Примечательные «ляпы» Ю. И. Мухина

Подобно всем опровергателям программы «Аполлон», Ю. И. Мухин успел в своей «разоблачительской» деятельности сделать великое множество самых разных ошибок, от недостойных школьника ошибок в элементарной физике до грубых ошибок в изложении фактов. Здесь представлены лишь некоторые примечательные «ляпы» Мухина.

Воскресший суперзоркий «Смарт-1»

В статье, опубликованной 31 октября 2007 года порталом км.ру, в ответе на вопрос корреспондента Мухин сказал, в частности: [1]

Уже более трех лет вокруг Луны летает европейская космическая станция «Смарт», которая снимает поверхность Луны. Оптика у нее и разрешающая способность очень сильная. Наверное, брось на Луну монету – она сможет различить, какого она достоинства. И вот когда эта станция начала летать и снимать поверхность, она фотографии этой поверхности выставляла в Интернете. До того момента, пока ее траектория не стала пересекать места якобы высадки американцев на Луне. Вот тут все закончилось. <…> То есть сделайте фотографию места высадки американцев, покажите их следы, остатки стартовой ступени, чего они там наставили, американский флаг и т. п. Тогда все будет понятно, что какие-то доказательство есть, что они там были. Но ведь эта станция «Смарт» ничего не показывает.

К моменту, когда Мухин давал это интервью, станция «Смарт-1» уже более года как прекратила существование (разбившись о поверхность Луны 3 сентября 2006 года), о чем сообщали все крупные новостные агентства [2, 3, 4]. Что касается разрешающей способности ее камер, она не превышала нескольких десятков метров в наиболее благоприятных условиях (в ближайшей к поверхности точке орбиты). Возможно, Мухин мог не знать или забыть об окончании работы станции; но откуда он узнал об исключительной разрешающей способности — совершенно непонятно. Можно предположить, что он это просто выдумал. И его сетования на то, что «Смарт» не показывает «остатки стартовой ступени, американский флаг и т. п.» — по сути, обман читателя. Разрешающая способность «Смарта» в принципе не позволяла показать таких деталей1.

На каком топливе работал двигатель F-1?

Очередной день дураков, 1 апреля 2010 года, Ю. Мухин решил отметить соответствующим образом и разразился очередной изобличительной статьей [5]. На этот раз он решил заняться двигателем F-1 первой ступени «Сатурн-5»:

В двигателе молекулы кислорода окисляют топливо, в случае водородного двигателя — это водород, в случае керосинового — это смесь водорода и углерода. При окислении водород, в расчете на молекулу кислорода, выделится примерно 570 кДж тепла, а при окислении углерода — всего около 400 кДж. Мало этого, атом водорода в 14 раз легче атома углерода, а все это значит, что чисто водородный двигатель на единицу сгораемой топливо-кислородной смеси будет выделять большую энергию, следовательно, будет развивать большую тягу. Это довод в защиту мифического американо-браунского двигателя F-1. Кроме этого, на единицу энергии топливо из чистого водорода будет легче керосина, в котором к водороду подмешан и углерод. Это опять плюс водородному двигателю F-1.

(выделение наше — apollofacts.) Далее Мухин объясняет, почему водородные все-таки хуже керосиновых:

Правда, есть и оговорка, которую мне не просто даже прикинуть. У нас соседями был завод по производству ракетного топлива, разумеется, секретный, думаю, что он выпускал гептил-амиловое топливо. Как-то я болтал с его главным инженером, он, разумеется, ничего конкретного по соображениям секретности сказать не мог, но в принципе сообщил, что задача создания ракетного топлива заключается в ведении в сырье для этого топлива энергии с целью создать в топливе молекулы с как можно большим количеством химических связей. В момент горения этого топлива в двигателе ракеты, эти связи рвутся, выделяя энергию, дополнительную к энергии собственно горения водорода и углерода. Скажем, в метане один атом углерода и четыре атома водорода, но уже в этом простом соединении при его горении к энергии горения собственно водорода и углерода добавится и энергия образования самого метана, где-то 80 кДж. А керосин - это природная смесь достаточно сложных углеводородов. Поэтому я бы не стал утверждать, что водородный двигатель по тяге сильно превзойдет керосиновый, если вообще превзойдет.
<…>
Но это только цветочки проблемы водородного двигателя, которые видны даже в принципе. Керосин создала природа, его остается только выделить из нефти, а это по затратам энергии — пустяки. А для получения водорода, нужно затратить гораздо больше энергии, чем ее выделяется при горении водорода в двигателях ракеты. Далее, нужна огромная криогенная техника по хранению жидкого водорода, особо прочные баки для него. Выигрыш в весе топлива на глазах «съедается» весом оборудования для хранения этого топлива в ракете. Мало этого, этот гад-водород чрезвычайно текуч и пролазит в любую щель. Мало этого, пределы взрываемости водородо-воздушно смеси очень широки — работать с ним, как на минном поле.
Таким образом, даже по мужицкому счету, тонна груза, выводимого на керосиновых двигателях, неизмеримо дешевле тонны груза, выводимого на водородных двигателях. Запомним это, чтобы понять, в чем еще выгода США в отказе от «шатлов» с их водородными двигателями (изначально являвшимися тупиком) и покупкой у России советских керосиновых двигателей.
Но это ничего не значит в случае проекта высадки на Луну — случай был уникальный, посему США могли и имели право использовать и водородные двигатели. Если бы они у них были.
Тут ведь дело в чем? Когда речь идет об удешевлении чего либо, а программа «шатлов» по своему смыслу обязана быть дешевой, поскольку речь идет о тривиальных выводах груза и людей на околоземную орбиту, то основное направление удешевления — это увеличение мощности единичного агрегата. Особенно, двигателя. Вдвое мощный двигатель всегда и легче, и экономичнее двух менее мощных. Это азбука. А что касается собственно работы нескольких двигателей, то тут возникает еще и порою не решаемая проблема согласования их работы (в чем и была основная трудность советской лунной ракеты Н-1). Увеличение количества двигателей, помимо прочего, это резкое увеличение вероятности отказа какого-либо из них, соответственно, срыв всей программы.
Поэтому, если бы у американцев действительно был двигатель F-1 тягой в 600 тонн, то это он и стоял бы на «шатлах», а не три таких же водородных движка по 180 тонн. А если бы у американских конструкторов хватило ума создать керосиновые двигатели, хотя бы с такой тягой в 180 тонн, то именно они и стояли бы на «шатлах».

Самое пикантное в этих рассуждениях не то, что Мухин не знает и не понимает, чем определяется преимущество и недостатки того или иного ракетного топлива. Самое пикантное — то, что F-1 представлял собой именно керосиновый двигатель! Мухин не только демонстрирует, что не знает даже самых элементарных вещей. Более того, он доказывает, что водородные двигатели вообще хуже керосиновых, а потому и F-1 не мог быть хорош; тогда как F-1 был именно керосиновым.

Сами рассуждения Мухина столь же беспомощны: это рассуждения человека, ничего не смыслящего в том, о чем он пытается судить. Главное преимущество водородных двигателей в том, что их так называемый удельный импульс на 25 % — 30 % выше, чем у керосиновых. Удельный импульс же — экспоненциальная характеристика эффективности двигателя: использование водородного топлива позволяет значительно уменьшить массу ракеты или значительно увеличить полезный груз. Так, полезный груз советской лунной ракеты Н1 был примерно на 40 — 45 тонн меньше, чем у «Сатурна-5» при почти равной стартовой массе, и причина была именно в том, что на верхних ступенях «Cатурна-5» использовался водород, а на Н1 — керосин. Основной недостаток водородного топлива состоит в его низкой плотности, что увеличивает необходимый размер баков. Это зачастую делает нецелесообразным использование водорода на первых ступенях: их размер был бы особенно велик (тем не менее, на американской ракете «Дельта-4» водород используется и на первой ступени). Поэтому водород обычно используют либо на верхних ступенях (как это было и на «Сатурне-5»), либо на первой ступени в комбинации с менее эффективными по удельному импульсу, но более компактными и мощными твердотопливными ускорителями (как на многих современных ракетах: американском «Спейс Шаттле», европейском «Ариане-5», японской H-II). Что касается технологических сложностей, связанных с высокой степенью криогенности жидкого водорода, их преодоление вполне оправдывается получаемым выигрышем; об этом свидетельствует и то, что советскую тяжелую ракету «Энергия» сделали по той же схеме, что американский «Спейс Шаттл»: ускорители большой мощности на менее эффективном по удельному импульсу топливе скомбинировали с центральным блоком, работавшим именно на водороде.

Мухин же слишком далек от этих азбучных истин. Он живет в своем мире. Впрочем, когда он узнал, наконец, от посетителей форума о том, что F-1 был керосиновым, то быстро приспособил свой мир к открывшимся ему фактам:

Ю, Мухин (01.04.2010 23:50)
Товарищ прав и я благодарю его, а читателям приношу извинения за ненужные в статье умствования по поводу энергетики водорода и керосина, поскольку то, что F-1 керосиновый, делает лунную аферу США еще более убогой. Объяснить, почему они при якобы имеющемся керосиновом двигателе, покупают советские, вообще невозможно.

То, что невозможно для Мухина, не представляет никакого труда для тех, кто знает факты. Американцы покупают двигатель РД-180, тяга которого составляет порядка 400 тонн, на 1-й ступени семейства ракет-носителей «Атлас-5», стартовая масса самых легких представителей которого несколько превышает 300 тонн. На эту ракету попросту невозможно поставить двигатель F-1, поскольку его тяга близка к 700 тоннам. При стартовой тяге, настолько превышающей вес ракеты, ракета стартовала бы с огромным ускорением и была бы разрушена как аэродинамическими силами, так и действующей на нее перегрузкой. F-1 можно было бы использовать только на самых тяжелых ракетах этого семейства, но тогда требовалось бы изготавливать два различных варианта центрального блока вместо нынешнего стандартного и унифицированного. Есть еще одна причина, почему американцы предпочитают РД-180: его удельный импульс заметно выше, чем у F-1. Иными словами, по удельным характеристикам РД-180 имеет значительное превосходство перед более мощным, но менее эффективным F-1, это позволяет уменьшить размер ракеты. Однако высокий удельный импульс никогда не относился к достоинствам F-1: двигатели «Сатурна-5» обладали достаточно низким удельным импульсом, их главным достоинством была их очень высокая тяга и высокая надежность.

Мухин — знаток механики

В одном из номеров выходившей под его редакцией газеты «Дуэль» Мухин взялся экзаменовать специалистов ЦАГИ [6] следующим образом [7]:

Сергей Иванович, мне надоела высокомерная немощность ЦАГИ. Следующая Ваша статья в «Дуэли» будет посвящена следующему.

Вес лунной кабины и посадочного модуля космического комплекса «Аполлон» с топливом по легенде был «16,44 т, после посадки — 14,70 т. Высота над поверхностью Луны в начале посадки — 900 м. При спуске корабля до высоты 150 м тяга двигателя уменьшается до 1270 кГс, вертикальная скорость движения лунной кабины 8,2 м/с. При посадке кабины скорость ее движения уменьшается от 8,2 до 0,91 м/с. Вертикальная скорость перед посадкой около 1,06 м/с. Посадочная ступень лунной кабины… имела двигатель, тягу которого можно было регулировать в пределах 475-4535 кГс. На всех опорах (кроме одной) смонтированы щупы длиной 1,7 м, регистрирующие контакт с поверхностью Луны и подающие команду на выключение двигателя». Это те данные, что дали американцы. На мой взгляд их больше, чем достаточно. (Данные о механических свойствах грунта Луны возьмите у своего знакомого Н. И. Мельника).

Поменяемся местами. Вы, экспериментатор, рассчитаете нам, какой объем лунного грунта должны выбрасывать двигатели из-под американских лунных кабин во время посадки. А я, главный редактор, буду Вас проверять и учить, как такие расчеты надо делать.

Специалисты из ЦАГИ, очевидно, в качестве экзаменуемых Мухиным выступить не пожелали, поэтому спустя несколько лет в своей книге «Антиаполлон. Лунная афера США» Мухин решил-таки всех научить, как делаются такие расчеты [8].

Это в связи с чем, «в полном соответствии с нашими расчетами, никакого кратера под двигателем нет», если вы размеры этого кратера и не брались рассчитывать? Кратер-то образуется от выноса грунта реактивной струей, а не от давления на него. К чему прикидываться дурачками и рассчитывать это давление, если чуть выше Армстронг уверял, что пыль начала подниматься (а не прессоваться!) при спуске ниже 30 м? Но, раз речь идет о выносе пыли реактивной струей, так и считайте этот вынос, специалисты хреновы!

Тут кстати будет привести то, что написал по этому поводу и хиви НАСА А. Марков: «В конечную фазу прилунения (зависание над поверхностью) летательный аппарат переходит над выбранной "посадочной площадкой". Оптимальная высота этого режима 8-10 м от поверхности до центра масс LM. Лунный модуль "Орел" миссии "Apollo-11", имея средний расход топлива при посадке (при плавно изменяемой тяге двигателя на минимальную) — 10-5 кг/сек, опускался на поверхность в режиме зависания 5 секунд и еще 0,9 секунды двигатель работал уже у ставшего на грунт LM.

Какую работу в течение 6 секунд произведут продукты выхлопа (40 кг топлива) камеры сгорания ЖРД, регулируемой к минимуму (R = 450 кг) реактивной тяги, вылетающие из конусного сопла диаметром 1,5 м, опускающегося на поверхность с высоты 5,5-0,5 м?» — задал коварный вопрос большой специалист космической техники, но так и не ответил на него. (Хотя, собственно, что мы должны ожидать от человека, которого в школе не сумели обучить определению угла прямоугольного треугольника по двум катетам?)

Придется мне, бывшему металлургу, этим заняться, благо хиви привели необходимые данные для расчета. Итак.

Мухин приступил к задаче (вообще говоря, неразрешимой с такими условиями ввиду ее сложности) бойко, и школьной физике сразу пришлось несладко.

Если бы посадочный модуль просто упал на Луну с высоты своего зависания над ней, то он совершил бы работу, равную своему весу умноженному на высоту падения. Вес модуля округлим до 1200 кГс, поскольку на высоте зависания еще не все топливо было выработано, а высоту зависания дал хиви Марков — 5,5 м от опор до поверхности Луны. Итого, работа падения равна 1200 · 5,5 = 6600 кГс·м.

С этой высоты модуль падал бы 2,6 сек. При этом средняя мощность его падения была бы: 6600 / 2,6 = 2538 кГс·м/сек. Но он спускался на реактивной струе двигателя и спускался 6 секунд, как утверждает Марков. Следовательно, средняя мощность спуска была: 6600 / 6 = 1100 кГс·м/сек. До этой мощности мощность падения снизила мощность двигателя модуля, соответственно она в среднем была равна: 2538 – 1100 = 1438 кГс м/сек. Работая 6 секунд, двигатель совершил работу: 1438 · 6 = 8630 кГс·м.

Судя по этому тексту, «работа падения» 6600 кгс·м совершается, очевидно, гравитационным полем Луны над самим лунным модулем, поскольку сила 1200 кгс приложена со стороны гравитационного поля к модулю. Соответственно «мощность падения» 2538 кгс·м/сек — это средняя мощность совершения работы гравитационного поля над над модулем. Правда, такая мощность воображаема и в реальности не развивается, а развивается мощность 1100 кгс·м/сек: ведь время опускания модуля все-таки не 2,6 секунд, а 6 секунд. Объяснить, почему разность воображаемой мощности работы гравитационного поля над модулем и реальной мощности работы гравитационного поля над модулем оказывается у Мухина равной работе двигателя над выхлопными газами понять невозможно. Можно было бы понять еще, если бы Мухин счел полученное значение 1438 кгс·м/сек мощностью работы двигателя над модулем (хотя, конечно, действительная работа двигателя над модулем тоже не может быть определена по мухинской формуле; в реальности ее можно оценить как $P h \approx$ 6600 кгс·м, считая величину тяги двигателей примерно равной весу лунного модуля $P$: при посадке модуль опускается примерно с постоянной скоростью). Однако в дальнейших вычислениях Мухин явно использует полученную им величину как мощность работы двигателя над газами.

По сути, формула мощности работы двигателя над газами «по Мухину» сводится к выражению

(1)
\begin{align} N = P h\left(\sqrt{\frac{g}{2h}} - \frac{1}{t}\right) , \end{align}

где N — мощность работы двигателя над газами, P — вес модуля, h — высота модуля над поверхностью, g $\approx$ 1,62 м/с2 — ускорение свободного падения на Луне, t — время опускания модуля.

Рассмотрим предельный случай — будем считать, что модуль опускается очень большое (в пределе бесконечное) время, $t \rightarrow \infty$: по сути, это случай неподвижно зависшего над Луной модуля. По Мухину, мощность работы его двигателя над газами будет

(2)
\begin{align} N = P \sqrt{\frac{gh}{2}} . \end{align}

Забавно, что согласно этой формуле, мощность работы двигателя над газами растет с высотой: чем выше модуль, тем, по Мухину, более высокую мощность должен развивать его двигатель для обеспечения висения! И это несмотря на то, что сила тяжести, действующая на модуль, от высоты в первом приближении не зависит.

Попробуем оценить работу двигателя над газами правильно. При посадке тяга двигателя мало отличается от веса модуля, так как модуль плавно опускается на поверхность с постоянной скоростью, и тяга почти полностью уравновешивает его вес. Поскольку удельный импульс двигателя составляет $\approx$ 310 сек [9], то при тяге $\approx$ 1200 кгс расход топлива равен, согласно известному соотношению, $\approx$ 1200 кгс / 310 с $\approx$ 3,9 кг/с. Скорость газов составляет $\approx$ 310 с · 9,81 м/с2 $\approx$ 3040 м/с. Таким образом газы, выбрасываемые из двигателя в течение 1 секунды, имеют кинетическую энергию $\approx$ 3,9 · 30402/2 Дж $\approx$ 1,8 · 107 Дж, и за 6 секунд двигатель совершил работу $\approx$ 6 · 1,8 · 107 Дж $\approx$ 1,1 · 108 Дж.

Эта величина почти в 1,3 тыс. раз больше, чем насчитал Мухин (т. к. 8630 кгс·м $\approx$ 8,5 · 104 Дж). Таким образом, Мухин ошибся на 3 порядка! Пожалуй, ему несколько рано экзаменовать специалистов из ЦАГИ.

Весь остальной ход мухинского «расчета» не менее абсурден и изобилует такими же нелепыми ошибками. Достаточно обратить внимание уже только на то, что, ко всему прочему, Мухин умудрился перепутать единицы силы, что привело к еще одной десятикратной ошибке, а также перепутать массу с объемом:

Рассчитанная нами ранее работа в 4315 кГс перешла в кинетическую энергию частиц грунта и при средней скорости 1,4 м/сек она вынесла из-под «Аполлона – 11»: 4315 · 2/1,42 = 4403 кГ (4,4 т) грунта. При его насыпной плотности 1,9 т/м3 это равняется: 4,4/1,9 = 2,3 м3.
Круг диаметром 3 м имеет площадь примерно в 7,1 м2. Объем конуса равен произведению площади его основания на одну треть высоты. Отсюда глубина конуса выноса грунта под соплом «Аполлона-11» оценивается в: 3 · 4,4/7,1 = 1,9 м.

(Выделение apollofacts; как видно, Мухин при вычислении высоты конуса через его объем вместо полученного им ранее объема 2,3 м3 использует насчитанную им массу 4,4 т).

Таким образом, полученный Мухиным результат есть не более чем комбинация нелепостей, плод произвольной игры ошибок, и с реальностью он не может иметь ничего общего. Заканчивает Мухин следующими словами:

Я не претендую на то, чтобы этому методу расчета обучали студентов, но за 35 лет этих споров и восторженных воплей наших космических балбесов по поводу «великой победы американцев» мог найтись хоть один специалист, который выполнил бы подобный расчет вместо меня, редактора «Дуэли»?

Радует, что Мухин не претендует на обучение своему методу в вузах, но его удивление тому, что за 35 лет ни один специалист подобный «расчет» не выполнил, ничем не оправданно. Факты таковы, что металлург и редактор «Дуэли» Мухин имел бы мало шансов сдать школьный экзамен даже по разделу механики.


Ссылки
1. Интервью Ю. И. Мухина, портал км.ру от 31.10.2007
2. О завершении полета SMART-1, РИА «Новости», 03.09.2006
4. О завершении полета SMART-1, «Первый канал», 03.09.2006
5. Мухин изобличает «водородный» двигатель F-1, электронная газета «forum.msk.ru», 01.04.2010
7. Мухин берется экзаменовать ЦАГИ, статья в газете «Дуэль», 29.02.2000
10. The advanced Moon micro-imager experiment (AMIE) on SMART-1: Scientific goals and expected results, статья о фотокамере «Смарта-1», Planetary and Space Science, Vol. 53, Issue 13, Nov. 2005, pp. 1309-1318
Unless otherwise stated, the content of this page is licensed under Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 License