Сериал «For all mankind»: альтернативная советская лунная программа. Часть III. Вопрос снабжения

Давно лежит материал как продолжение постов Сериал «For all mankind»: альтернативная советская лунная программа. Часть I. и Сериал «For all mankind»: альтернативная советская лунная программа. Часть II – лунная орбитальная станция и долговременная база «Звезда». Забыл выложить и такое бывает, хотя вышел уже 3 сезон. Все корабли которые есть в посте описаны в ранних по данной теме.

Теперь важное условие, а именно снабжение. Как мы выяснили речь идет о 9 членах экипажа, это персонал ЛОС (2 космонавта) и 7 космонавтов ДЛБ «Звезда».

Посмотрим сколько нужно вообще запасов, начнем с воды, с расчетом на одного в месяц:

• 66 литра – питье и приготовление пищи;
• 6 литров – гигиена;
• 9 литров – смыв туалета, но тут навряд ли это нужно.

То есть на 9 космонавтов 648 литров, но тут все норм во первых установки того времени вполне могли регенерировать 50 % воды которую уже использовали, вроде как нужно уже 405 литров. Но по «условиям задачки» в   кратере Шеклтон находиться ледник и вопрос доступа к воде решен, единственные кому воду надо доставлять это космонавты на ЛОС, но эти объемы не больше 45 литров в месяц и их вполне можно доставлять с Луны, а не таскать с нашей планеты.

Далее продукты питания, это консервы и сублимированные продукты. Средний вес на человека примерно 2 кг в сутки. (на самом деле можно меньше, но берем с запасом) итого примерно 540 кг. на 9 человек в месяц.

Далее кислород тут тоже все достаточно интересно в сутки нужно 1 кг. кислорода на человека, в принципе у нас есть залежи льда, то есть вода, однако для получения чистого водорода и кислорода путем электролиза воды требуется большая мощность. Известно, что в 1 литре воды содержится 111.11 г водорода и 888.89 г кислорода. В принципе для того что бы был кислород для дыхания достаточно добывать 15 кг льда в день, да ведром таскать можно, но одно но… вода в своём чистом виде почти совсем не токопроводная, поэтому к ней добавляют электролиты, например, КОН. В ходе электролиза на катоде наблюдаем за выделением водорода, а на аноде, соответственно — кислорода, затраты энергии на получение 1 л водорода из воды методом электролиза сейчас составляют 4 кВт/ч или 8 кВт/ч электрической энергии на получение 1 литра кислорода. То есть для того что бы получить только кислород для дыхания космонавтов на базе нужно затратить 56 кВт/ч энергии в сутки. А при условии что на «Звезде» планировали использовать изотопную энергоустановку мощностью 10 кВт (предположим что к 1983 ее мощность подняли бы до 25 кВт) этого было бы недостаточно, даже с учетом мощность солнечных батарей, которые не функционировали бы половину времени.

Кроме того при электролитическом способе разложения воды: 2H2O = 2H2 + O2, для ЛОС проще доставить с Земли. Даже если водород становиться побочным продуктом и действительно мы будем использовать двигатели в которых будет использоваться водород все равно кислород придаться таскать с собой. Но окислителя требуется больше в разы, чем горючего, на «Спейс Шаттле» в 6 раз. То есть что бы использовать пару водород/кислород нужно, что бы установка по электролизу лунного льда на один рейс потратила примерно 48000 кВт/ч это не рентабельно, при условии что кислород еще надо охлаждать для заправки, как то хранить а температура на Луне меняется от колотуна, до ада. Нет, такой вариант не может быть принят, так что только привозное топливо.

Теперь вернемся к тому сколько можем отправить к Луне. Максимальная масса забрасываемого к Луне груза ракетой Н-1 – 23 тонн, но в начале 2 сезона есть заголовок «Largest Rocket Ever Launehed» дословно — Самая большая ракета из когда-либо запущенных, дата в заголовке 8 августа 1976 с фотографией Н-1. Тут может быть модификация Н-1 с повышенной нагрузкой, тем более на фото именно она, я кстати упустил это спасибо коллеге Стаффорд41 за напоминание, Sea Dragon по сериалу полетел в 1983 году.

 Почему это именно Н-1 модифицированная, а не УР-700 например, из-за индекса, кроме того был проект по Н1М, в котором предлагалось увеличить массу Н1 до 4250 т («обычная» Н1 — 2735 т) и довести ПН на орбите до 150 т. то есть именно на орбите Луны будет объект массой в 30 тонн ориентировочно из них 10,5 сам ЛОК далее сопутствующие грузы. Почему я думаю, что это именно то что упоминали в сериале.

То есть какая ни будь установка на базе стояла бы в экспериментальных целях но ее вклад составлял бы не более 10 %. Так что для дыхания с условиями регенерации воздуха нужно было бы доставлять в месяц по 250 кг. кислорода.

А теперь самое главное топливо для взлетно-посадочного лунного комплекса и для коррекции орбиты ЛОС. Для взлета и посадки мы опираемся на данные проекта ЛК где масса топлива из окислителя (азотный тетраксид) и с горючего (несимметричный диметилгидразин) составляла 2023 кг, будем надеяться что эффективность двигателей при условии большей грузоподъемности комплекса улучшат и на цикл (взлет-посадка) с учетом запаса будет тратиться около 2500 кг. Этот вид топлива не добудешь на Луне из воды, а если поменять на водород и кислород, то будут проблемы —  во первых вырастут объемы запасаемого, да и как мы указывали ранее добыть его тяжело, кроме того эта фигня еще и испаряется достаточно активно. То есть эти 2500 кг., тоже надо вести. Если представить что количество рейсов Луна-орбита – Луна будет в год около 4 то в результате несложных подсчетов будет масса топлива в 9200 кг, плюс 500-800 для орбитальной лунной станции итого 10,5 тонн. Теперь считаем:

• топливо 10500 кг;
• продукты питания – 6480 кг;
• кислород – 3000 кг.

Итого 19980 кг. в год, это не считая «расходников» (скрепки, бумага, научная аппаратура, посылки от родных это еще 1,5 тонны) ежегодный трансфер Земля-Луна составит около 21500 кг. Вообще возможно ли этого добиться, не увеличивая количество пусков Н-1 до 1 каждые полтора месяца? Да возможно, объясняю как.

Поскольку у нас есть корабль, который мы условно назвали «Союз  ЛОКТ» он за счет взлетно-посадочного комплекса на Луне уже летит без лунного корабля, а его масса напомню, была в пределах 4983 кг, даже с учетом что «Союз» стал тяжелее на 400 кг, грузоподъемность Н-1 осталась прежней и у нас есть возможность доставить на орбиту Луны дополнительный груз. Я предполагаю что это будет некий транспортно-доставочный блок (ТДБ), если исключить массу конструкции данного блока (сам корпус частично герметичный, пассивный и активный стыковочные узлы, небольшая ТДУ и блоки управления) то масса груза может быть равна 3000 кг, а за счет того что он компактней ЛК и можно будет сделать часть конструкции РН Н-1 меньше, а следовательно грузоподъемность больше, то вес груза может быть и 4500 кг.

«Союз» ЛОКТ с транспортно-доставочным блоком (ТДБ)

Принцип работы такой:

• запуск РН вместе с ЛОК на месте прежнего ЛК;
• старт к Луне;
• на окололунной орбите ЛОК вытягивает из адаптера ТДБ (для этого на нем установлен «конус»);
• ЛОК стыкуется с ЛОС через «штырь» ТДБ;
• после разгрузки ТДБ он вместе ЛОК отстыковывается, потом от стыковывается от ЛОК срабатывает ТДУ и он сходит с орбиты падая на Луну (да «засрем» спутник Земли, ну что поделать);
• ЛОК возвращается к ЛОС и стыкуется в режиме ожидания.

Если же потребуется расширить станцию, то вполне можно модуль оставить пристыкованным и использовать, например как складское помещение.

В итоге при условии запуска к Луне 4 кораблей «Союз  ЛОКТ» объем груза будет равен примерно 18000 кг.

То есть возникает вопрос о доставке остального, то для этого снова возвращаемся к грузоподъемности Н-1  масса комплекса ЛОК и ЛК около 14 т., создание корабля с такой полезной нагрузкой не составляет больших проблем, но поступить можно проще. И так мы переходим к долговременной лунной базе «Звезда», тем более что она в сериале есть, правда показали ее мельком и в плохом качестве.

Так вот в качестве корабля снабжения можно использовать как раз такие блоки. Можно отказаться от «гармошки» зафиксировав его длину в 6,5 метра при диаметре в 3,3 м, наполнить необходимыми грузами и садить как грузовой транспорт на Луну в беспилотном режиме, после разгрузки уже использовать как модуль станции, складское помещение, топливную цистерну, ангар для лунного танка, под аквадискотеку  — да как угодно.

Правда возникает вопрос, сколько груза можно доставить таким образом. Если учитывать массу пустого блока (то есть сама многослойная конструкция) в 2000 кг. посадочной системы вместе с топливом в 7000 кг., то с учетом вывода на окололунную орбиту массы в 17,5 тонн можно доставить на Луну около 8000 кг или даже больше (на расход топлива я ориентировался на лунный модуль «Аполлона»), груза, да данный параметр не дотягивает для заданных, но можно обеспечить полеты по кораблю в год, а это уже 18 тонн, да и в планы расширения «Звезды вполне вписывается. Кроме того модернизировалась сам носитель в сторону увеличения выводимой нагрузки и так далее, поэтому вариантов могло быть много.

Разгрузка модуля станции «Звезды»

В итоге с учетом доставки новых блоков «Звезды»/грузовых модулей – к 1983 году таковых могло быть уже 10, то есть база была бы достроена.

А теперь посчитаем количество пусков Н-1, начиная с 1974, когда начала строиться «Звезда», ранее это были разовые миссии, в хронологии как я это вижу:

1974 — беспилотный с первым модулем «Звезды», беспилотный с транспортными средствами, 7 кораблей с экипажем, смена в 50 суток на Луне по 2 космонавта на ДЛБ, ЛОК состыковываютcя на орбите образуя, что то вроде ЛОС, тем более там остаются по одному космонавту. Итого 9 пусков.

1975 – беспилотный запуск второго модуля «Звезды», 8 кораблей с экипажем, смена в 90 суток на Луне по 2 космонавта. ЛОК могут стыковаться на орбите. Итого 9 пусков.

1976 – запуск третьего модуля ДЛБ «Звезда», 8 кораблей с экипажем, смена в 90 суток на Луне по 2 космонавта. ЛОК могут стыковаться на орбите. Итого 9 пусков.

1977 – запуск четвертого модуля ДЛБ, запуск ЛОС «Салют- 4», запуск 2 пилотируемых корабля «Союз ЛОКТМ» (один из них с транспортным модулем) и запуск последнего двухместного Союз 7К-ЛОК с лунным модифицированным кораблем для аварийного старта с двумя космонавтами, каждая смена в 180 дней, запуск первого ЛВПК. Итого 6 пусков.

1978- запуск корабля снабжения на базе ЛОК и ЛК, запуск 3 пилотируемых кораблей «Союз ЛОКТМ» каждая смена в 180 дней, запуск второго ЛВПК (оставлен на поверхности Луны как запасной). Итого 5 пуска.

1979 – запуск 3 пилотируемых кораблей «Союз ЛОКТМ» каждая смена в 180 дней, запуск первого блока ДЛБ/транспортного корабля, запуск третьего ЛВПК (для замены первого). Итого 5 пусков.

1980 — запуск 3 пилотируемых кораблей «Союз ЛОКТМ» каждая смена в 180 дней, запуск второго и третьего блока ДЛБ/транспортного корабля, запуск четвертого ЛВПК (второй выведен из эксплуатации). Итого 6 пусков.

1981- запуск ЛОС «Салют — 7», запуск переходно-причального модуля «Квант», запуск 3 пилотируемых кораблей «Союз ЛОКТ» каждая смена в 180 дней, запуск четвертого блока ДЛБ/транспортного корабля, запуск пятого ЛВПК (пристыкован к ЛОС). Итого 7 пусков.

1982 — запуск 3 пилотируемых кораблей «Союз ЛОКТМ» каждая смена в 180 дней, запуск пятого и шестого блока ДЛБ/транспортного корабля, третий ЛВПК выведен из эксплуатации. Итого 6 пусков.

1983 — запуск 3 пилотируемых кораблей «Союз ЛОКТМ» каждая смена в 180 дней, запуск седьмого блока ДЛБ/транспортного корабля, запуск экстренного корабля «Союз ЛОКТ» в связи с провокацией США, запуск шестого ЛВПК (четвертый выведен из эксплуатации), запуск МКК «Буран». Итого 6 пусков.

Итого к Луне за 10 лет должны полететь 58 Н-1 и один «Буран». При условии, что только в 1980 в РИ успешных запусков было 87 из них только тяжелых «Протонов»  6 штук, в следующем тех же «Протонов» было уже 7 при 98 успешных запуска всех ракето-носителей, думаю это реально.

То есть для адекватной работы базы «Звезда» и ЛОС нужно в среднем 5 запусков в год, много это или мало? Много, но при условии космической гонки — возможно, при этом не забываем запуски на ЛОС и двух взлетно-посадочных лунных комплексов, с которыми изначально отправлялось топливо на две миссии (забыл упомянуть). Вытянет ли СССР такое? Да, но за счет снижения запусков на НОО, количества орбитальных станций, может, отказались бы от БАМа, в сериале не лезли в Афган, да и что греха таить я родился в 1979 и мое детство было бы не таким счастливым. То есть, как говорил один смешной чел – деньги есть.

Трейлеры 2 и 3 сезона: