Правда о лунной ракете Сатурн-5 (критика домыслов д.ф.-м.н. Попова)

image
консервная банка без экипажа, которая после взлета падала в океан (по мнению А.И. Попова)

«Против глупости сами Боги бороться бессильны!»
Фридрих Шиллер

Неутомимый борец с историей программы «Аполлон», доктор физ-мат наук А.И. Попов в 2012 написал статью «Краткая история американской лунной ракеты» extremal-mechanics.org/wp-content/uploads/2017/12/Hist.pdf, в которой попытался доказать, что ракета Сатурн-5 не отправляла к Луне ни один из Аполлонов 8,10,11,12,13,14,15,16,17. По его мнению, Лунной Одиссеи 1968 не было вообще! Некоторые домыслы из статьи Попова выглядят довольно убедительно, а его докторская степень по физике вдохновляет сторонников лунной конспирологии (в дальнейшем «луноборцев»), которые в России составляют уже подавляющее большинство, а в мире их число растет эпидемически. При этом луноборцы, как правило, не сомневаются в программе Аполлон… поскольку они «точно знают», что США сняли ее в Голливуде и навязали человечеству при соучастии СССР.

Статья «Краткая история американской лунной ракеты» состоит из 5-ти независимых разделов и заключения о том, что Сатурн-5 не только никогда не отправлял людей к Луне, но даже на околоземную орбиту был не способен вывести ни грамма груза. Все заявления А.И. Попова разделены на основные тезисы, которые тщательно рассмотрены по одному. Скучно не будет.

Тезис 1. 21.12.1968 Аполлон-8 отправился в первый пилотируемый полет к Луне после второго по счету испытания ракеты Сатурн-5, которое оказалось провальным (4.04.1968 с беспилотным кораблем Аполлон-6). На такую авантюру, на самом деле, НАСА никогда бы не пошло. Следовательно, Аполлон-8 никуда не летал кроме Атлантики (без экипажа), со всеми вытекающими отсюда последствиями для лунной программы в целом.

Опровержение. Начнем с того, что провал этого испытания является оценочным суждением Попова. Полет прошел неудачно, но, тем не менее, Аполлон-6 выполнил довольно насыщенную программу тестов. Несмотря на проблемы с двигателями 2-й ступени (два из пяти преждевременно отключились), корабль вышел на низкую околоземную орбиту и сделал 2 витка. Затем, попытавшись выйти на траекторию к Луне и не сумев вторично включить двигатель 3-й ступени, Аполлон-6 избавился от нее и использовал собственный мотор. Однако топлива уже не хватило, и корабль сумел лишь выйти на высокоэллиптическую орбиту с апогеем 22.2 тыс. км. Затем он вошел в атмосферу на скорости около 10 км/сек и благополучно приземлился, отклонившись от расчетной точки всего на 90 км. И где здесь провал испытания?

Напротив, Сатурн-5 показал себя очень надежной ракетой! Даже «потеряв» два двигателя второй ступени из пяти, он сумел вывести Аполлон-6 с 3-й ступенью на околоземную орбиту. Более того, ракета выдержала вибрации и продольные колебания корпуса при старте (осцилляции), которые превышали нормативные значения. Последовавшая за этим проблема с вторым включением двигателя 3-й ступени могла быть связана со сбоем компьютера или автоматики. Вполне возможно, что экипаж сумел бы устранить ее.

Таким образом, этот полет не только выявил неполадки в системе управления двигателями, но и продемонстрировал надежность системы Сатурн-5-Аполлон. Руководство НАСА, очевидно, почувствовало уверенность в том, что катастрофы не произойдет, даже если что-то пойдет не так. Если причины сбоев оказались легко устранимыми, то не было необходимости терять дорогой Сатурн-5 для еще одной проверки.

Стоит упредить попытки луноборцев оспаривать последнее утверждение тем, что у НАСА мол осталось три Сатурна-5, поэтому был запас для испытаний. Такого запаса не было, поскольку все 3 оставшихся ракеты планировались для лунных экспедиций. Всего предполагалось совершить 10 высадок на Луну. Но полет Аполлона-13 стал аварийным, а после 6-й по счету высадки Аполлона-17 было принято решение прекратить программу. Связанное как с желанием сэкономить расходы при отсутствии необходимости в продолжении исследований (Луна оказалась проще, чем думали — полностью мертвый мир без тектонической активности и признаков полезных ископаемых), так и с нежеланием дальше испытывать судьбу на катастрофу, о возможности которой напомнил Аполлон-13.

Важно заметить, что НАСА уделяло огромное внимание стендовым испытаниям двигателей и систем ракеты. Поэтому вполне возможно, что устранение неисправностей было проверено на Земле. Способность же Сатурна-5 уверенно летать была доказана испытаниями Аполлона-4 (9.11.1967) и Аполлона-6. Не стоит также забывать о том, что Сатурну-5 предшествовала целая линейка ракет семейства Сатурн, на которых отрабатывались отдельные системы и технологии. Лунная ракета не появилась на пустом месте!

Утверждение о том, что Аполлон-8 не мог отправится к Луне без проверки командного модуля на вход в атмосферу на 2-й космической скорости (11.2 км/сек — скорость возвращения с Луны) опровергается тем, что в ходе автоматического полета Аполлона-6 он благополучно вошел в атмосферу на 10 км/сек. Значит была уверенность в том, что еще 1 км/cек существенных проблем не добавит (на 20% возрастет нагрев, к примеру). К тому же НАСА очень спешило с первым полетом вокруг Луны и шло на разумный риск.

Кроме того, А.И. Попов умалчивает о том, что между Аполлонами 6 и 8 был пилотируемый полет Аполлона-7 (11.10.1968 — 22.10.1968). Он происходил на околоземной орбите, при этом были проверены все системы корабля и его взаимодействие с лунным модулем (в т.ч. стыковка — расстыковка). Но Аполлон-7 вывела в космос ракета Сатурн-1Б, а не Сатурн-5. Значит, этого было достаточно для проверки тех систем, которые дали сбой в полете Аполлона-6 (если не хватило стендовых испытаний).

Такое предположение весьма естественно, поскольку наиболее серьезные проблемы возникли с двигателями J-2 второй ступени, а этот ЖРД также установлен на 2-й ступени Сатурна-1Б. Кроме того, сбой в работе моторов Сатурна-5 мог быть связан с системой управления, которая находилась в Аполлоне. Тогда проверке подлежал не ракетоноситель, а корабль. Что, очевидно, и было сделано в длительном полете Аполлона-7.

Проблемы с выходом на траекторию к Луне, которые возникли 4.04.1968, вопреки пафосу Попова не были критичными, чтобы отказаться от запуска Аполлона-8 без проверки в испытательном полете. Если бы они повторились и экипаж Бормана не смог их исправить, пока корабль накручивал витки вокруг Земли, то они бы просто прекратили полет и вернулись на Землю.

Следует также иметь ввиду, что НАСА лихорадочно спешило. У них были обоснованные опасения, что русские раньше доберутся до Луны. Первая попытка запуска Советской лунной ракеты Н-1 произошла 21.02.1969, т.е., ровно через 2 месяца после старта Аполлона-8! До этого момента США могли только гадать о том, насколько СССР близок к цели. Вот почему у НАСА не было времени на еще один автоматический полет Сатурна-5, при отсутствии в этом критической необходимости, и через 2 месяца после возвращения на Землю Аполлона-7 астронавты Борман, Лоуэлл и Андерс отправились на свидание с Луной.

Таким образом, надутый домыслами пузырь лопнул при добросовестном анализе вопроса. Это относится ко всем фантазиям луноборцев, которые спешат выдать за разоблачения все, что им лично непонятно, а разбираться нет желания или не хватает образования.

Еще одно доказательство того, что лунные полеты снял Кубрик в Голливуде))

Затем А.И. Попов переходит к другим измышлениям:

«на фоне грандиозных успехов в Центре имени Маршалла (Хьюстон, Алабама), где создавался «Сатурн-5», произошли два странных и потому не очень афишируемых события.
В связи с выдающимися успехами в разработке ракеты «Сатурн-5» временно уволить 700 сотрудников Центра, а главного конструктора и директора Центра Вернера фон Брауна освободить от названных должностей на постоянной основе.

Для начала, в том самом 1968 году, — в котором провалились последние беспилотные испытания «Сатурна-5», — уведомления о «временном увольнении» получили семьсот сотрудников Центра. Прошло ещё 2 года. К январю 1970 года NASA сообщила уже о пяти успешных стартах пилотируемых кораблей «Аполлон» (от А-8 до А-12), и в основе всех этих успехов была ракета «Сатурн-5».

И в это самое время бессменный директор Центра, главный конструктор многих ракет и космических систем, главный конструктор ракеты «Сатурн-5» Вернер фон Браун (илл. 6) освобождается от должности и отстраняется от руководства ракетными разработками. И не «временно», а навсегда.»


Тезис 2. НАСА уволило более 700 немецких инженеров из команды фон-Брауна вместе с ним самим именно за то, что они не сумели сделать лунную ракету. Причем решение об увольнении было принято в 1968 году. А потом США принялись напропалую врать о полетах на Луну (и даже втянули в эту аферу, хотя и непонятно как, СССР).

Опровержение. Факт столь поспешного увольнения команды фон-Брауна совершенно очевиден: США хотели отмыть свой лунный триумф от связей с бывшими нацистами. Немцам сказали: «спасибо за отличную работу, ребята, но дальше мы обойдемся без вас, до свиданья!»

При этом Попов, как обычно, умолчал о важных фактах. Фон-Брауна хотя и отстранили от разработки ракет в 1970, но не уволили, а перевели на почетную должность зам. директора НАСА по планированию полётов, где он оставался до 1972. Потом ему нашли непыльную работу в космическом, но уже частом бизнесе. Более того, в 1969 создателя Сатурна-5 наградили медалью «За выдающуюся службу»— высшей наградой НАСА. Этот факт решительно противоречит домыслам о том, что фон-Брауна уволили за провал лунной ракеты.

А.И. Попов попытался опровергнуть этот довод следующим образом.

«Бытует объяснение такого завершения карьеры нацистским прошлым «ракетного барона». Оно, однако, явно притянуто — мнение американцев по поводу нацистской опасности от немецких учёных ясно выражено в инструкции руководителя операции «Скрепка»:  «Если они представляют для нас определённый научный интерес, то их политическое прошлое не играет никакой роли». 

К тому же, с 1945 года по 1970 прошло 25 лет. Дать гражданство, доверить управление главным ракетным конструкторским бюро страны, поручить разработку первого американского спутника и подготовку первого космонавта, а потом вдруг вспомнить про нацистское прошлое! — не дико ли это звучит?»


Нет, ничуть не дико! Если что-то здесь и притянуто (за уши), так это — операция «Скрепка», происходившая после окончания войны, т.е., за четверть века до полетов на Луну. США никогда не забывали о нацистском прошлом фон-Брауна и его сотрудников, но до поры до времени мирились с этим, т.к. нуждались в опытных немецких инженерах. После того, как они стали не нужны (Сатурн-5-Аполлон успешно слетал на Луну), от немцев поспешили избавиться. Более, чем логично! Но и это еще не все.

Уже в 1969 НАСА приступила к программе Спэйс-шаттл, которая должна была сделать космонавтику более дешевой, а также обеспечить решение военных задач. Например, «челноки» использовались для вывода крупногабаритных спутников радиолокационной разведки серии «Лакросс», которые на Титанах-4 или Сатурнах-1Б развернуть было невозможно. Шаттлы также могли применяться в качестве орбитальных бомбардировщиков и истребителей, в этом Союзы с ними не могли тягаться (вот почему в конце 80-х СССР создал многоразовый корабль Буран с аналогичными характеристиками и носитель Энергия под него, лишь немногим уступавший Сатурну-5).

Увольняя немцев НАСА осознанно шло на то, что продолжать эксплуатацию Сатурна-5 будет невозможно. Без людей, знающих все нюансы, чертежи мертвы! В свете программы Спэйс-шаттл Сатурн-5, разработанный для лунной гонки, был не нужен. Кроме того, эксплуатация столь мощной и большой ракеты для вывода кораблей на околоземную орбиту была делом не только дорогим, но и рискованным. Чего стоят одни только вибрации при старте, которыми «наслаждались» астронавты! Лунная гонка оправдывала такой риск, но рутинные полеты на орбиту — нет. Очевидно, что это также было причиной отказа от Сатурна-5.

Если рассуждать подобным параноидальным образом, то можно прийти к выводу, что и полетов шаттлов не было. Ведь США добровольно отказались от великолепных, намного опередивших свое время космических кораблей после двух катастроф на 135 успешных полетов + 5 испытательных, хотя и с большим числом жертв из-за большого экипажа (космический лайнер). Обе произошли из-за проблем с теплоизоляционным покрытием, которые наверняка были решаемы на уровне эксплуатационных правил.

Но в 2011 вашингтонская бюрократия зарезала эту программу, оставив США без пилотируемой космонавтики. Будущие разоблачители полетов шаттлов наверняка скажут: «не дико ли это звучит?» И это время не за горами, т.к. луноборцы во главе с д.ф.-м.н. Поповым уже дописались до того, что Джемини и Меркурий вовсе не летали на орбиту extremal-mechanics.org/archives/20712!

При этом стоит заметить, что отказ США от дальнейшего производства Сатурна-5 отнюдь не лишил их возможности отправлять астронавтов в космос, хотя активность НАСА в сфере пилотируемых полетов после лунной программы и до появления шаттлов (1981) резко снизилась. После 3-х доставок экипажей на станцию Скайлэб в 1973, осуществленных ракетами Сатутн-1Б, США приняли участие в совместном с СССР полете «Союз-Аполлон» (1975), где также применялся Сатурн-1Б. На фоне этого отказ от шаттлов выглядит довольно странно, мягко говоря. Есть о чем задуматься любителям переписывать историю в угоду политическим пристрастиям!

image Шаттл Дискавери (тоже падал в океан сразу после старта?)

Тезис 3. НАСА отказалась от производства ракет Сатурн-5, значит их никогда и не было в рабочем варианте.

Опровержение дано выше.

Тезис 4. Цитата из Попова:

«C 1976 года СССР практиковал участие иностранных космонавтов в полётах на кораблях «Союз». Только до 1986 года на «Союзах» летали 11 иностранных космонавтов.»

США на Аполлонах не катали никого из иностранцев, значит им не на чем было катать.

Эту глупость даже не хочется опровергать! Ну вот такая у НАСА всегда была позиция: «фиг вам, господа иностранцы, а не полеты в космос за счет американских налогоплательщиков!» У СССР была своя политика космической открытости, причем осуществлять ее он начал в 1976. Какое отношение это имеет к лунным полетам? США не собирались никому доказывать реальность Сатурна-5, катая на нем иностранных пассажиров. По мнению Попова это означает, что им было что скрывать — яркий пример извращенной логики луноборцев.

Прежде, чем двигаться дальше, стоит упомянуть «эксперта», которого представил в своей статье Попов. Некто Н.В. Лебедев, географ по образованию и геолог по профессии. По роду службы он соприкасался с испытаниями ракет. Ну и что? Домыслам этого уважаемого человека противостоит единое мнение всех космических специалистов СССР и РФ, в том числе космонавтов! Которые никогда не поддерживали бредни о лунном заговоре США, а многие активно их опровергали (например, Алексей Леонов и Георгий Гречко).

Тезис 5. Измерение скорости ракеты на 110 — 112 секундах полёта дает значение, которое слишком мало для выхода на околоземную орбиту. Следовательно, Аполлоны в космос не летали вообще.

Используя видео взлетающих Сатарнов-5 Попов пытался доказать, что ракета с Аполлоном-11 проходит перистые облака на высоте 8 км на 105-й секунде полета. Отсюда он сделал вывод о том, что скорость Сатурна-5 была заведомо недостаточной для выхода на орбиту. В глумливом тоне, который характерен для луноборцев, он называет Сатурн-5 летающей консервной банкой, которая вскоре после старта падала в Атлантический океан extremal-mechanics.org/wp-content/uploads/2017/12/110.pdf.

Опровержение. Я не поленился и просмотрел все документальные видео стартующих Сатурнов-5 с Аполлонами.

Apollo-4, 9.11.67 

Камера следит за взлетающей ракетой в течение 45 сек. Есть или нет облака на ее пути — разглядеть трудно.

Apollo-6, 4.04.68 


Облака разглядеть невозможно из-за плохого качества видео.

Apollo-8, 21.12.68 


Облака разглядеть невозможно из-за плохого качества видео.

Apollo-9, 3.03.69 


Облака разглядеть невозможно из-за плохого качества видео.

Apollo-10, 18.05.69 

Ракета покидает стартовый стол в 5:33 и хорошо видна среди облаков с 6:27 до 6:31.
Итого 55 сек до прохождения облаков, при этом не ясно, находится ли Сатурн-5 в толще облаков или выше ее. Съемка ведется камерой, расположенной ниже, поэтому возможно, что ракета видна сквозь облака дыма и пара, оставшиеся на ее пути. Дымка движется быстро, поэтому она находится близко к камере. Следовательно, либо камера находится среди облаков и тогда Сатурн-5 летит выше их, либо камера попала в след от ракеты, который кажется нам облаками.

В любом случае можно сделать вывод о том, что на интервале времени 6:27 до 6:31 мы видим ракету выше облаков. Ранее в 6:11 видно, что Сатурн-5 проходит сквозь облака. Сразу вслед за этим, в 6:17 — 6:19 слышна фраза о том, что ракета проходит облака. Таким образом, исходя из этого видео, Сатурн-5 прошел облака через 45 — 55 сек после старта.

Apollo-11, 16.07.69 

Художественно смонтированный ролик об историческом запуске Аполлона-11, где уход со стартового стола без малого 2 минуты мусолят со всех ракурсов и в замедленных повторах. Ракета начинает движение в 2:37 и до примерно 4:20 «топчется на месте» (конечно виртуально). Около 4:20 начинается собственно взлет. На интервале 5:20 — 5:30 видно, как Сатурн-5 проходит сквозь облака, т.е., время подъема до облаков снова близко к 60 сек. Опять же вопрос: облака это или след от самой ракеты, сквозь который ее наблюдают?

Вот оригинальное видео старта Apollo-11 

Подъем начинается в 6:12. На интервале 6:43 — 6:50 ракета проходит сквозь облака, т.е., через 30 — 40 секунд после старта. На интервале 7:05 — 7:15 снова видны облака, что соответствует сказанному выше о времени подъема до облаков не больше 60 сек. Опять же: это были облака или дымно-паровой след от ракеты? Если все же облака, то похоже на то, что Сатурн-5 находится выше их. Облака движутся быстро, значит они близко к камере. Соответственно, ракета намного выше облаков.

Apollo-12, 14.11.69 


Облака разглядеть невозможно из-за плохого качества видео. В основном показана анимация, сделанная об этом старте. Известно, что в Аполлон-12 попало 2 молнии при старте. Возможно, что отсутствие хорошего видео было связано с погодой.

Apollo-13, 11.04.70 


Облаков не видно. Подъем начинается в 1:44, на отметке 2:58, т.е., через 74 секунды появляется отметка высоты в 32,860 футов, что близко к 10 км. Это противоречит заявлению Попова о том, что Сатурн-5 был на высоте 8 км через 105 секунд после старта.

Apollo-14, 31.01.71 


Облаков не видно.

Apollo-15, 26.07.71 

Подъем начинается в 0:40. На интервале 1:30 — 1:40 вокруг ракеты видна слабая дымка. Если это облака, то подъем до облаков занял 50 — 60 сек. С 1:40 до 1:50 похоже на то, что Сатурн-5 уже выше облаков.

Apollo-16, 16.04.72 


Отлично видно, как взлетающий Аполлон-16 на 45 секунде (!) после старта проходит сквозь облака.

Apollo-17 взлетал ночью, поэтому облаков не было видно.

Последний полет человека к Луне.

Таким образом, заявления А.И. Попова о том, что ракета Сатурн-5 с кораблем Аполлон-11 проходила облака на высоте 8 км на 105-й секунде полета, не подтверждаются, а решительно опровергаются документальными съемками. Кроме того, перистые облака не обязаны быть на высоте 8 км, а могут располагаться на 9 и даже 10 км.

Тезис 6. Измерение скорости ракеты к моменту отделения первой ступени дает значение, которое почти в 2.5 раза меньше того, что утверждает НАСА.

Попов попытался доказать, что после отделения 1-й ступени скорость Сатурна-5 составляла не 2.4 км/сек, а только 0.9 — 1 км/сек. На первый взгляд может показаться, что здесь неутомимый разоблачитель наконец поймал НАСА за хвост.

Он дотошно изучает чуть больше полсекунды полета Сатурна-5 между 160 и 165 сек после старта, вскоре после отделения 1-й ступени. Стоит внимательно прочитать extremal-mechanics.org/wp-content/uploads/2017/12/1Stage.pdf, прежде чем двигаться дальше. В отличие от всех остальных луноборческих фантазий, эти оценки скорости выглядят правдоподобно. Впрочем, автором этой разоблачительной идеи был к.т.н. С.Г. Покровский.

Взрыв где-то позади, который рассматривал Попов (не понимая природы этого явления), есть ничто иное, как сработавшие твердотопливные ускорители (РДТТ), отделяющие 1-ю ступень от остальной ракеты, всего их было 8 штук. Еще 8 РДТТ на 2-й ступени придали ей толчок для усадки топлива в баках перед включением маршевых двигателей J-2 epizodsspace.airbase.ru/bibl/raketostr3/obl.html. Вот откуда взялись эти клубы дыма!

Разглагольствования Попова дают яркий пример того, как луноборцы объявляют подозрительными факты, которым им лично непонятны. Например, он пишет:

«На самом деле, как показывает покадровый анализ кинохроники NASA, этот странный «взрыв» происходит не в момент отделения первой ступени (как о том пишет Б. Черток), а примерно за 3с до этого. В этой главе мы не будем вдаваться в причины этого «взрыва».


Опровержение. А стоило бы «вдаваться в причины», прежде чем поправлять выдающегося ракетного ученого, академика Чертка. Естественно, что РДТТ сработали несколько раньше фактического отделения 1-й ступени, причем их тяга была небольшой, чтобы не возмущать движение оставшейся ракеты. Массивная 1-я ступень (около 130 тонн без топлива) начала потихоньку отставать. Помимо РДТТ взрывались пиропатроны для отсечения креплений.

Но зачем вникать в детали, рискуя разочароваться в своем «разоблачении»?! При всем педантизме, который демонстрирует Попов, в целом его подход антинаучен. Он не пытается понять факты, а подгоняет их под Догмат Веры: «американцы не летали на Луну!».

Предлагаются 3 метода оценки скорости, дающие похожие результаты.

Первый метод использует угол при вершине конуса Маха, который виден на кадрах с Сатурном-5. Этот конус представляет собой передний фронт акустической волны, которая распространяется от сверхзвукового аппарата.

Утверждение Попова о том, что сразу после отделения 1-й ступени ракета находилась на высоте 20 — 30 км, основано на его же оценках (тезис 5). Но, как показано выше, эти оценки «высосаны из пальца». Поэтому будем исходить из данных НАСА о том, что первая ступень отделилась на высоте 66 км. Как легко проверить с помощь калькулятора www.digitaldutch.com/atmoscalc, давление воздуха там — около 8.5 Па. Нормальное атмосферное давление — 101 325 Па, т.е., почти в 12 тысяч раз больше. Но даже в столь разряженной среде ударная волна на краю конуса Маха является ощутимым фактором. Дело в том, что на высоте 66 км объемная плотность кинетической энергии воздушного потока со скоростью 2.4 км/сек равна плотности энергии ветра у поверхности Земли, имеющего скорость 24.7 м/сек, т.е., около 90 км/час.

Если бы 1-я ступень Сатурна-5 была сброшена на высоте 30 км и скорости 0.95 км/сек, как фантазирует Попов, то энергия набегающего потока была бы больше в 24 раза, что отвечает урагану около 390 км/час (таких на Земле не бывает). Интересно, что на уровне 30 км скорость ракеты была действительно близка к 0.95 км/сек, но произошло это на 102 секунде полета и на этом работа 1-й ступени не закончилась.

Для справки: при вертикальном подъеме в поле земной гравитации скорость ракеты
$v(t)=(u-gT)\ln(\frac{T}{T-t})$ и высота $h(t)=(u-gT)\left(t-(T-t)\ln(\frac{T}{T-t})\right)$, где $u$ — удельный импульс двигателя в м/сек, $M$ — стартовая масса ракеты, $T=\frac{M}{\mu}$, где $\mu$ — расход топлива в кг/сек. Предполагается работа только 1-й ступени. Для Сатурна-5 можно принять $M=2 750$ тонн, $u=2.7 $ км/сек, $\mu=13$ т/сек (при максимальной мощности насосов топливной системы 13.5 т/сек). При этом $\mu=\frac{F}{u}$, где $F=3500$ тс — сила тяги Сатурна-5 на уровне Земли.

При $t=102$ сек получим $h=30.5$ км и $v=0.8$ км/сек, однако реальная скорость была немного больше, а высота немного меньше, т.к. Сатурн-5 двигался не вертикально (но еще не успел сильно наклониться). Это опровергает измышления А.И. Попова о том, что на 105 секунде полета Аполлон-11 проходил слой облаков на высоте 8 км (тезис 5).

Следует заметить, что перед отделением 1-й ступени, на 150-й секунде после ухода от стартового стола ($t=150$ cек) эти формулы дают скорость 1.9 км/сек и высоту 91.7 км. В реальности скорость была существенно больше, а высота существенно меньше. Это связано с тем, что на высоте 66 км ракета имела угол тангажа значительно меньший прямого (по-видимому, близкий к 45 градусам). Точный расчет потребует решения системы дифф. уравнений динамики:

$\ddot x=\frac{F}{M-\mu t}\frac{\dot x}{\sqrt{\dot x^2+\dot y^2}}\qquad \ddot y=\frac{F}{M-\mu t}\frac{\dot y}{\sqrt{\dot x^2+\dot y^2}}-g$

При этом следует учитывать, что за 30 секунд до сброса 1-й ступени один из двигателей F-1 (центральный) был выключен, чтобы ускорение не достигло опасных для конструкции значений epizodsspace.airbase.ru/bibl/raketostr3/obl.html. При этом сила $F$ уменьшилась в 1.25 раза (впрочем, тяга каждого двигателя несколько возросла за счет падения атмосферного давления). Это прекрасно характеризует запас мощности Сатурна-5, на фоне которого фантазии Попова о том, что он был не способен выйти на околоземную орбиту (а именно это требовалось после старта!) выглядят жалким злопыхательством.

imageСброс 1-й ступени Сатурна-5, высота 66 км, скорость 2.4 км/сек.

Вот, как А.И. Попов объясняет возникновение конусообразного, яркого облака вокруг Сатурна-5, которое видно на этом фото.

«Нам важно лишь то, что частицы дыма рассеивают солнечные лучи и делают конус видимым. При этом дым не может проникнуть через барьер скачка плотности наружу и покинуть конус Маха. Тем самым освещённый дым прекрасно очерчивает конус.»


По-видимому, объяснение причин происхождения святящегося «савана» вокруг Сатурна-5 является верным. За одним, но очень важным исключением. Он не учел температуру газа внутри конуса Маха! На это указал М.Л. Георгиев из Болгарии, по поводу чего Попов ерничает в конце extremal-mechanics.org/wp-content/uploads/2017/12/1Stage.pdf, обвиняя Георгиева в желании помочь НАСА и завышении скорости звука (после заголовка «Тезис №2»).

Стоит заметить, что НАСА в помощи не нуждается и на разоблачителей вроде Попова, Ивченкова, Кэйсинга, Рене и прочих внимания не обращает совершенно. Хотя и, учитывая масштаб пандемии луноборчества, однажды стоило бы отхлестать их фактами! Те же, кто возражают против параноидальных «разоблачений лунного обмана», защищают не НАСА, а здравый смысл и науку от бездарностей и прохиндеев, пытающихся сделать себе имя на отрицании великих достижений.

Но Георгиев был прав на 100%! Действительно, скорость звука в газе пропорциональна корню из его температуры. Газовая смесь внутри конуса Маха была раскалена, в силу чего скорость звука в ней значительно больше, чем в обычном воздухе. Но поскольку оценить температуру сложно (не хватает информации), Георгиев предложил не фантазировать, а положиться на данные НАСА.

Именно эта мысль пришла мне в голову после раздумий над оценкой скорости Сатурна-5 по конусу Маха, и лишь потом я обратил внимание на то, что кто-то уже возражал подобным образом. Попов от этих возражений просто отмахнулся. Не мудрствуя лукаво он заявляет, что передняя область «савана» (зона 1) не может быть горячей потому, что, во-первых, она темнее зоны 2, заполненной ярким факелом из двигателей 2-й ступени, а во-вторых, вокруг ракеты холодный воздух и, стало быть, внутренность конуса в зоне 1 не может быть горячей.

imageИллюстрация 14.

Раскаленная струя, вырвавшаяся из 8-ми РДТТ при отделении 1-й ступени, была направлена вперед по направлению полета. Она окутала Сатурн-5 горячим дымно-газовым облаком, в котором непродолжительное время двигалась ракета, формируя конус Маха. Поскольку это облако постепенно тормозилось в воздухе, конус вместе с ракетой вышли из него. При этом скачок давления на конусе Маха служил барьером, который еще какое-то время, не больше 0.5 секунды, удерживал дымно-газовую смесь внутри него. Оценка в 0.5 сек вытекает из сравнения кадров на отметке 8.76с (илл. 10), где ракета еще в облаке, и 9.29с (илл. 5), где она уже сбросила свой светлый «саван» extremal-mechanics.org/wp-content/uploads/2017/12/1Stage.pdf.

Важно заметить, что на высоте отделения 1-й ступени (66 км) плотность воздуха равна 0.00013 кг/куб.м, т.е., она почти в 9 400 раз меньше, чем на уровне моря! Именно потому, что давление и плотность воздуха ничтожны, он не мог быстрее, чем за 0.1 секунды остановить движение относительно плотных «облаков» вокруг ракеты, сделав их неподвижными относительно атмосферы.

А.И. Попов утверждает, что воздух внутри конуса холодный. При этом он не учитывает присутствие газов от сгорания твердого топлива, у которых, очевидно, плотность и давление выше, чем в окружающей среде. Но главное — газовая смесь внутри конуса Маха имеет более высокую температуру!

Все события в рассуждениях Попова укладываются на промежутке в 1 сек, а свечение дыма в конусе Маха наблюдается не больше 0.5 сек. Для того, чтобы теплового свечения «савана» в течение около 0.5 сек не было, воздух должен был бы охладить газы внутри конуса существенно быстрее, т.е., в пределах 0.1 сек. Очевидно, что холодный окружающий воздух с ничтожной плотность не мог за столь малое время сыграть роль термостата.

Безотносительно к этому, помимо охлаждения дымно-газовой смеси внутри конуса Маха, имел место ее нагрев тепловым излучением от очень горячих газов, вырывающихся из двигателей 2-й ступени (зона 2 на илл. 14). Согласно закону Стефана-Больцмана, при температуре около 3 000 К эта газовая «юбка» излучает около 4.6 МВт с квадратного метра своей поверхности. Весьма мощный источник тепла, которое к тому же проникает внутрь конуса Маха мгновенно с электромагнитными (прежде всего инфракрасными) волнами!

Таким образом, утверждение о том, что конический «саван» вокруг Сатурна-5 является холодным и сияет только солнечным светом, который рассеивают частицы дыма, полностью безосновательно. Этот газ был горячим, поэтому скорость звука в нем больше 300 м/сек, принятых Поповым за основу для оценки скорости.

На высоте 66 км температура воздуха около 230 К www.digitaldutch.com/atmoscalc. Если температура газовой смеси внутри конуса Маха, к примеру, равна 1 000 С, то скорость звука в воздухе будет в 2.35 раза, а в углекислом газе в 2.26 раза больше, чем снаружи. Это отвечало бы скорости Сатурна-5 около 2.2 км/сек. При такой температуре частицы дыма в зоне 1 светились бы достаточно ярко, хотя и не так ярко, как факел в зоне 2. Кроме того, плотность вещества в факеле значительно выше.

Для справки: скорость звука в газе $v_s=\sqrt{\gamma RT/M}$, где $\gamma$ — показатель адиабаты (воздух $\gamma=1.4$, углекислый газ $\gamma=1.3$), $R=8.31$ — газовая постоянная, $M$ — молярная масса газа, $T$ — температура в Кельвинах.

Зная скорость Сатурна-5 (около 2.4 км/сек), можно оценить температуру газовой смеси внутри конуса Маха. Ясно, что она немногим превышала 1 000 С. При такой температуре сталь, например, светится ярко-желтым цветом.

Довольно странно, что специалист по газодинамике д.ф.-м.н. Боговалов А.В. из&nbs

© Geektimes