Статья посвящена высадкам астронавтов на Луну в рамках миссии "Аполлон", которых по данным Nasa было шесть.

1. Аполлон-11 (20 июля 1969): Нил Армстронг, Эдвин «Базз» Олдрин. Первые люди на Луне.
2. Аполлон-12 (ноябрь 1969): Чарльз «Пит» Конрад, Алан Бин. Точная посадка рядом с аппаратом «Сервейер-3».
3. Аполлон-14 (февраль 1971): Алан Шепард, Эдгар Митчелл. Посадка в кратере Фра Мауро.
4. Аполлон-15 (июль/август 1971): Дэвид Скотт, Джеймс Ирвин. Первое использование луномобиля (LRV).
5. Аполлон-16 (апрель 1972): Джон Янг, Чарльз Дьюк. Исследование района плато Декарт.
6. Аполлон-17 (декабрь 1972): Юджин Сернан, Харрисон Шмитт. Последняя на данный момент высадка, самый длительный выход.

У некоторых людей возникают сомнения на предмет того, происходили ли эти высадки на самом деле и возможны ли они в приципе.

Обсудим эти сомнения и начнем , пожалуй с самого главного.

Как это вообще возможно, чтобы корабль, для которого требовался на Земле носитель и горы топлива, смог самостоятельно высадиться на Луне , а потом взлететь с нее и вернуться на Землю?

Дело в том, что сам корабль как бы и не высаживался. Но давайте по порядку.

Из чего состоял космический корабль на примере миссии Аполлон-11?

Большую часть корабля составлял земной стартовый модуль, поскольку отрыв от Земли - это наиболее энергозатратная часть проекта.

Количество топлива, необходимое для выхода на орбиту какой-либо планеты или спутника , рассчитывается по формуле Циолковского. Циолковский, родившийся в царской России , а умерший уже в Советском Союзе, ученый-самоучка, который неистово грезил возможностями человека по освоению космоса. Многие из его разработок и идей нашли потом свою реализацию в эпоху космического ракетостроения. Одна из этих разработок - формула расчета количества топлива для вывода ракеты на орбиту. Подробнее об этой формуле расскажу в конце статьи, а пока лишь для наглядности сообщаю, что согласно этим математическим расчетам для выхода на орбиту Земли Аполлону 11 требовалось 2800 тн. топлива, а для выхода взлетного модуля с поверхности Луны на ее орбиту 3 тн. Что называется почувствуйте разницу.

Для целей вывода Аполлона на орбиту Земли была использована ракета-носитель Сатурн-5.

Носитель состоял из трех ступеней с топливом, маленького приборного отсека и полезной нагрузки в виде, собственно, Апполона. По сути это были просто огромные контейнеры с топливом, предназначенным оторвать Аполлон от Земли и выстрелить его в сторону Луны.

Первые две ступени позволяли оторваться от Земли и преодолеть большую часть атмосферы. Третья требовалась для выхода на околоземную орбиту и придачи необходимого импульса космическому модулю для полета к Луне.

Почему так много усилий?

Дело в том, что у Земли много отличий от Луны, но два из них критически важны в космических полетах.

1. Большая масса, а как следствие мощное гравитационное притяжение.

2. Плотная атмосфера, которой на Луне вовсе нет.

Гравитация.
Масса Луны составляет всего лишь 1,2% от массы Земли. Правда и диаметр Луны меньше земного. Соответственно сила гравитационного притяжения на поверхности Земли (с учетом разницы масс и диаметров) примерно в 6 раз больше, чем на Луне. То, что на Луне будет весить 100 кг., на Земле будет весить 600 кг.

Атмосфера.
Плотность атмосферы при взлете космического корабля оказывает двойственное влияние: с одной стороны создает аэродинамическую подъемную силу, с другой стороны оказывает мощное сопротивление на низких высотах. На Луне этих сложностей нет по причине отсутствия атмосферы.

Космические скорости.
В космотавтике есть понятия космических скоростей - минимальных скоростей для преодоления тех или иных гравитационных порогов небесных тел.

Первая космическая - это скорость , необходимая для выхода на круговую орбиту небесного тела.
Вторая космическая - это скорость необходимая для отрыва и удаления от небесного тела.
Третья космическая - это скорость необходимая для выхода за пределы звездной системы, в состав которого входит небесное тело.

Так вот, для Земли вторая космическая составляет 11,2 км/сек., а для Луны всего лишь 2,4 км/сек.

Очень уж любит нас Земля-матушка. Настолько сильно, что для преодоления этой любви пришлось посадить астронавтов на огромную бочку с топливом под названием Сириус-5.
Первая ступень должна была поднять конструкцию на высоту 68км. и разогнать до 2,5 км/сек.
Вторая - поднять до 180 км., разогнав почти до 1й космической скорости.
Третья включалась дважды: для вывода на околоземную орбиту и для постановки на траекторию к Луне и придания необходимого импульса.

В конце каждого процесса каждая отработанная ступень отсоединяется и к Луне отправляется только корабль Аполлон, состоящий из четырех основных модулей: двигательного отсека, отсека для экипажа, взлетного модуля и посадочного модуля.

Ниже приведенамю общая траектория этого полета.

Основной импульс кораблю придала третья супень Сатурна-5. Космос пуст, так что в пути кораблю уже не требовалась постоянная работа двигателя чтобы добраться до Луны (вспоминаем первый закон Ньютона из школьной программы - закон инерции: тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, пока воздействие других тел не заставит его изменить это состояние).

Маршевый двигатель включался несколько раз только с целью коррекции курса для точного подлета к Луне.

Сам полет миссии Аполон-11 до Луны длился чуть более 3х суток. Луна находится очень близко к Земле в маштабах Солнечной системы.

Ниже предлагаю вам посмотреть небольшой, но занятный ролик о создании макета Солнечной системы с соблюдением истинных маштабов.

Если лень смотреть видео, то вот вам картинка Солнечной системы с соблюдением маштабов. Из нее вам станет понятно, почему в 99% изображений маштабы не соблюдаются. Потому что там ничего не разглядеть.

А вот другое представление расстояния от Земли до Луны (исходя из маштабов самих планет)

Но вернемся к миссии Аполон-11.

После прибытия на орбиту Луны корабль не садился, конечно же, целиком. От корабля отстыковались два сцепленных модуля: посадочный (для обеспечения приземления) и сверху, закрепленный на нем, взлетный модуль (для последующего взлета с поверхности).

Сам командный модуль с маршевым двигателем продолжал кружить на орбите. Не было никакой необходимости бросать эту массу в гравитационную ловушку Луны, пусть и слабую.

Некоторые люди задаются вопросом: "Как же можно на той конструкции, что села на Луну долететь до Земли?". Ответ простой: "Никак".

Посадочный и взлетный модули для этого и не предназначались. Ресурс одного был предназначен для посадки. Ресурс второго - для обратного взлета и доставки астронавтов на командный модуль с маршевым двигателем для обратного полета.
Более того, для облегчения процедуры обратного взлета посадочный модуль также отстыковывался и был брошен на поверхности Луны, где пребывает и поныне.

После пристыковки взлетного модуля к командному на орбите Луны, он также был отстыкован и сброшен на поверхность, дабы не тащить с собой лишнюю массу. Так что, обратно полетел по сути только двигатель и отсек для экипажа.

Надеюсь описанные детали особенностей атмосферы Земли, а также конструкции и технологии посадки-взлета смогли прояснить для вас почему с Земли улетала такая бандура, а на Луну сел такой огрызок и как он потом добрался обратно. Бандура лишь вывела корабль в космос с Земли. Огрызок лишь послужил лифтом с корабля на Луну и обратно и был брошен на Луне. А сам корабль осуществил только корректировку курса по пути и импульсный толчек с орбиты Луны к Земле. Он никогда не был на поверхности Луны.

Правда факт того, что сам полет возможен не является доказательством того, что он был совершен.
Рассмотрим иные аргументы "за и против" по поводу факта высадки на Луне.

Вопрос: почему мы не видим в телескопы следы астронавтов на Луне?
Угловое разрешение наземных телескопов составляет 0,5-1" (угловую секунду).
Угловое разрешение - это минимальный угол между двумя удаленными точками (объектами), при котором оптическая система (телескоп, микроскоп, глаз) способны различить их раздельно, а не как одно целое. Чем меньше этот угол, тем выше качество системы и лучше детализация.
Так вот, 1" угловая секунда на Земле -это примерно 1,8-1,9 км на Луне. Объекты меньше не различимы. С таким разрешением невозможно различить не только следы ног, но даже брошенные посадочные модули.
К сожалению, такие ограничения на Земле вносит сама наша атмосфера.

Физический прелел углового разрешения (в физике он называется дифракционный предел) без помех может быть гораздо ниже, чем указанный мной выше предел в 0,5" с учетом атомосферных помех.
Дифракционный предел ограничен только самой волновой природой света и расчитывается по формуле Релэя. Если кратко, то он пропорционален длине световой волны и обратно пропорционален диаметру телескопа.

Самый большой оптический телескоп на Земле, насколько мне известно, - это Большой Канарский телескоп диаметром 10,4м.

Его теоретическое разрешение без атмосферных помех для Луны составляет прим. 0,02" угловые секунды (это 40м на Луне). Диаметр посадочного модуля Аполлон-11 составляет 9,4м.
Как видите, разглядеть следы, флаг или даже сам посадочный модуль с Земли невозможно даже в самый большой наземный оптический телескоп, даже если мы откачаем с Земли всю атмосферу.

Детальные снимки Луны можно получить лишь с орбитальных спутников , вращающихся вокруг неё. Например спутник LRO, вращающийся вокруг Луны на высоте 40км. уже 20 лет.

Место высадки Аполлон-11 (съемка LRO)

На сайте спутника вы можете найти и други фотографии: место падения служебного модуля Аполлона-13, места падения сброшенных взлетных модулей, пейзажи лунной поверхности. Кому интересно , вам сюда.

Проблема со снимками в том, что с Земли не снять, а спутниковые снимки или снимки астронавтов - это правительственные проекты и обвиняются сторонниками лунного заговора в фальсификации. Где правда, решать Вам. Скажу лишь, что снимки посадочных модулей делали и индийские и китайские космические агентства, во время выполнения своих миссий по полетам к Луне. Их вряд ли можно заподозрить в сговоре с американцами (особенно китайцев), но возможности человеческой паранойи безграничны и есть приверженцы общемирового лунного заговора.

Вопрос: почему высадившиеся астронавты сделали такие качественные фото?
Астронавты снимали на камеры Hasselblad 500EL - очень качественные и дорогие аппараты. Они производят фотоаппараты и по сей день. Например среднеформатная камера Hasselblad X1D II 50C стоит в РФ на сегодняшний день примерно 500 тысяч рублей. Это профессиональная техника. Она снимает отлично сейчас, снимала отлично и тогда.

Сейчас все снимают на смартфоны, но качественная фотооптика , делающая снимки гораздо более качественные , чем смартфоновские, появилась очень давно, задолго до полетов на Луну.

Вот кадры астронавтов.

Вопрос: почему на небе фото с Луны не видно звезд?
На этот вопрос вам ответит любой фотограф. По той же причине, почему днем на Земле не видно звезд. Из-за Солнца. На Луне небо черное, а не голубое по причине отсутствия атмосферы, рассеивающей световые волны. Но Солнце там светит столь же ярко и тусклые звезды не видны при таком ярком освещении. Кому интересны детали, посмотрите обучающие материалы по технике фотосъемки (разделы о диафрагмах и экспозициях).

Вопрос: почему флаг на фото развивается будто от ветра?
Флаг не развивается. Как раз по причине отсутствия атмосферы и ветра лунный флаг закреплен не на простом флагштоке, а на Г- образном. Иначе он просто провис бы под действием гравитации Луны и собственного веса. Форма у флага такая, какая получилась при его разглаживании. Астронавты не стадали перфекционизмом, как развернули флаг, чтоб было видно, так и развернули. В таком положении ткань и осталась, поскольку лунная гравитация слишком слаба для быстрого преодоления жесткости нейлона, а никаких других сил подобно ветру на Луне нет. Только гравитация и вибрационые колебания флагштока.

Вопрос: почему тени на фото не параллельны, будто от нескольких источников света?
И вот ниже пример со стрелочками от одного из сторонников теории лунного заговора.

На этот вопрос вы легко найдете ответы в любом пособии по искусству фотографии в разделе про широкоугольную съемку и законы перспективы. Я же просто приложу фото параллельных железнодорожных путей.

Вопрос: почему на фото видно светотехническое оборудование?
Вот пример.

Потому что это не фото с Луны, а фото тренировочных ангаров , где астронавты отрабатывают предстоящие на Луне операции.

Есть еще длинный список претензий к фотографиям: отражения в шлемах, позы как у манекенов, блокноты на рукавах и т.д. подробно останавливаться на них уже не буду. Каждый может это все найти в сети и сам сделать свои выводы в пользу той или иной позиции.

Также не стану останавливаться на аргументах, что люди на Луне не были , потому что не могли преодолеть радиационные пояса Земли или потому что им некуда было ходить в туалет по пути. Потому что тут в общем-то нечего обсуждать. Радиационные пояса как протонные так и электронные , конечно же вредны, но степень вреда определяется длительностью нахождения, которая не критична при сквозном полете. Ходить по большому в пакет, конечно, неудобно, но не невозможно. Эти аргументы лишь сообщают о том, что полет к Луне не полезен для здоровья и не комфортен.

Остановимся на другом, более интересном вопросе. Почему перестали летать?

Период полетов на Луну именуется периодом холодной войны между США и СССР. Шла гонка вооружений, гонка экономических показателей и гонка достижений как спортивных, так и технологических.
Полет на Луну лишь одно из очков этой многонаправленной гонки - и это очко забрали США с проектом миссий Аполлон. Смысла дальше вкладываться в подобные чудовищно дорогие проекты не было. Первенство уже было достигнуто. Наши свернули лунную программу высадки людей так ее и не запустив. Америкинцы реализовали свою за 3 с лишним года и тоже свернули.

Следующее появление человека на Луне будет связано уже с этапом освоения , а не достижений. И этот этап не за горами. Технологии космонавигации и роботостроения развиваются, а залежи скандия, иттрия и лантаноидов стоимостью в триллионы долларов ни куда не делись и ждут, когда их освоят.

В общем-то так происходило со всеми труднодостижимыми целями. Соревнование за первенство по достижению центра Антарктиды и последующая пауза на 50 лет, после которой началось научное ее освоение. Соревнования за первенство, кто достигнет первым дна марианской впадины и пауза более чем в 50 лет, после которой Джеймс Кэмерон спускался туда уже с утилитарными целями съемок фильма.

Так что все относительно просто. Гонка за первенство, не смотря на расходы, заканчивается после того, как первенство достигнуто и дальнейшее развитие определяется научной, либо экономической целесообразностью. Миссии Аполлон исчерпали научную целесообразность , а экономической не было изначально на том уровне развития технологий.

Вопрос: почему китайцы во время миссии на Луну сообщили в эфир, что не видят Аполлон и луноходы их не сфотографировали?
Тут ситуация просто забавная.
Во-первых, китайцы высаживали свои луноходы с целью сбора грунта, а не поисков посадочных модулей. Во-вторых, они планировали высадку в кратере "Аполлон", названом как раз в честь американской миссии по высадке на Луне. При орбитальном движении над поверхностью Луны оператор сообщил в эфир, что не видит Аполлон, имея в виду зону посадки, а не посадочные модули. Журналисты же сразу раздули из этого шумиху про отсутствие посадочных модулей. И хотя китайское космическое агентство дало опровержение с пояснениями, это уже никого не интересовало.

Вот как-то так обстоят дела с вопросом высадки людей на Луне.

В защиту правдивости факта скажу, что с Луны астронавтами доставлено в общей сложности 400 кг лунного грунта, который исследовался не только американскими учеными, но и учеными других стран, в том числе и СССР.
Да и вообще нет ни одного конспиролога, который бы с таким же упорством и яростью хотел бы доказать фальсификацию миссий Аполлон, как СССР в годы холодной войны с США. И если бы имелись хоть какие-то обоснованные научно аргументированные сомнения, в нашей стране их пустили бы в ход. Но, к сожалению для нас, наша страна была вынуждена признать свое поражение на этом этапе технологической гонки и признать первенство высадки человека на Луне за американцами.

В дополнение предлагаю к просмотру интересный подкаст моих любимчиков, Семихатова и Сурдина, посвященный проекту Аполлон и трудностям, с которыми он сталкивался. Не обращайте внимания на их увесистые научные регалии, они рассказывпют легко, живо и интересно. Приятного просмотра.

Вставка о физике полета (вряд ли это многим будет интересно, поэтому убрал в конец)

Какие физические законы реализуются в таком полете?

Второй закон Ньютона
Сила = масса × ускорение.
Ракета разгоняется за счёт тяги двигателей.

Третий закон Ньютона
«Действие = противодействие»
Газы выбрасываются вниз, ракета летит вверх.

Закон всемирного тяготения .
Земля притягивает ракету, Луна притягивает ракету, Земля и Луна притягивают друг друга. Это все нужно учесть в расчетах.

Закон сохранения импульса.
Ракета движется, потому что выбрасывает массу (топливо).

Законы Кеплера для определения траектории. (подробнее о законах Кеплера можно почитать на этом сайте в статье "Земля и Солнечная система").

Законы аэродинамики и термодинамики.
Поскольку Земля снабжена атмосферой без этих законов также не обойтись.

Ну а основная формула для этого полета (и ракетостроения в целом) это формула Циолковского для расчета скорости, которую развивает ракета под действием тяги двигателя в отсутствие внешних сил (гравитации, сопротивления воздуха), зависящую от скорости истечения газов и отношения начальной массы
к конечной.
Другими словами это формула рассчета количества топлива необходимого для полета.

Базовая формула такова:

Здесь
I - удельный импульс ракетного двигателя (отношение тяги двигателя к секундному расходу массы топлива)
остальная часть это логарифм отношения начальной стартовой массы с учетом топлива и конечной массы выводимой на орбиту.

Конечно, это только базовая формула. Фактические рассчеты намного сложнее. Необходимо, например, учесть гравитационную составляющую. Вот формула рассчета гравитационных потерь.

Здесь интеграл по времени от начала старта до определенного момента времени. Он суммирует мгновенные потери на протяжении полета.

(g)t локальное ускорение свободного падения.
Люди обычно привыкли из школьной программы, что это константа 9,81 м/с².
Но не забывайте что сила гравитационного притяжения пропорциональна массе и обратно пропорциональна квадрату расстояния. Так что эта "типа константа" на самом деле уменьшается по мере удаления от Земли.

Дальше косинус угла между вектором скорости ракеты и местной вертикалью (вектором гравитационной тяги)

И дифференциал времени суть которого в том, что суммирование (интегрирование) происходит по бесконечно малым промежуткам времени.

Кроме этой формулы еще необходимо произвести расчеты атмосферного сопротивления (аэродинамические потери) , потери скорости на маневрирование и т.д.

Применительно к миссии Аполлон-11 на взлет с Земли и выход на орбиту потребовалось 2800 тн. топлива. Стартовала с Земли масса в 2970тн, а на орбиту вышло 140тн. (напоминаю , что тратилось не только топливо, но также шел сброс ступеней)

Дальше для толчка к Луне потребовалось 100тн (если прям точно, то 95тн). Стартовало 140тн., полетело 45тн.

Если говорить о подъеме взлетного модуля с Луны на орбиту, то там потребовалость 2,5тн. чтобы поднять взлетный модуль с начальной массой 4,7тн. И вывести на орбиту на орбиту 2,1тн. (с запасом для маневра)

Ну и финальный импульс с орбиты Луны начальной массы корабля в 30тн. Потребовал 5тн. топлива, чтобы доставить на Землю массу в 25тн.

В общей сложности в процентах это будет выглядеть примерно так: 97% топлива на то, чтобы улететь с Земли, и 3% на все остальное.