 22% do empuxo do motor. Devo admitir que não concordo totalmente com a fundamentação das estimativas numéricas desta versão, em particular, com a estimativa da contribuição da troca de calor radiante do vapor de água na câmara do motor F-1, mas gostaria de observar que há, sem dúvida, um grão comum nessas hipóteses. Só eu justificaria muito mais fácil e um pouco do outro lado.
Deixando por algum tempo as questões de instabilidades de combustão e o problema da detonação de cachos de combustível em uma grande câmara de combustão, eu gostaria de falar sobre as propriedades condutoras de calor das câmaras de combustão e peças do bico de um motor de propelente líquido usando exemplos qualitativos. Não foi em vão que mencionei que as câmaras soviéticas de motores de foguetes clássicos como RD-107 e RD-108 eram feitas de bronze de cromo especial (e todas as ligas de cobre têm excelente condutividade térmica), então mesmo uma parede muito espessa transferia calor de forma confiável para o querosene em fluxo. O níquel e o aço têm uma condutividade térmica muito mais baixa, então, todas as outras coisas sendo iguais, eles são projetados para um fluxo de calor mais baixo por unidade de área de superfície. A parede da câmara de combustão opera sob cargas térmicas impensáveis: de um lado, gás quente com temperatura de 3500K, de outro, o querosene flui com temperatura dez vezes menor. Se o calor na forma de transferência convectiva (contato) e na forma de um fluxo radiante, que cai em cada centímetro quadrado da parede da câmara, não for removido e "transferido" para o fluido de arrefecimento (querosene), então a temperatura da parede começará a subir (até a temperatura do gás), e o metal derreterá facilmente.
Por sua vez, a magnitude do fluxo de calor é determinada tanto pela temperatura do gás quanto por sua pressão (densidade do gás). Obviamente, a temperatura de combustão é determinada pela química do processo e, de fato, para a maioria dos motores a querosene de propelente líquido, ela difere em não mais do que 5-7%. A pressão é outra questão - o gás pode ser quente, mas sua densidade será baixa e o fluxo de calor será pequeno. Em todos os primeiros motores de foguete a querosene soviéticos sem refrigeração de cortina grave por injeção de líquido na zona da parede (exceto para a zona da cabeça do motor), a pressão na câmara variou de 52 a 60 atmosferas. Todos os primeiros motores de foguete a querosene americanos, criados por diferentes empresas (!), Como o LR87-3 da empresa Aerojet com um impulso de 73 toneladas para o foguete Titan-1 tinha uma pressão operacional de apenas 40 atm, e seu irmão gêmeo LR79-7 com um impulso de 75 toneladas,criado pelos competidores mais ferrenhos de "Rocketdyne" para mísseis do tipo "Delta", tinha uma pressão operacional de até 41 atm!
Outra série bem conhecida de motores LR89 do mesmo Rocketdyne para a família de mísseis do tipo Atlas contentava-se com apenas 42 atmosferas na câmara, que no início dos anos 90 havia sido trazida a um nível de apenas 48 atmosferas. O leitor, é claro, pode duvidar da existência de uma conexão entre o projeto tubular das câmaras dos motores de foguetes de propelente líquido americanos e seus parâmetros operacionais. Mas aqui está o paradoxo - o mesmo LR87-5 sem alterar a câmara e o bico, após substituir os componentes do querosene e oxigênio por aerosina-50 e tetróxido de nitrogênio, foi operado com sucesso a uma pressão de 54 atm e no modelo LR87-11 a pressão foi trazida para 59 atm! Mesmos tubos, mesma câmera, mas qual é a diferença? A diferença é simples: em primeiro lugar, a aerosina-50 (uma mistura de heptil e hidrazina) em tetróxido de nitrogênio queima a uma temperatura algumas centenas de graus mais baixa,e em segundo lugar, a hidrazina e seus derivados têm melhores propriedades de resfriamento do que o querosene.
Para falar a verdade, de todos os componentes do combustível usados na astronáutica, o querosene está em último lugar como refrigerante. Se alguém estiver interessado em motores de foguete de propelente líquido soviéticos com uma pressão além de 100 atm na câmara, explicarei uma coisa simples: lá, além do resfriamento de fluxo, há mais duas ou três correias de resfriamento de cortina por injeção direta de combustível na camada da parede. Só que é possível organizar as correias de injeção de combustível em um invólucro de folha, mas não em uma câmara tubular! A própria estrutura tubular funciona como um obstáculo. Tendo completado toda essa longa excursão, o leitor se intrigou com um fato banal: no motor "tubular" F-1, uma pressão de 70 atmosferas teria sido realizada! O problema é que todas as câmaras tubulares feitas de níquel e aço com mais de 40 a 48 atm naquela época simplesmente não podiam ser realizadas. Caso contrário, os americanos teriam forçado todos os seus motores de foguete a querosene há muito tempo,que, de acordo com o nível tecnológico, se manteve no patamar de 40-50 anos atrás. No entanto, tentarei dedicar um artigo especial separado a esse aspecto de alguma forma.
Prevejo (de antemão) um argumento desse tipo: com um aumento linear no tamanho do motor, sua superfície cresce em um quadrado e seu volume em um cubo. Digamos que a dimensão linear dobre, a área de superfície do motor quadruplique e o volume cresça oito vezes. E ótimo! O que se segue disso? O fato é que o fluxo de calor radiante é determinado pela superfície emissora do gás, e não por seu volume (a luminosidade, em princípio, é definida como a potência irradiada por uma área unitária), também com o fluxo de calor convectivo - é determinado pela área de superfície da câmara, não seu volume. A única coisa que está crescendo em nosso país é a proporção específica de querosene, que pode ser usada para resfriar uma unidade de área da parede da câmara. Mas o problema é - mesmo se bombearmos duas vezes mais querosene, a capacidade de resfriamento da própria parede não aumentará com isso, e não será capaz de fornecer mais calor. Além disso, nenhum resfriamento regenerativo de motores de propelente líquido a querosene é, em princípio, capaz de remover todos os fluxos de calor do corpo sem usar o resfriamento de cortina já mencionado por injeção direta na camada de parede, que (devido à natureza tubular da câmara) não pode ser organizada, exceto perto da cabeça.
Se assim não fosse, agora os RD-180s soviéticos (russos) com uma pressão de 250 atm em uma câmara com uma capa de cromo-bronze e uma cortina de resfriamento de várias camadas não seriam usados no American Atlas, mas pelo contrário - em nosso Soyuz e "Prótons" seriam monstros tubulares de níquel licenciados, como F-1 e outros como eles. Portanto, com base no acima exposto, o empuxo do motor de foguete F-1 deve ser "sequestrado" proporcionalmente ao nível de pressão de operação de 40..48 atm ou 30..40% do valor nominal, ou seja, ao nível de 380..460 toneladas perto do solo, o que reduz drasticamente a massa total estimada do foguete Saturno-5 em mais de uma vez e meia! Seguindo nessa direção, e comparando essa hipótese com o estudo dos cinejornais do vôo "Saturno-5", S. Pokrovsky chegou à conclusão,que a natureza das ondas de choque supersônicas indica uma subvelocidade significativa na seção de operação do primeiro estágio, o que confirma o empuxo insuficiente dos motores e um fornecimento de combustível significativamente reduzido. E embora seja possível uma disputa sobre as estimativas da velocidade de vôo real do foguete Saturno-5, uma coisa é certa - seu primeiro estágio foi significativamente (talvez duas vezes) mais leve do que a versão canônica, caso contrário, este projeto nunca teria sido capaz de se separar da plataforma de lançamento.
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