Корабль
Что требуется от космического корабля, который хотят запустить в самую дальнюю задницу мира? Минимальная масса. Это в принципе общий принцип аэрокосмической техники, но в нашем случае он особенно значителен. Ведь ради каждого лишнего килограмма, во-первых, надо строить более мощные двигатели, а во-вторых, брать с собой больше топлива. Причём второе даже более серьёзно.
Тут следует вернуться немного назад, к траектории. По сути вся механика полёта любого корабля с ЖРД строится на переходе с одной орбиты на другую, а переход осуществляется с помощью придания импульса. Вылез на опорную орбиту — включил двигатели — переехал на другую. Потом на третью. И так далее, вплоть до третьей космической скорости.
Другими словами, чтобы перекинуть корабль на новую траекторию, нужно придать ему — или забрать — некоторую энергию. Кинетическая энергия же прямо пропорциональна масса. В два раза больше массы — нужно в два раза больше энергии, и, соответственно, топлива. А поскольку топливо тоже что-то весит, линейная зависит превращается в экспоненциальную, то есть чем больше корабль, тем больше топлива он несёт, а топливо требует ещё топлива, и так далее.
Короче, снижать массу — первостепенная задача. Поэтому резали буквально всё, что могли. Именно ради максимального облегчения конструкции инженеры NASA придумали сделать давление внутри равным всего 0,3 атмосферы, а чтобы астронавты не позадыхались, дышать им пришлось чистым кислородом. В конечном итоге, однако, минусы такого подхода оказались слишком велики, и после «Аполлонов» американцы перешли на обычный состав атмосферы.
Влияние парадигмы минимума массы можно увидеть вообще во всей конструкции корабля. Вот его схема.
«Двигательный отсек» — это так называемый сервисный модуль, по сути, топливный бак с двигателями. Непосредственно старт с опорной орбиты к Луне осуществлялся третьей ступенью «Сатурна», а вот потом уже торможение для выхода на окололунную орбиту и полёт обратно проводил именно он. Перед входом в атмосферу Земли он отваливался, чтобы не мешать приземляться.
Отсек экипажа — это командный модуль. Выглядел он как коническая бочка. Именно в нём куковали весь полёт астронавты, переходя в лунный модуль только при необходимости (ну там, высадка, перестыковка, бабахнувший кислородный баллон и так далее).
Взлётная ступень — основная часть лунного модуля. В ней имелись собственные системы жизнеобеспечения, генерации энергии и так далее. Взлётной она называется потому, что оставляет на Луне посадочную ступень (оранжевые «ноги») и улетает в небеса уже в виде картошки, а не хоть какого-то подобия космического аппарата.
Видите, как корабль постепенно худеет по мере того, как выполняет свои задачи? Вот схема «Сатурна-5».
И из всего этого массива только вон та пирамидка под номером 2 возвращается на Землю в целости. Всё остальное либо падает в океан, либо сгорает в атмосфере, либо замусоривает Луну.
Весь процесс выглядел так: сначала по мере выгорания топлива отваливаются первая (11) и вторая (9) ступени Сатурна-5, а попутно ещё и система аварийного спасения (1). Затем уже на опорной орбите третья ступень (7) сообщает кораблю импульс. Сервисный модуль (3) переворачивается и стыкуется с лунным модулем (4), трансформируясь в то, что на первой схеме, после чего отделяется от третьей ступени и сбрасывает мусор. Далее уже у Луны он переходит на орбиту около неё, лунный модуль отваливается и садится на Луну. После того, как все задачи на поверхности выполнены, «картошка» (4) взлетает, оставляя посадочную платформу (5) на поверхности, и стыкуется с командным модулем. Астронавты переносят туда научный хабар и перелезают сами, после чего отправляют «картошку» на последнее свидание с Луной. Уже на околоземной орбите сервисный модуль в последний раз замедляет полёт, сводя «Аполлон» вниз, а сам отваливается и сгорает в атмосфере.
Естественно, в таких условиях свободного пространства у астронавтов было минимум. Даже гадить им приходилось в специальные пластиковые пакеты, которые следовало приклеить к заднице, справить туда нужду, затем забросить внутрь дезинфицирующее средство и заклеить (и таки да, это тоже были наработки «Джемини»). Приводило это примерно к таким ситуациям: