История на Лунната и Марсианската програма: Каруцата преди коня

До 1960 година нито САЩ, нито СССР са били осъществили първия полет на човек в космоса. Независимо от това междупланетната програма постепенно приела своята окончателна форма за 60-те години. До август месец същата година в Лабораторията за реактивно движение на НАСА започнало проучването на план за междупланетен кораб на име Маринър Б с цел да изследва планетите Марс и Венера. Но през това време лунните проекти на НАСА стояли на преден план, а междупланетните – на заден. Само че разработката на космически кораб представлява само част от работата, която трябва да се свърши, за да има успешно междупланетно приключение.

Защото за да се изведе корабът на път към Луната, респ. към междупланетна траектория, той има нужда от надеждна ракета. Всъщност възможностите на ракетите и тяхната надеждност предопределят типа на космическия кораб. А липсата на надеждни ракети с достатъчна товароподемност е проваляла опитите на НАСА от самото начало. Очевидно плановете за космически кораби изпреварвали възможностите на ракетите. Затова добре е да озаглавим тази първа статия „Каруцата преди коня“.

Лунният проект Пайъниър е бил одобрен през 1958 година и трябвало да осъществи първото посещение на Луната в историята на човечеството. Вместо това на 17 август 1958 година ракетата Тор-Ейбъл експлодира 77 секунди след изстрелването и наместо успешен старт се получава скъпо шоу с фойерверки. На 11 октомври същата година е изстрелян Пайъниър 1, но втората степен на ракетата се изключва по-рано от очакваното и корабът не може да набере достатъчно скорост. След 115 000 километра пътешествие в космоса и 43 часа след старта сондата изгаря в атмосферата. Пайъниър 2 е още едно разочарование, когато третата степен на ракетата не успява да се запали по време на изстрелването си един месец по-късно след провала на Пайъниър 1. Пайъниър 3 излита на 6 декември 1958 година но 38 часа по-късно се завръща в земната атмосфера вместо да поеме курс към Луната.

Единствено Пайъниър 4 е изстрелян успешно на 3 март 1959 г., но той прелита на по-далечно разстояние от Луната от очакваното и инструментите му не могат да функционират правилно. През това време руските безпилотни космически кораби Луна 1, Луна 2 и Луна 3, изстреляни до края на 1959 година, успешно изпълняват своите мисии. Луна 1 прелита около Луната, Луна 2 извършва първото в историята на човечеството твърдо кацане върху друго небесно тяло, а Луна 3 изпраща снимки от обратната страна на Луната. Пълен провал за САЩ на този етап.

През ноември 1959 година шеста сонда от серията Пайъниър се проваля. През 1960 година още два Пайъниъра не успяват и проектът умира. Следващата програма на САЩ е Рейнджър.


РЕКЛАМА:

***

Космическите кораби Рейднжър имали за задача да направят снимки на Луната и след това да се разбият върху повърхността й. Те са били кандидати за ракетата Атлас-Вега. Атлас всъщност представлявала междуконтинентална балистична ракета, разработена от Дженерал Дайнемикс Естрънотикс, била е избрана за първите хора в космоса и първите междупланетни мисии и е имало много причини за този избор. Ако Атлас може да се използва за тези цели, а Тор – за изстрелването на леки сателити, тогава много от парите биха били спестени и използвани за финансирането на големи ракети за пилотирани лунни мисии. Тогава НАСА би могла да купува ракети Атлас от Еър Форс, било то за междупланетни мисии, било то за пилотирани кораби в околоземна орбита.

Както е била предвидена през 1958 година, три основни елемента съставяли Атлас-Вега: самата ракета Атлас за първа степен, модифициран двигател Вангард за втора степен и Вега – трета степен, изцяло нов двигател, разработен от Лабораторията за реактивно движение. Тази трета степен Вега е трябвало да ускорява кораба към междупланетна траектория. Считало се, че ракетата може да прати 360 килограма към Луната. Първият полет на Атлас-Вега е бил предвиден за есента на 1960 година.

На 17 септември 1958 година представители на НАСА, Еър Форс и АРПА се съгласяват, че разработката на подвижни и мощни ракети е много важна цел. Но докато НАСА иска първата ракета да бъде Атлас-Вега, Еър Форс харесват по-малката Атлас-Аджена. И тъй като нито една ракета не удовлетворява напълно и двете организации, НАСА и Еър Форс решават да тръгнат по различни пътища. И двете одобряват разработката на Атлас-Центавър, високоенергийна ракета за използване в бъдещето, но единствено НАСА се съгласява за по-голямата Сатурн.

 

Vega flyby concept

Изглед от марсианската луна Деймос според план през 1959 година. Тя показва Марс в далечината и сонда от типа Вега. Снимката е взета от сайта на НАСА 

Вега е първия елемент в плановете на НАСА за „Национална програма за космически ракети“, документ, изпратен към президента Айзенхауър в началото на 1959 година. Според този документ четири ракети подлежат на разработка: Атлас-Вега, Атлас-Центавър, Сатурн 1 и Нова (впоследствие заменена от Сатурн 5). НАСА се свързва с няколко организации, вкл. Лабораторията за реактивно движение, за разработката на 8 ракети Вега, която е била предвиждана за полети до Луната на Рейнджър и мисия до Марс през 1960 г. За да се изпрати кораб към Марс, трябва „достатъчна възможност за навигация и достатъчно инструменти, за да изпращат информация към Земята, и затова ние трябва да разработим кораб поне 450 кг“ според думите на Роузън, шеф на програмата за разработка на ракети към НАСА. И Вега била първата подобна ракета с възможността за тази цел.

Обаче Атлас-Вега никога нямала шанса да лети към Луната или планетите, защото конкурент попречил на това. През 1959 година започва разработката на Атлас-Аджена Б, която почти незабавно измества Атлас-Вега.

НАСА започва проучване на двете ракети – Атлас-Аджена и Атлас-Вега през пролетта на 1959 година и Лайсъновият комитет нарежда през юли незабавен преглед на двете системи. Комитетът и НАСА единодушно решават: един от двата проекта трябва да бъде спрян в полза на другия. Тъй като НАСА не е в позиция да изисква от Еър Форс спирането на разработката на Аджена-Б, агенцията отстъпва. На 7 декември директорът на Лабораторията за реактивно движение получава телефонно обаждане. Цялата работа по ракетата Вега трябва да спре незабавно.

Гленан и екипът в щаба на НАСА се объркват от спирането на Вега. Двойният проект струвал на НАСА 17 милиона долара, а спирането на Вега означавало, че агенцията е зависима от нови ракети на Еър Форс. Лабораторията за реактивно движение е нещастна от това решение, но е окончателно поразена, като разбира за 10-годишния план на НАСА, който твърдо акцентира върху Лунните, а не върху междупланетните изследвания. Но въпреки че спирането на Вега би означавало преориентация на работата в Лабораторията, Хорнър (младши администратор на НАСА) вярвал, че решението ще позволи на агенцията да постигне дългосрочните си планове. Всеки център на НАСА се е разглеждал като „огромна функционална отговорна единица“. Сградата в Хънсвил под ръководството на Фон Браун била отговорна за разработка на ракетите и съпътстващите ги инструменти. Разработката на лунните и междупланетните кораби станала задача на Лабораторията за реактивно движение.

И така, Лабораторията става отговорна за планирането на мисиите, разработката на космическите кораби, експериментите, операции на мисиите, анализиране на резултатите и публикация на резултати от мисиите.

През декември Силвърщайн скицира за Лабораторията плановете на агенцията за следващите три години. Малко по-рано Лунната научна група на НАСА с Робърт Джастроу се среща да обсъди възможностите за лунните изследвания. Много учени са съгласни че логичната първа стъпка трябва да е твърдо лунно кацане (разбиване). Снимки с висока разделителна способност преди разбиването биха били много важни. Седем полета се планират за 1962 година. Първите пет трябва да бъдат изстреляни от Атлас-Аджена Б за „лунно разузнаване“, други два трябва да бъдат изпратени от Атлас-Центавър към Марс и Венера през 1962 г. И така, през декември няколко учени се събират в Калифорния, за да дискутират как тези проекти се вписват в дългосрочните планове на НАСА. Крокър обяснява, че разработката трябва да започне върху четири различни космически кораба:

  1. Кораб, който трябва да лети с Аджена за лунни цели;
  2. Кораб, който трябва да лети с Центавър за лунни и планетни мисии с вероятна възможност за меко кацане;
  3. Кораб, който трябва да лети с ракета Сатурн по междупланетна траектория (проекта Вояджър);
  4. Кораб за осъществяване на безпилотни транслунни мисии и връщане, което би довело до вероятна модификация за пилотирани лунни мисии.

Както са наредили от главното ръководство на НАСА, Лабораторията за реактивно движение се концентрира върху мисия с разбиване върху Луната, но въпросът с Атлас-Центавър – ракетата на бъдещето, е много притеснителен. НАСА се надява, че сондите Сървеър (първите планирани за Атлас-Центавър) биха били огромна крачка в лунните изследвания, тъй като те трябва да кацнат меко на Луната. Инструментите на Сървеър биха доставили данните, които са необходими за по-сложни безпилотни и пилотирани лунни мисии.

Маринър, вторият космически кораб, предвиждан за Атлас-Центавър, трябва да лети към Венера и Марс. Два типа Маринър са планирани – Маринър А, който просто трябва да облети тези планети, и Маринър Б, който трябва да освободи спускаема капсула към тези планети, докато основният кораб-майка прелита.

По-късно през 1960 година два мощни кораба – Проспектър и Вояджър, на върха на мощни ракети Сатурн трябва да разширят възможностите на планетните и лунните изследвания още повече. Вояджър трябвало да установи мощни марсоходи, като цяло това са много амбициозни проекти за далечното бъдеще. Сега НАСА трябва да се концентрира върху Сървеър и Маринър. Все пак проблемите с Центавър биха засегнали много сериозно плановете.

Един от най-ранните планове за безпилотна сонда до Марс бил базиран на ракета Атлас-Центавър. Още през 1956 година Крафт Ерик от Дженерал Дайнемикс започва да проучва планове за високоенергийни втори степени, които да се използват за ракетата Атлас. Той е изучава кислород-водород степени за максимално оползотворяване на товароподемността в зависимост от тягата. Три основни мисии би могла да осъществява подобна ракета:

  1. Изкуствени спътници с орбитален период 8, 12, 24 часа за глобална комуникация.
  2. Изстрелване на безпилотни кораби до Лунната повърхност и до Луната и Марс.
  3. Установяване на малка орбитална лаборатория с екипаж от трима като подготовка за бъдещи пилотирани мисии в дълбокия космос

Поради много причини Ерик и неговите подчинени избират 13 500 килограма за теглото на тази нова степен. Това е близо до лимита, който Атлас може да извежда в орбита, а степента с подобно тегло би имала почти същия диаметър като Атлас. До октомври 1957 година прототипите на Атлас-Центавър са готови и Ерик отнася документите към АРПА. Агенцията се интригува и окуражава екипа на Ерик да направи план за ракета, която да използва два Прат&Уитни помпени двигателя. На тази основа Дженерал Дайнемикс прави предложение за мисия до Марс през 1958 година.

Мисията до Марс би имала изключително важно значение при разработката на тези планове. Планетарните прозорци се отварят на всеки две години, а някои стартови прозорци са по-благоприятни от други. Това ще рече, че при тези благоприятни прозорци една и съща ракета може през годините да изстрелва по-тежки или по-леки космически апарати. Освен ако ракетата не е изключително мощна, веднъж щом стартовият прозорец е пропуснат, геометрията между Земята и Марс диктува отлагане на полета за две години. Разделянето между Земята и Марс по времето на най-голямото сближение варира от 55 милиона до 102 милиона километра през цикъл, дълъг 16 години. Така например най-благоприятната опозиция между 1970 и 1975 година била през 1971 година, когато двете планети били на разстояние близо 55,8 милиона километра. Ерик през 1958 година е целял изстрелване през 1964 година с посещение на космическия апарат през 1965.

На 28 август 1958 година АРПА изисква от Еър Форс да преразгледа договора с Дженерал Дайнемикс за разработката на горна степен на Атлас, която да се задвижва от водород и кислород. Резултантната ракета би се разглеждала като „космически камион“, запълвайки празнината между по-малко мощната Атлас-Аджена и много по-големите ракети на бъдещето. Въпреки че специфични мисии още не били определени, първият тестов полет се предвижда за януари 1961 година, само 26 месеца след подписването на договора с Дженерал Дайнемикс.

През 1960 година НАСА и Лабораторията за реактивно движение започват да проучват най-подходящата конфигурация за първите мисии до Венера и Марс. На 8 юли екип от Лабораторията дава на администратор Гленан презентация от шест части по въпроса. Робърт Парк отбелязва, че късните прозорци през 1960 към Марс и ранните през 1961 година към Венера трябва да бъдат игнорирани, тъй като НАСА не може да се възползва от тях. Но все пак така до 1970 година остават точно 5 възможности да се изстрелва към Марс и 4 да се изстрелва към Венера. За да може НАСА най-добре да се възползва от тях, правилният ред за типа на космически кораби е: 1. планетарно облитане, 2. навлизане в орбита и 3. кацане на повърхността на планетата. Тъй като Атлас-Центавър не може да изведе планетни орбитални апарати (ретроракетите им означават много маса), Лабораторията за реактивно движение поискала Атлас-Центавър за мисии, които ще облитат, но през 1965 година Сатурн ще бъде използвана за орбитални апарати, като апогеят би бил кацане на планетите през 1967 година.

Ранните облитания са важни, защото те биха изпратили информация за атмосферата и топографията, което от своя страна би повлияло на бъдещите спускаеми апарати. От гледна точка на Лабораторията най-благоприятни за тази цел са прозорците през 1964 година за Марс и Венера. Изключително сдържано Парк съобщава на Гленан, че след първите пет сонди от серията Рейнджър за Луната планетната програма ще заеме голяма част от активността на Лабораторията.

Източник: История към НАСА

http://www.space-bg.org/

http://www.cosmos.1.bg/

 


Европейска нощ на учените 2022 г.: