TECHNIKA: Orel, staniolový dravec z Apolla 11
Při příležitosti výročí přistání člověka na Měsíci se pravidelně objeví řada článků. Diskutuje se v nich většinou několik obvyklých obecných témat:
- filozofický význam pro lidstvo a praktický dopad na život průměrného konzumního jedince
- co bylo příčinou toho že zahnívající imperialisté předstihli harmonicky se rozvíjející zemi sovětů
- jak jim to tehdy současní pamětníci přáli
- eventuálně stále populární proč Hollywood pro NASA neodvedl lepší práci při simulování TV přenosů z Měsíce ve svých ateliérech
Mezi náměty článků lze ale zřídka nalézt konkrétní popisy strojů, které americké astronauty na Měsíc a zpět bezpečně dopravily; nepochybně i proto, že suché technické údaje nejsou příliš čtenářsky vděčné.
Pokusíme se zde alespoň částečně onu námětovou mezeru zaplnit a seznámit čtenáře s konstrukcí Lunárního Modulu (LM), unikátního létacího aparátu který se, navzdory svému vzhledu připomínajícímu hromadu krabic od bot zabalenou do staniolové fólie, při svém poslání výborně osvědčil a až dosud zůstává jediným svého druhu.
Abychom se vyhnuli riziku nudných popisů, vezměme si na pomoc technologii s atraktivně znějícím názvem - virtuální realitu. Textové informace o Lunárním Modulu proto doplníme obrázky jeho prostorového počítačového modelu a na konci článku uvedeme jednoduchý postup, jak si použitý interaktivní 3D model prohlédnout přímo na vlastním PC.
Model se opírá především o podrobnou monografii Mgr. Antonína Vítka vydanou v roce 1969 v číslech 9 a 10 časopisu Letectví a kosmonautika a sérii statí stejného autora uveřejněnou tamtéž v průběhu dalšího zlomového roku - 1989.
NASA na internetu v minulých letech rovněž umožnila přístup k velkému množství vlastní originální dokumentace. Tyto značně detailní a cenné podklady snad budou využity v další verzi interaktivního 3D modelu LM, na kterou autor tohoto článku zatím jen sbírá síly.
Zájemcům o využití virtuální reality pro technické a vzdělávací účely lze odkázat i na autorův článek Anatomie létajících strojů ve 3D - a ve Vašem počítači, publikovaný na Neviditelném psu již před časem.
1. Obecná charakteristika
Konstrukce a charakteristický tvar LM byl určen prostředím a úkoly, které měl plnit:
* během své mise se nikdy nesetká s atmosférou
To tvůrcům umožnilo pominout obvyklá aerodynamická omezení a jeho tvar optimalizovat čistě z hlediska funkčnosti. Výsledkem této volnosti byla charakteristická abstraktní směsice tvarů, slepená zdánlivě bez jakéhokoli řádu.
Na druhé straně byl povrch díky absenci atmosféry vystaven značným teplotním rozdílům mezi Sluncem osvětlovanou a zastíněnou stranou, zvláště pak při pobytu na měsíčním povrchu, kdy se tepelné poměry nedají vyrovnávat rotací celého stroje.
To vedlo k pokrytí exponovaných částí tepelně izolujícím materiálem převážně ve formě mylarové folie, která propůjčila modulu druhý typický rys - zdání že si montéři při stavbě vypomáhali značným množstvím pomačkaných obalů od čokolád
* je to dopravní prostředek na jedno použití
Jednorázový charakter celé mise, kombinovaný s pochopitelnou snahou nepřenášet ssebou zbytečné věci sem a tam, vlastní vysokohorským turistům stejně jako leteckým inženýrům, se projevil na rozdělení Lunárního Modulu na dva konstrukčně samostatné celky:
- Přistávací sekci, obsahující hlavní raketový motor se zásobami paliva, schopný ubrzdit celou sestavu tak, aby měkce dosedla do požadované oblasti, kde potom přistávací sekce jako dále nepotřebná spočinula navždy
- Návratovou sekci s kabinou osádky a motorem o menším výkonu, postačujícím pro návratový manévr plavidla, odlehčeného o spotřebované palivo, vzduch, vodu a zdroje elektrické energie, a použité skafandry, nářadí a další věci zanechané společně s masivním tělesem přistávací sekce na místě přistání
Rozdíl mezi přistávací a startovní konfigurací je dobře patrný z obr. 1.
Hmotnost celé sestavy před započetím přistávacího manévru dosahovala téměř 15 tun, výška stroje stojícího na mohutných nohou, roztažených do kruhu o průměru 9 m byla přibližně 7 a pul metru.
Po zakončení pobytu na Měsíci se zpět k mateřské lodi Apollo vracela návratová sekce o hmotnosti pouhých 2 tun.
V následujících odstavcích se blíže podíváme na konstrukci a vnitřní uspořádání obou hlavních částí LM.
2. Přistávací sekce (Descent Module)
Jak již bylo uvedeno, přistávací sekce (viz obr. 2), představující téměř dvě třetiny počáteční hmotnosti celého LM, plnila svou úlohu během sestupu a pobytu LM na měsíčním povrchu. Po ukončení mise byla zanechána na místě a posloužila jako startovací platforma při odletu návratové části s posádkou.
Tyto skutečnosti opět ovlivnily provedení celého dílu:
* Přítomnost hlavního motoru a funkce sekce jako základny celé sestavy přinášely nutnost velké strukturální pevnosti, tuhosti a stability.
* Fakt že se díl nebude vracet se zbytkem lodi na oběžnou dráhu znamenal, že v něm mohou být s výhodou umístěna především ta zařízení a užitečný náklad, který bude potřebný během sestupu a činnosti na povrchu, ne však pro opětný start a cestu zpět na oběžnou dráhu.
2.1. Konstrukce
Sekce byla navržena jako tuhý příhradový skelet, jejíž spodní i horní plochu tvořily dvě zkřížené dvojice rovnoběžných trámců (viz obr. 3). Tyto
rámové konstrukce vznikly obráběním z jednoho kusu deskového polotovaru, aby se omezilo na minimum riskantní a technologicky obtížné svařováni.
Oba rámy byly na koncích a v místech křížení trámců navzájem vertikálně spojeny svislými nosníky. Výsledný skelet měl tedy tvar kříže s prostornými rameny a čtyřhrannou středovou buňkou.
Na čele každého ramene byla zavěšena jedna ze čtyř teleskopických nohou přistávacího systému.
2.2. Hlavní motor (DPS - Descent Propulsion System)
Uvnitř čtvercové středové buňky byl uložen motor o maximálním tahu přes 43 000 N, mající za úkol zabezpečit sestup z oběžné dráhy kolem Měsíce, let těsně nad povrchem při výběru místa k přistání, a konečně i hladké dosednutí lodě na zvolený bod.
Aby byl motor schopen s plně zatíženým strojem provádět tak náročný soubor manévrů, byl i za cenu zvýšené složitosti vybaven schopností měnit svůj tah podle pokynů řídicího systému. Kromě toho byla jeho spalovací komora zavěšena pohyblivě tak, aby směr tahu mohl být v určitém, byť malém rozsahu regulován.
2.3. Vnitřní uspořádání
Prostor uvnitř čtyř ramen křížové kostry přistávací sekce byl zcela zaplněn dvěma páry objemných nádrží, které zásobovaly hlavní motor palivem na bázi hydrazinu (viz Obr. 3 - červená barva) a okysličovadlem - oxidem dusičitým (viz obr. 3 - zelená barva).
Obě tekutiny se do motoru dopravovaly díky přetlaku, který panoval mezi vnějším pláštěm těchto nádrží a jejich vnitřní pružnou stěnou. Přetlak byl vyvozován stlačeným heliem, uchovávaným v kapalném stavu ve větší ze dvou kulových nádrží (viz obr. 4 - větší žlutá nádrž) umístěných v tzv. kvadrantu III, jednom z trojúhelníkových prostorů mezi rameny křížové konstrukce přistávací sekce.
Aby při startu motoru nedošlo k zatuhnutí paliva vlivem prudkého vniknutí silně podchlazeného helia mezi stěny palivové nádrže, použil se pro jejich natlakování těsně před startem plyn z druhé, menší nádržky, kde se potřebné množství helia skladovalo v plynném a tedy ne tak podchlazeném stavu (viz obr. 4 - menší žlutá nádrž).
Zbylý objem přistávací sekce byl zaplněn podle již uvedené zásady zařízením jehož upotřebitelnost končila nejpozději okamžikem návratu:
* Společně s heliovými baňkami zaujímala pravý zadní trojhranný úsek (kvadrant III) nádrž s plynným kyslíkem (viz obr. 4 - modrá nádrž), určeným k vytváření dýchatelné atmosféry v přetlakové kabině LM a doplňování přenosných systémů skafandrů pro pohyb po měsíčním povrchu. Po jeho vypotřebování se přepnulo na odběr ze dvou nádrží umístěných v návratové sekci.
* V levém zadním oddílu (kvadrant II) se pak nacházela dusíkem tlakovaná nádrž s pitnou vodou (viz obr. 5 - modrá nádrž), určenou jednak ke
konzumaci, jednak ke chlazení elektronických systémů. Podobně jako u kyslíku se po jejím vyprázdnění přecházelo na zásoby v návratové sekci.
Zbytek prostoru této části vyplňoval kontejner s dvěma balíky zařízení pro vědecké experimenty (ALSEP - Apollo Lunar Surface Experiment Package), které astronauti po přistání rozložili a zanechali v sousedství LM i s jeho radioizotopovým zdrojem energie, během přepravy umístěným externě v grafitovém pouzdře (viz obr. 5 - šedý válec)
* V pravém předním úseku (kvadrant IV) jsou dvě ze čtyř stříbro-zinkových baterií dodávajících společně s dvěma dalsími v návratové sekci do systémů LM stejnosměrný proud.
Kromě nich je v této části umístěn kontejner (MESA - Modularized Equipment Stowage Assembly), sloužící osádce jako zavazadlový a odkládací prostor. Zde se nacházejí náhradní filtry a baterie pro skafandry, kamery, filmy, nástroje pro sběr vzorků, zásoby potravin, které se nevešly do kabiny a další potřebné vybavení.
* V levém předním úseku (kvadrant I) jsou zbylé dvě baterie produkující stejnosměrný proud, a také do kompaktního válce složená přenosná anténa i s příslušným kabelem.
Poté co ji astronauti po přistání ručně rozložili do tvaru slunečníku usazeného na vysoké trojnožce, sloužila pro přímý přenos dat a televizního obrazu mezi LM a řídícím střediskem na Zemi.
2.4. Přistávací systém
Nápadnou a pro vzhled celého LM beze sporu typickou součástí přistávacího modulu byly čtyři téměř pavoučí nohy (viz obr. 6), viditelné na
všech fotografiích doširoka rozkročené kolem spodní části stroje.
Jako u ostatních částí, i zde byl tvar daný požadavky, které měl přistávací systém plnit:
* utlumit náraz celého LM při ne zcela měkkém přistání - přípustná vertikální rychlost dosednutí byla až 3 m/s
* zabránit převrhnutí při dosednutí na svah s náklonem až 6°
* poskytovat pevnou základnu v terénu prakticky neznámých vlastností po celou dobu pobytu na Měsíci, zvláště pak při startu návratové sekce
* celý systém se musel vejít do omezeného prostoru horního stupně nosné rakety, ve kterém byl LM při letu k Měsíci přepravován
Dostatečné pevnosti a potřebné schopnosti tlumit nárazy bylo dosaženo vhodnou konstrukcí hlavních vzpěr podvozku. Vzpěry se skládaly ze dvou dutých trubek o velkém průměru, zasunutých do sebe jako píst do válce. Vnitřní prostor tohoto válce byl pak zaplněn hliníkovou voštinou ze šestihranných komůrek, podobných včelí plástvi.
Tato výplň se při prudkém přistání plasticky, tedy nevratně deformovala a pohlcovala tak energii nárazu za cenu zkrácení celkové délky vzpěry.
Pokud přistání proběhlo nad očekávání hladce, zkrácení bylo úměrně menší a astronauti malé postavy si pak mohli stěžovat na příliš velkou vzdálenost mezi koncem sestupového žebříku a měsíčním povrchem.
Potřeba zajistit odolnost proti převrhnutí při přistávání na šikmou plochu, navíc s možnou nenulovou horizontální rychlostí, vedla nutně k rozmístění dosedacích ploch co nejdále od těžiště - odtud tedy onen charakteristický pavoukovitý vzhled.
Zároveň se usilovalo o to, aby stojící LM vyvozoval co nejnižší tlak na terén pod svými dosedacími patkami. O vlastnostech měsíčního povrchu toho nebylo příliš známo, možnost z něj opětovně odstartovat byla v podstatě jen částečně ověřena malým poskokem jedné ze sond Surveyor, a obecně panovaly obavy z výskytu hlubokých vrstev jemného prachu, které by nemusely nohám LM poskytovat dostatečně pevné podloží zvláště během kritické fáze při startu návratového modulu.
Proto dosedací patky na konci hlavních podvozkových vzpěr dosahovaly úctyhodného průměru téměř jednoho metru, i když se nakonec zmiňované pochybnosti naštěstí ukázaly jako liché.
Celý přistávací systém, z výše uvedených důvodů značně rozměrný, ovšem nesměl znemožnit přepravu v části nosné rakety, která byla pro LM k dispozici. Podvozkové nohy byly proto zkonstruovány jako skládací, takže dlouhé hlavní vzpěry s rozměrnými patkami byly po nezbytnou dobu sklopeny pod dno přistávacího modulu a nevyčnívaly tak příliš výrazně z půdorysu stroje.
Po příletu na určené místo a vytažení LM z přepravního prostoru pak osádka odpálením pyrotechnických zámků uvolnila pružinový systém, který podvozkové nohy roztáhl do pracovní polohy. V této pozici se nohy automaticky zablokovaly západkou (viz obr. 7).
Současně s rozložením podvozkových nohou se na třech z nich napřímily i drátové sondy, uchycené u dosedacích patek a mířící svisle pod ně. Účelem sond bylo při dotyku s povrchem Měsíce signalizovat do řídicí kabiny, že se noha přiblížila na dosah k zemi, protože astronauti zvláště v poslední fázi přistávacího manévru mohli jen obtížně získávat přehled o skutečné výšce nad terénem.
Podvozková noha pod průlezem kterým astronauti vystupovali na měsíční povrch touto sondou osazena nebyla. Očekávalo se že dráty se po dosednuti LM nekontrolovaně zkroutí pod dosedacími patkami a hrozilo nebezpečí, že by si astronaut při pohybu kolem průlezu poškodil o vyčnívající části sondy skafandr.
Namísto drátové sondy byla tato podvozková noha vybavena žebříkem připevněným na hlavní vzpěře, který astronautům ulehčoval sestup na povrch a návrat zpět k průlezu do kabiny LM.
2.5. Tepelná ochrana
Přistávací sekce je kromě již zmíněného slunečního záření značně tepelně namáhána žhavými plyny vystupujícími z trysek prakticky všech motorů vlastního LM.
* Její dno je vystaveno žáru hlavního motoru, pracujícího naplno během sestupového manévru a přistání
* Boky přistávací sekce jsou v dosahu plamenů trysek řídicího systému návratového modulu, rovněž intenzivně využívaných k ladění sestupové trajektorie a manévrování při závěrečném dosednutí
* Horní plocha, osazená pyrotechnicky oddělitelnými svorníky pro uchycení návratové sekce a řadou průchodek pro propojení s jejími systémy pak leží přímo pod ústím trysky hlavního motoru návratového stupně.
I když v čase jeho startu už stupeň případného poškození přistávací sekce není podstatný, nelze připustit riziko průniku žhavých spalin k poloprázdným nádržím s pohonnými hmotami a dalšími látkami v jejím nitru právě v tomto kritickém okamžiku
Tepelně nejexponovanější část celého dílu, tj. jeho dno, je chráněno masivním titanovým stíněním zabraňujícím přestupu tepla do vnitřních částí konstrukce. V přímém okolí hlavního motoru je přidaná dodatečná izolační vrstva ze skelné vaty a niklové folie.
Horní plocha přistávací sekce je zesílena deskami z vrstev niklu a inconelu a ve svém středu ještě navíc titanovým deflektorem plamene.
Celá sekce je pak pokryta vrstvami tepelně izolující folie typicky zlatavé barvy.
Vizuálně nejvýraznějším prvkem tepelné ochrany jsou čtyři svislé deflektory na ocelových podpěrách (viz obr. 8), umístěné kolem horního obvodu dílu pod tryskami řídicího systému návratového modulu a odklánějící proudy jejich plamenů směrem od boků přistávací sekce.
Pokračování (někdy) příště
A na závěr slíbená odměna pro ty, kteří se prokousali dlouhým textem až sem:
Interaktivní 3D model Měsíčního Modulu s podstatně větším množstvím informací, než mohlo být uvedeno v tomto článku, lze nalézt zde:
* Česká verze
* Anglická verze
Plugin potřebný pro jeho zobrazení lze stáhnout odtud, neaktivuje-li se při přechodu na stránku s 3D modelem po vašem svolení automaticky.
Poznámky k použité technologii a další relevantní informace
Osobní stránky Ing. Ivana Klímy, autora tohoto článku
Autorův starší článek k tomuto tématu
- filozofický význam pro lidstvo a praktický dopad na život průměrného konzumního jedince
- co bylo příčinou toho že zahnívající imperialisté předstihli harmonicky se rozvíjející zemi sovětů
- jak jim to tehdy současní pamětníci přáli
- eventuálně stále populární proč Hollywood pro NASA neodvedl lepší práci při simulování TV přenosů z Měsíce ve svých ateliérech
Mezi náměty článků lze ale zřídka nalézt konkrétní popisy strojů, které americké astronauty na Měsíc a zpět bezpečně dopravily; nepochybně i proto, že suché technické údaje nejsou příliš čtenářsky vděčné.
Pokusíme se zde alespoň částečně onu námětovou mezeru zaplnit a seznámit čtenáře s konstrukcí Lunárního Modulu (LM), unikátního létacího aparátu který se, navzdory svému vzhledu připomínajícímu hromadu krabic od bot zabalenou do staniolové fólie, při svém poslání výborně osvědčil a až dosud zůstává jediným svého druhu.
Abychom se vyhnuli riziku nudných popisů, vezměme si na pomoc technologii s atraktivně znějícím názvem - virtuální realitu. Textové informace o Lunárním Modulu proto doplníme obrázky jeho prostorového počítačového modelu a na konci článku uvedeme jednoduchý postup, jak si použitý interaktivní 3D model prohlédnout přímo na vlastním PC.
Model se opírá především o podrobnou monografii Mgr. Antonína Vítka vydanou v roce 1969 v číslech 9 a 10 časopisu Letectví a kosmonautika a sérii statí stejného autora uveřejněnou tamtéž v průběhu dalšího zlomového roku - 1989.
NASA na internetu v minulých letech rovněž umožnila přístup k velkému množství vlastní originální dokumentace. Tyto značně detailní a cenné podklady snad budou využity v další verzi interaktivního 3D modelu LM, na kterou autor tohoto článku zatím jen sbírá síly.
Zájemcům o využití virtuální reality pro technické a vzdělávací účely lze odkázat i na autorův článek Anatomie létajících strojů ve 3D - a ve Vašem počítači, publikovaný na Neviditelném psu již před časem.
1. Obecná charakteristika
Konstrukce a charakteristický tvar LM byl určen prostředím a úkoly, které měl plnit:
* během své mise se nikdy nesetká s atmosférou
To tvůrcům umožnilo pominout obvyklá aerodynamická omezení a jeho tvar optimalizovat čistě z hlediska funkčnosti. Výsledkem této volnosti byla charakteristická abstraktní směsice tvarů, slepená zdánlivě bez jakéhokoli řádu.
Na druhé straně byl povrch díky absenci atmosféry vystaven značným teplotním rozdílům mezi Sluncem osvětlovanou a zastíněnou stranou, zvláště pak při pobytu na měsíčním povrchu, kdy se tepelné poměry nedají vyrovnávat rotací celého stroje.
To vedlo k pokrytí exponovaných částí tepelně izolujícím materiálem převážně ve formě mylarové folie, která propůjčila modulu druhý typický rys - zdání že si montéři při stavbě vypomáhali značným množstvím pomačkaných obalů od čokolád
* je to dopravní prostředek na jedno použití
Jednorázový charakter celé mise, kombinovaný s pochopitelnou snahou nepřenášet ssebou zbytečné věci sem a tam, vlastní vysokohorským turistům stejně jako leteckým inženýrům, se projevil na rozdělení Lunárního Modulu na dva konstrukčně samostatné celky:
- Přistávací sekci, obsahující hlavní raketový motor se zásobami paliva, schopný ubrzdit celou sestavu tak, aby měkce dosedla do požadované oblasti, kde potom přistávací sekce jako dále nepotřebná spočinula navždy
- Návratovou sekci s kabinou osádky a motorem o menším výkonu, postačujícím pro návratový manévr plavidla, odlehčeného o spotřebované palivo, vzduch, vodu a zdroje elektrické energie, a použité skafandry, nářadí a další věci zanechané společně s masivním tělesem přistávací sekce na místě přistání
Rozdíl mezi přistávací a startovní konfigurací je dobře patrný z obr. 1.
Hmotnost celé sestavy před započetím přistávacího manévru dosahovala téměř 15 tun, výška stroje stojícího na mohutných nohou, roztažených do kruhu o průměru 9 m byla přibližně 7 a pul metru.
Po zakončení pobytu na Měsíci se zpět k mateřské lodi Apollo vracela návratová sekce o hmotnosti pouhých 2 tun.
V následujících odstavcích se blíže podíváme na konstrukci a vnitřní uspořádání obou hlavních částí LM.
2. Přistávací sekce (Descent Module)
Jak již bylo uvedeno, přistávací sekce (viz obr. 2), představující téměř dvě třetiny počáteční hmotnosti celého LM, plnila svou úlohu během sestupu a pobytu LM na měsíčním povrchu. Po ukončení mise byla zanechána na místě a posloužila jako startovací platforma při odletu návratové části s posádkou.
Tyto skutečnosti opět ovlivnily provedení celého dílu:
* Přítomnost hlavního motoru a funkce sekce jako základny celé sestavy přinášely nutnost velké strukturální pevnosti, tuhosti a stability.
* Fakt že se díl nebude vracet se zbytkem lodi na oběžnou dráhu znamenal, že v něm mohou být s výhodou umístěna především ta zařízení a užitečný náklad, který bude potřebný během sestupu a činnosti na povrchu, ne však pro opětný start a cestu zpět na oběžnou dráhu.
2.1. Konstrukce
Sekce byla navržena jako tuhý příhradový skelet, jejíž spodní i horní plochu tvořily dvě zkřížené dvojice rovnoběžných trámců (viz obr. 3). Tyto
rámové konstrukce vznikly obráběním z jednoho kusu deskového polotovaru, aby se omezilo na minimum riskantní a technologicky obtížné svařováni. Oba rámy byly na koncích a v místech křížení trámců navzájem vertikálně spojeny svislými nosníky. Výsledný skelet měl tedy tvar kříže s prostornými rameny a čtyřhrannou středovou buňkou.
Na čele každého ramene byla zavěšena jedna ze čtyř teleskopických nohou přistávacího systému.
2.2. Hlavní motor (DPS - Descent Propulsion System)
Uvnitř čtvercové středové buňky byl uložen motor o maximálním tahu přes 43 000 N, mající za úkol zabezpečit sestup z oběžné dráhy kolem Měsíce, let těsně nad povrchem při výběru místa k přistání, a konečně i hladké dosednutí lodě na zvolený bod.
Aby byl motor schopen s plně zatíženým strojem provádět tak náročný soubor manévrů, byl i za cenu zvýšené složitosti vybaven schopností měnit svůj tah podle pokynů řídicího systému. Kromě toho byla jeho spalovací komora zavěšena pohyblivě tak, aby směr tahu mohl být v určitém, byť malém rozsahu regulován.
2.3. Vnitřní uspořádání
Prostor uvnitř čtyř ramen křížové kostry přistávací sekce byl zcela zaplněn dvěma páry objemných nádrží, které zásobovaly hlavní motor palivem na bázi hydrazinu (viz Obr. 3 - červená barva) a okysličovadlem - oxidem dusičitým (viz obr. 3 - zelená barva).
Obě tekutiny se do motoru dopravovaly díky přetlaku, který panoval mezi vnějším pláštěm těchto nádrží a jejich vnitřní pružnou stěnou. Přetlak byl vyvozován stlačeným heliem, uchovávaným v kapalném stavu ve větší ze dvou kulových nádrží (viz obr. 4 - větší žlutá nádrž) umístěných v tzv. kvadrantu III, jednom z trojúhelníkových prostorů mezi rameny křížové konstrukce přistávací sekce.
Aby při startu motoru nedošlo k zatuhnutí paliva vlivem prudkého vniknutí silně podchlazeného helia mezi stěny palivové nádrže, použil se pro jejich natlakování těsně před startem plyn z druhé, menší nádržky, kde se potřebné množství helia skladovalo v plynném a tedy ne tak podchlazeném stavu (viz obr. 4 - menší žlutá nádrž).
Zbylý objem přistávací sekce byl zaplněn podle již uvedené zásady zařízením jehož upotřebitelnost končila nejpozději okamžikem návratu:
* Společně s heliovými baňkami zaujímala pravý zadní trojhranný úsek (kvadrant III) nádrž s plynným kyslíkem (viz obr. 4 - modrá nádrž), určeným k vytváření dýchatelné atmosféry v přetlakové kabině LM a doplňování přenosných systémů skafandrů pro pohyb po měsíčním povrchu. Po jeho vypotřebování se přepnulo na odběr ze dvou nádrží umístěných v návratové sekci.
* V levém zadním oddílu (kvadrant II) se pak nacházela dusíkem tlakovaná nádrž s pitnou vodou (viz obr. 5 - modrá nádrž), určenou jednak ke
konzumaci, jednak ke chlazení elektronických systémů. Podobně jako u kyslíku se po jejím vyprázdnění přecházelo na zásoby v návratové sekci. Zbytek prostoru této části vyplňoval kontejner s dvěma balíky zařízení pro vědecké experimenty (ALSEP - Apollo Lunar Surface Experiment Package), které astronauti po přistání rozložili a zanechali v sousedství LM i s jeho radioizotopovým zdrojem energie, během přepravy umístěným externě v grafitovém pouzdře (viz obr. 5 - šedý válec)
* V pravém předním úseku (kvadrant IV) jsou dvě ze čtyř stříbro-zinkových baterií dodávajících společně s dvěma dalsími v návratové sekci do systémů LM stejnosměrný proud.
Kromě nich je v této části umístěn kontejner (MESA - Modularized Equipment Stowage Assembly), sloužící osádce jako zavazadlový a odkládací prostor. Zde se nacházejí náhradní filtry a baterie pro skafandry, kamery, filmy, nástroje pro sběr vzorků, zásoby potravin, které se nevešly do kabiny a další potřebné vybavení.
* V levém předním úseku (kvadrant I) jsou zbylé dvě baterie produkující stejnosměrný proud, a také do kompaktního válce složená přenosná anténa i s příslušným kabelem.
Poté co ji astronauti po přistání ručně rozložili do tvaru slunečníku usazeného na vysoké trojnožce, sloužila pro přímý přenos dat a televizního obrazu mezi LM a řídícím střediskem na Zemi.
2.4. Přistávací systém
Nápadnou a pro vzhled celého LM beze sporu typickou součástí přistávacího modulu byly čtyři téměř pavoučí nohy (viz obr. 6), viditelné na
všech fotografiích doširoka rozkročené kolem spodní části stroje. Jako u ostatních částí, i zde byl tvar daný požadavky, které měl přistávací systém plnit:
* utlumit náraz celého LM při ne zcela měkkém přistání - přípustná vertikální rychlost dosednutí byla až 3 m/s
* zabránit převrhnutí při dosednutí na svah s náklonem až 6°
* poskytovat pevnou základnu v terénu prakticky neznámých vlastností po celou dobu pobytu na Měsíci, zvláště pak při startu návratové sekce
* celý systém se musel vejít do omezeného prostoru horního stupně nosné rakety, ve kterém byl LM při letu k Měsíci přepravován
Dostatečné pevnosti a potřebné schopnosti tlumit nárazy bylo dosaženo vhodnou konstrukcí hlavních vzpěr podvozku. Vzpěry se skládaly ze dvou dutých trubek o velkém průměru, zasunutých do sebe jako píst do válce. Vnitřní prostor tohoto válce byl pak zaplněn hliníkovou voštinou ze šestihranných komůrek, podobných včelí plástvi.
Tato výplň se při prudkém přistání plasticky, tedy nevratně deformovala a pohlcovala tak energii nárazu za cenu zkrácení celkové délky vzpěry.
Pokud přistání proběhlo nad očekávání hladce, zkrácení bylo úměrně menší a astronauti malé postavy si pak mohli stěžovat na příliš velkou vzdálenost mezi koncem sestupového žebříku a měsíčním povrchem.
Potřeba zajistit odolnost proti převrhnutí při přistávání na šikmou plochu, navíc s možnou nenulovou horizontální rychlostí, vedla nutně k rozmístění dosedacích ploch co nejdále od těžiště - odtud tedy onen charakteristický pavoukovitý vzhled.
Zároveň se usilovalo o to, aby stojící LM vyvozoval co nejnižší tlak na terén pod svými dosedacími patkami. O vlastnostech měsíčního povrchu toho nebylo příliš známo, možnost z něj opětovně odstartovat byla v podstatě jen částečně ověřena malým poskokem jedné ze sond Surveyor, a obecně panovaly obavy z výskytu hlubokých vrstev jemného prachu, které by nemusely nohám LM poskytovat dostatečně pevné podloží zvláště během kritické fáze při startu návratového modulu.
Proto dosedací patky na konci hlavních podvozkových vzpěr dosahovaly úctyhodného průměru téměř jednoho metru, i když se nakonec zmiňované pochybnosti naštěstí ukázaly jako liché.
Celý přistávací systém, z výše uvedených důvodů značně rozměrný, ovšem nesměl znemožnit přepravu v části nosné rakety, která byla pro LM k dispozici. Podvozkové nohy byly proto zkonstruovány jako skládací, takže dlouhé hlavní vzpěry s rozměrnými patkami byly po nezbytnou dobu sklopeny pod dno přistávacího modulu a nevyčnívaly tak příliš výrazně z půdorysu stroje.
Po příletu na určené místo a vytažení LM z přepravního prostoru pak osádka odpálením pyrotechnických zámků uvolnila pružinový systém, který podvozkové nohy roztáhl do pracovní polohy. V této pozici se nohy automaticky zablokovaly západkou (viz obr. 7).
Současně s rozložením podvozkových nohou se na třech z nich napřímily i drátové sondy, uchycené u dosedacích patek a mířící svisle pod ně. Účelem sond bylo při dotyku s povrchem Měsíce signalizovat do řídicí kabiny, že se noha přiblížila na dosah k zemi, protože astronauti zvláště v poslední fázi přistávacího manévru mohli jen obtížně získávat přehled o skutečné výšce nad terénem.
Podvozková noha pod průlezem kterým astronauti vystupovali na měsíční povrch touto sondou osazena nebyla. Očekávalo se že dráty se po dosednuti LM nekontrolovaně zkroutí pod dosedacími patkami a hrozilo nebezpečí, že by si astronaut při pohybu kolem průlezu poškodil o vyčnívající části sondy skafandr.
Namísto drátové sondy byla tato podvozková noha vybavena žebříkem připevněným na hlavní vzpěře, který astronautům ulehčoval sestup na povrch a návrat zpět k průlezu do kabiny LM.
2.5. Tepelná ochrana
Přistávací sekce je kromě již zmíněného slunečního záření značně tepelně namáhána žhavými plyny vystupujícími z trysek prakticky všech motorů vlastního LM.
* Její dno je vystaveno žáru hlavního motoru, pracujícího naplno během sestupového manévru a přistání
* Boky přistávací sekce jsou v dosahu plamenů trysek řídicího systému návratového modulu, rovněž intenzivně využívaných k ladění sestupové trajektorie a manévrování při závěrečném dosednutí
* Horní plocha, osazená pyrotechnicky oddělitelnými svorníky pro uchycení návratové sekce a řadou průchodek pro propojení s jejími systémy pak leží přímo pod ústím trysky hlavního motoru návratového stupně.
I když v čase jeho startu už stupeň případného poškození přistávací sekce není podstatný, nelze připustit riziko průniku žhavých spalin k poloprázdným nádržím s pohonnými hmotami a dalšími látkami v jejím nitru právě v tomto kritickém okamžiku
Tepelně nejexponovanější část celého dílu, tj. jeho dno, je chráněno masivním titanovým stíněním zabraňujícím přestupu tepla do vnitřních částí konstrukce. V přímém okolí hlavního motoru je přidaná dodatečná izolační vrstva ze skelné vaty a niklové folie.
Horní plocha přistávací sekce je zesílena deskami z vrstev niklu a inconelu a ve svém středu ještě navíc titanovým deflektorem plamene.
Celá sekce je pak pokryta vrstvami tepelně izolující folie typicky zlatavé barvy.
Vizuálně nejvýraznějším prvkem tepelné ochrany jsou čtyři svislé deflektory na ocelových podpěrách (viz obr. 8), umístěné kolem horního obvodu dílu pod tryskami řídicího systému návratového modulu a odklánějící proudy jejich plamenů směrem od boků přistávací sekce.
Pokračování (někdy) příště
A na závěr slíbená odměna pro ty, kteří se prokousali dlouhým textem až sem:
Interaktivní 3D model Měsíčního Modulu s podstatně větším množstvím informací, než mohlo být uvedeno v tomto článku, lze nalézt zde:
* Česká verze
* Anglická verze
Plugin potřebný pro jeho zobrazení lze stáhnout odtud, neaktivuje-li se při přechodu na stránku s 3D modelem po vašem svolení automaticky.
Poznámky k použité technologii a další relevantní informace
Osobní stránky Ing. Ivana Klímy, autora tohoto článku
Autorův starší článek k tomuto tématu
