Однако идеальное решение задачи управления, состоящее в том, чтобы по существующим начальным и желаемым конечным условиям определить оптимальную траекторию и управлять направлением тяги так, чтобы эту оптимальную траекторию реализовать, оказалось непрактичным.
Поэтому методом вариационного исчисления заранее определяют семейство ожидаемых для данного объекта и данного этапа полета траекторий. Для решения задачи управления применяют численные методы криволинейной аппроксимации. Управляющие команды и момент отключения двигателя вычисляются как полиномы координат положения, скорости, ускорения и времени.
В плотных слоях атмосферы основная задача управления полетом ракеты-носителя Saturn V заключается в стабилизации, уменьшении нагрузок на упругую и аэродинамически неустойчивую ракету, никаких компенсаций возмущений отклонением вектора тяги не производится, чтобы не тормозить ракету. На этапе работы первой ступени S-IC осуществляется гравитационный поворот и программа управления вычисляется как полином только времени. За пределом плотных слоев атмосферы после сброса системы аварийного спасения во время работы ступеней S-II и S-IVB главной задачей управления является точное выполнение требуемых параметров полета в конце активного участка траектории. Полет ракеты осуществляется по оптимальной траектории, требующей минимального расхода топлива, управляющие команды вычисляются итерационным методом.
Результаты полетов к Луне кораблей Apollo-8, 10, 11…17 доказывают что такими методами управления достигается хорошая прицельная точность траектории полета к Луне, не требующая дополнительной коррекции, кроме специальной для превращения траектории свободного возвращения в гибридную.
Большинство орбитальных маневров корабля Apollo – зывод на орбиту ИСЛ, переход на круговую орбиту ИСЛ и на траекторию снижения на Луну, а также переход с орбиты ИСЛ на траекторию возвращения к Земле и коррекция траектории – выполняются на основе принципа об импульсном изменении скорости, считая начальную и конечную орбиты коническими сечениями. Такой принцип управления упрощает расчет и выполнение маневра.
10. Все без исключения осуществленные посадки лунного корабля на Луну доказали, что только ручное пилотирование кораблем может обеспечить на последних этапах выбор места посадки и надежную и безопасную посадку на Луну.
11. Разработанный метод осуществления посадки лунного корабля с двумя коридорами входа при параметрах полета в дальнем коридоре (высота над поверхностью Луны 2,3 км., горизонтальная скорость 550 км/ч, вертикальная скорость 45 м/сек) и в ближнем коридоре (высота 150 м, скорость по траектории 74 км/ч) делает управление заходом на посадку лунного корабля похожим на управление самолетом, а вертикальное прилунение похоже на посадку вертолета. При таких летных характеристиках лунного корабля можно, по-видимому, считать пилотирование при посадке на Луну не сложным. Единственным фактором, затрудняющим посадку, является облако лунной пыли, поднимаемое струёй выхлопных газов из ЖРД, и посадку приходится осуществлять с высоты ~30 м «вслепую», по приборам.
12. Лунный скафандр оказался недостаточно совершенным и требует доработки. Он имеет ограниченную подвижность, ненадежные соединения гермошлема и перчаток с оболочкой, допускающие утечку кислорода.
13. Действительная надежность, безопасность экипажа и вероятность выполнения полета космической системы Saturn V Apollo оказались ниже требуемых проектом безопасности экипажа 0,999 и вероятности осуществления полета 0,964.
14. Пилотируемые полеты на Луну, осуществляемые с помощью баллистической ракетной техники одноразового использования, требуют больших затрат. В Space Letter NASA от 1 сентября 1970 г. сообщалось, что «Первая посадка на Луну по программе Apollo корабля Apollo-11 обошлась в 19,3 млрд. долл, каждый следующий полет стоит 2 млрд. долл » По сравнению с финансовыми затратами на полеты результаты, полученные космогонической наукой, относительно невелики, никаких крупных открытий, позволяющих создать новую теорию происхождения Луны, Земли или Солнечной системы, пока не сделано.
15. Полеты на Луну по программе Apollo доказали, что человек может летать в Дальний космос и на Луну, жить на Луне и работать, заниматься научными исследованиями и путешествовать по Луне пешком и на луноходе.
16. Современная космическая техника одноразового использования тормозит дальнейшее развитие космонавтики, так как потребное финансирование на перспективные программы превосходит возможности бюджетных ассигнований.
17. Космическая стратегия США основывается на создании новой космической техники многоразового использования, которая будет экономически более эффективной, более надежной и безопасной. Главным элементом новой техники будет орбитальный самолет который положит начало возникновению космической авиации.
18. Космическая авиация это ключ к дальнейшему прогрессу космонавтики. Космическая авиация сделает космические полеты, по принципам и эксплуатации близкими к полетам транспортной авиации. Космические полеты станут частыми и регулярными, с большим числом пассажиров, безопасными, надежными и дешевыми.
19. Создание орбитального самолета в связи с завершением программы Apollo стало главной национальной космической программой США.
Заключение
В 1972 г. исполнилось 15 лет со дня запуска Советским Союзом первого в мире искусственного спутника Земли.
Полет Юрия Алексеевича Гагарина, открывший дорогу человеку в космическое пространство, является поворотным пунктом в истории цивилизации, с этого момента началось завоевание человеком космических пространств Вселенной.
Полеты американских астронавтов на Луну по программе Apollo доказали, что человек может жить и работать в Дальнем космосе и на Луне.
Теперь нельзя сомневаться в осуществлении предвидения К. Э. Циолковского, что «Человечество ....сначала робко проникнет за пределы атмосферы, а затем завоюет себе все околосолнечное пространство».
Однако современная космическая техника одноразового использования, с помощью которой были сделаны первые успехи в завоевании космического пространства, тормозит дальнейшее развитие космонавтики.
Большая долговременная орбитальная космическая станция не может быть эффективно использована, если ее обеспечение будет базироваться на баллистической технике.
Поэтому должна быть создана новая космическая техника, основанная на фундаментальном изменении принципов космического полета, экономически более эффективная, могущая обеспечить многократные и регулярные, безопасные, надежные и дешевые космические полеты.
В связи с окончанием программы Apollo главной задачей в области перспективного развития космонавтики становится создание космической транспортной системы многократного применения – орбитального самолета для челночных полетов Земля – Орбитальная станция – Земля.
Полеты первого варианта такой системы NASA планирует начать в 1976 г.
