Lander lunaire : Comment une persistance de l'ingénieur a mené au succès d'Apollo

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Le temps et la distance ont une manière de brouiller les bords durs, les points pointus et les conflits intenses qui accompagnent l'innovation. Les ans après, ce qui ont par le passé semblé des ridicules ou l'idée idiote est considérée comme un évident, « naturellement, nous l'avons su toute le long » de l'approche.

Un exemple est l'approche « jetable » au lander du module lunaire de la mission de la NASA Apollo, qui a été en grande partie conçu et d'une seule main poussé par John Houbolt, qui a disparu en avril 2014. Le plan de alunissage original était pour le du troisième étage équipé de la fusée « bas arrière » de lancement sur la surface de la lune, puis décolle et revient à la terre, juste comme dans la datation classique de lune de destination de film de 1950. L'idée innovatrice de Houbolt a réclamé une mission avec un rendez-vous de lunaire-orbite et un a laisser-derrière l'étape de descente de module lunaire. Le lander lunaire inclurait une étape séparable de montée-décollage, un concept qui a fait face à l'opposition intense et même à de la dérision.

Cependant, Houbolt a persisté et a même évité des canaux en écrivant un dièse, carrière-mettant en danger potentiellement la lettre directement à la tête Robert Seamens de projet d'Apollo, qui était six couches d'org-diagramme au-dessus de lui. Houbolt était sûr que l'approche à trois étages ait été un cul-de-sac impossible et que son alternative était viable.

Houbolt a fait sa propre évaluation de diriger-à-Lune-et-en arrière et des profils alternatifs de rendez-vous de Terre-orbite-seulement et les a indiqués juste wouldn ? travail de t quand toutes les issues de poids, de carburant et de risque ont été considérées. Il a fait un point de droit pour son alternative, mais l'établissement de la NASA a fait un cas également bon, au moins au commencement. Beaucoup d'ingénieurs à travers la chaîne d'organisation étaient légitimement sceptiques car ils ont critiqué ses idées et figures.

Tandis que nous considérons maintenant un rendez-vous de vaisseau spatial de dans-lunaire-orbite comme routine, la viabilité et le risque du lien plus fondamental de Terre-orbite étaient réellement un souci important alors (le rendez-vous était si nouveau que la thèse de doctorat de l'aldrine de bourdonnement au MIT ait été sur le sujet).

la proposition du boulon pour un rendez-vous de lunaire-orbite était presque inconcevable et donc plus contestant, et il l'a proposé avant que n'importe quel lien de Terre-orbite ait été même essayé. Personne n'ont su si un ensemble si complexe de manoeuvres était possible dans l'orbite terrestre ; il a semblé presque impossible de le faire autour de la lune. La réalité est que la « mécanique » orbitale et la navigation sont difficiles et impitoyables, particulièrement avec un scénario qui est tellement rigoureusement carburant contraint.

Pour être juste à ceux qui n'ont pas été persuadés au début par Houbolt, presque chaque aspect de la conception et des détails fondamentaux de la mission lunaire d'Apollo étendez quelque part entre une évaluation grossière et une conjecture sauvage. Il y avait des milliers d'inconnus techniques de fusée et de structure de capsule de base aux issues de propulsion, de poids et de conseils. Les ingénieurs ont trébuché autour dans l'obscurité, comme on dit, et il y avait légitime et les arguments contraires d'une façon convaincante au sien s'approchent.

Cependant, comme la structure proposée et la conception de la mission d'Apollo ont procédé et sont devenues plus réelles ? et ainsi les équations des ordres de carburant, de masse et opérationnels se sont développées plus robustes ? l'analyse et le risque pour un atterrissage lunaire et un décollage du troisième étage ont montré que le plan global ne pourrait pas réussir. En conséquence, l'approche alternative de Houbolt est devenue celle à regarder plus étroitement et à essayer de mettre en application ? si ses nombreuses issues pourraient être abordées.

D'une perspective de technologie, ce qui est la plus remarquable au sujet de la décision de la NASA pour poursuivre l'indépendant, le module lunaire jetable (l'étape de montée a été jetée après que son rendez-vous avec le module de command orbital) est comment il a jeté dehors la majeure partie en l'air de la conception fondamentale originale les « givens. » Le véhicule d'atterrissage devrait seulement fonctionner dans le de poids spécifique faible, environnement de lune de l'aucun-atmosphère, au lieu d'être étape de renvoi de la fusée de lancement la troisième. Ce changement a eu un effet d'ondulation par l'approche entière de projet d'Apollo, toute la manière de nouveau à ses fondations. L'effort de conception a été remis en marche avec une page presque blanche, en tant que tout au sujet de la mission de la fusée de première phase de Saturne V à la séquence de la mission d'opérations, a pu être réexaminé dans le cadre de deux points de principes fondamentaux.

Les conséquences à l'architecture de mission étaient dramatiques. Pour une chose, le lander lunaire lui-même plus a dû ne survivre à un retour à la terre et ainsi a pu être un ultra-léger, relativement flimsy, véhicule jetable d'utilisation. Pour des autres, la technique du rendez-vous de dans-orbite a dû être a maîtrisé et s'est prolongée pour le rendez-vous de lunaire-orbite où il n'y aurait aucune seconde chance, et aucun plan de secours d'évasion si quelque chose allait mal.

En outre, le moteur de décollage du module de la montée des lander qui soufflerait les astronautes en arrière de la surface jusqu'au rendez-vous avec le module de command orbital n'aurait aucune redondance ; il devrait être extrêmement simple et fiable, et a dû travailler parfaitement le premier et le chronométrer seulement soyez mis le feu. (Observez une vidéo du décollage lunaire d'étape de montée d'Apollo 17 de la surface de la lune.)

Pour comprendre l'impact du poids de charge utile, notez que le lanceur global de Saturne a pesé 6.2 millions de livres (2.8 millions de kilogrammes) et a produit de 7.6 millions de livres (34.5 millions de newton) de poussée par l'intermédiaire de ses cinq moteurs F-1. Tout c'était pour un module lunaire et un propulseur qui ont pesé 36.100 livres combinées (16.400 kilogrammes). En revanche, l'évaluation plus-optimiste de poids d'une troisième étape conçue pour débarquer directement sur la surface de la lune et pour faire également le voyage de retour était au moins trois fois ces nombres.

Un guide approximatif propose que chaque livre additionnelle de charge utile coûte environ 100 livres de poids de propulseur (plus de structure, plus de carburant) pour entrer dans l'orbite, et une augmentation correspondante de poussée. Si la troisième étape entière devait être employée comme véhicule d'atterrissage et de retour, le projet global aurait exigé deux ou trois ont synchronisé des lancements de Saturne V. Chaque lancement assumerait des pièces pour la mission, puis le vaisseau spatial devrait être relié et assemblé tandis que dans l'orbite terrestre avant la marche à suivre à la lune.

En tant que davantage d'évidence du l'ondulation-effet provoqué par la conception réussie, moins d'un tiers du poids des lander réels était son étape de montée, qui a porté les astronautes à partir de la surface lunaire et de nouveau au module de command orbital. Beaucoup de sous-systèmes et de fonctions qui autrement auraient été exigés pourraient être enlevés « doivent avoir » la liste, alors que d'autres pourraient être mesurés en arrière et simplifiés. Tout ce que l'étape de montée dans la conception de Houboult a dû fournir était un endroit de base pour que les astronautes tiennent ; assistance à la vie à court terme ; systèmes minimaux de navigation, de conseils et d'électronique ; petites fusées de freinage ; et un beaucoup-petit moteur de décollage.

Le dépassement de John Houbolt illustre un cas d'un seul loup dont les idées radicales étaient contraires à la sagesse populaire, heureusement, il ont reçu la revendication assez tôt dans sa carrière plutôt qu'à la fin de après sa vie (ou après le sien passant). En fin de compte, son idée gagnée dehors : l'analyse et la physique ont par la suite confirmé que son idée « folle » était la seule qui a eu une possibilité de la réussite. Et elle a fait.