Для определения дозы радиации, которые получает космонавт в космическом аппарате при пересечении радиационных поясов Земли, детально рассмотрим схему  полета пилотируемой лунной экспедиции по программе "Сатурн-V — Аполлон".

В этой схеме ракетный блок ракеты-носителя «Сатурн-V» сначала выводил космический корабль «Аполлон» на околоземную орбиту, а потом — на траекторию движения к Луне. На рисунке ниже  показана схема лунной экспедиции по программе «Сатурн-V—Аполлон». Недостаток этой схемы — невозможность спасти экипаж взлетного модуля лунного корабля, если не удается его встреча с орбитальным (основным) блоком корабля «Аполлон», остающимся на окололунной орбите. Кроме того, при такой схеме появлялось ограничение по времени старта этого модуля с поверхности Луны, зависящее от параметров орбиты орбитального блока. Проще говоря, космонавты должны были дождаться, когда орбитальный блок облетит Луну и окажется над ними, и только тогда стартовать с поверхности. Наконец, такая схема имеет ограничение на районы посадки лунного корабля на поверхность Луны, также зависящее от параметров орбиты орбитального блока [27].


Рис. 1. Схема полета пилотируемой лунной экспедиции по программе «Сатурн-V — Аполлон»: 1 — старт с Земли; 2 — отделение разгонного блока первой ступени, включение двигательной установки второй ступени; 3 — отделение разгонного блока второй ступени, на низкую орбиту; 4, 5 — промежуточная орбита; 6 — второе включение двигателя третьей ступени в расчетной точке орбиты и вывод «Аполлона» на траекторию полета к Луне; 7 – отделение основного блока; 8 — сброс конического переходника и перестроение основного блока; 9 — пристыковка основного блока к лунной кабине; 10 — отделение «Аполлона» от разгонного блока третьей ступени; 11 — первая коррекция траектории; 12 — вторая коррекция траектории; 13 — разгонный блок третьей ступени переводится на траекторию прямого попадания на поверхность Луны; 14 — последняя коррекция траектории; 15 — построение лунной орбиты; 16 — построение более низкой орбиты, переход двух астронавтов в лунную кабину через внутренний люк-лаз; 17 — разделение лунной кабины и основного блока; 18 — включение двигателя лунной кабины для торможения на этапе посадки на Луну; 19 - посадочный маневр и прилунение лунной кабины, выход астронавтов на поверхность Луны; 20 — движение по орбите основного блока; 21 — построение орбиты основного блока перед стыковкой; 22 — старт с поверхности Луны взлетной ступени лунной кабины; 23 — сближение взлетной ступени с основным блоком; 24 – стыковка взлетной ступени с основным блоком, который играет роль активного корабля при стыковке; 25 - отделение взлетной ступени после перехода из нее двух астронавтов в основной блок; 26 — сброс взлетной ступени на поверхность Луны; 27 — отделение автоматического спутника на орбите; 28 — переход на траекторию полета к Земле; 29 — первая коррекция траектории; 30 — вторая коррекция траектории (в случае необходимости); 31 - разделение отсека экипажа (спускаемого аппарата) и отсека оборудования с двигательной установкой основного блока; 32 — ориентация спускаемого аппарата перед входом в плотные слои атмосферы; 33 - спускаемый аппарат на участке управляемого спуска в атмосфере Земли, 34 — пропадание радиосигнала при входе в атмосферу; 35 — срабатывание парашютной системы и приводнение спускаемого аппарата с тремя астронавтами в заданном районе океана.

В соответствии с программой в момент Т+2 мин 15 с (Т - момент отрыва от стартового стола) должен быть выключен центральный двигатель первой ступени (обоз. 2), а в момент Т+2 мин 40,8 с - остальные. Еще через 2,4 с включаются двигатели второй ступени S-II, а через 25 с после этого сбрасывается система аварийного спасения вместе с теплозащитным экраном (обоз. 3). Двигатели второй ступени выключаются в момент Т+9 мин 11,4 с на высоте 185,9 км при дальности 1640 км и скорости 6,94 км/с. В момент Т+9 мин 15,4 с включается двигатель J-2 третьей ступени S-IVB, который, не выработав всего топлива, выключается в момент Т+11 мин 40,1 с. В результате третья ступень вместе с приборным отсеком IU и кораблем «Аполлон» (масса 136 т) достигает скорости 7,79 км/с на расстоянии 2713 км от мыса Канаверал и выходит на орбиту высотой 188 км и наклонением 32,6° (обоз. 4).
В момент Т+2 ч 44 мин 14,8 с на втором витке повторно включается двигатель J-2 ступени S-IVB и через 5 мин 48,3 с сообщает приращение скорости 3041,2 м/с (обоз. 6). В результате третья ступень с кораблем «Аполлон» (общая масса 63 т) выходит на траекторию полета к Луне (TLI) на высоте 322,7 км с начальной скоростью 10 846,7 м/с (обоз. 7).
На пути к Луне производится перестроение отсеков корабля (обоз. 8-10). После этого корабль принимает конфигурацию, показанную на рис. (обоз. 11), повторно разворачивается на 180° и после получения слабого импульса (6 м/с при полете «Аполлона-11») удаляется от ступени S-IVB [28].

Около ближайшей к Луне точки траектории (над обратной стороной Луны) включается примерно на 6 мин маршевый двигатель основного блока, уменьшающий селеноцентрическую скорость примерно с 2,5 км/с до 1,7 км/с и корабль переходит на эллиптическую окололунную орбиту с апоселением на высоте примерно 315 км (обоз. 15).

Заключительный этап посадки начинается включением двигателя посадочной ступени вблизи периселения, на высоте 15 км и расстоянии 480 км от места посадки (обоз. 17). Через 26 с тяга двигателя делается максимальной. Еще через 4 мин бортовой радиолокатор начинает сообщать высоту, а через 2 мин после этого - скорость корабля относительно поверхности. При этом тяга уменьшается до 60% от максимальной. Через 8 мин 24 с торможения на высоте 2,35 км и расстоянии 8,2 км от места посадки, при горизонтальной скорости 152 м/с и вертикальной 45,7 м/с начинается этап дальнего подхода с возможностью ручного управления (обоз. 18). Наконец, через 10 мин 6 с после начала торможения начинается этап ближнего подхода - до места посадки 550 м, высота 159 м, горизонтальная составляющая скорости 16,8 м/с, спуск почти вертикален. Вертикальное снижение начинается на высоте 46 м, причем автоматически поддерживается постоянной скорость 0,9 м/с. Предусмотрена возможность зависания над Луной, для чего тяга должна уменьшаться в точном соответствии с массой корабля, чтобы не начался подъем. Двигатель выключается космонавтами через 1 с после того, как получен сигнал о касании поверхности одним из щупов (стержни длиной 170 см) на пятах посадочных опор. Такова расчетная схема посадки корабля «Аполлон-11».

Возвращение двух космонавтов с Луны (обоз. 22) начинается вертикальным стартом взлетной ступени с помощью основного двигателя. Затем ступень отклоняется от вертикали и через 7 мин после старта выходит (обоз. 23) на начальную орбиту с периселением на высоте 16,7 км и апоселением на высоте 83,3 км. Последующее сложное маневрирование производится с помощью двигателей системы ориентации и стабилизации.

После перехода двух космонавтов в основной блок (обоз. 28), взлетная ступень лунного корабля отделялась. Начиная с полета «Аполлона-12», она затем с помощью тормозного импульса основного двигателя по очень пологой траектории сбрасывалась на Луну. Скорость удара 1,68 км/с позволяла провести сейсмический эксперимент.

Основной блок после некоторого периода обращения вокруг Луны разгонялся с помощью маршевого двигателя на 0,9-:-1,0 км/с, что доводило его селеноцентрическую скорость до примерно 2,5 км/с (обоз. 29).

Перед входом в атмосферу Земли, через 2,5-3 сут, отделялся служебный отсек (обоз. 31), а командный отсек (обоз. 33) совершал спуск с аэродинамическим качеством до 0,4 (возможны маневры по дальности от 100 до 5000 км), завершавшийся приводнением на парашютах в Тихом океане со скоростью 10 м/с (обоз. 35). Минимальная продолжительность экспедиции («Аполлон-11») составила 195 ч 17 мин 53 с, максимальная («Аполлон-17») - 301 ч 51 мин 5 с.

В случае трагического полета корабля «Аполлон-13» 14 апреля 1970 г. в 3 часа по Гринвичу на пути к Луне при расстоянии от Земли 330 000 км вследствие неисправности электропроводки в служебном отсеке произошел взрыв кислородного бака, который питал водородно-кислородные топливные элементы и систему жизнеобеспечения. Лунный отсек стал играть роль спасательной шлюпки. В режиме крайней экономии использовались его ресурсы электроэнергии, воды и кислорода. Ориентация и коррекция траектории осуществлялись с помощью двигателей системы ориентации лунного отсека и посадочного двигателя. Ориентация часто нарушалась истечением газов из служебного отсека. Корабль был окружен в полете роем осколков. Корректирующий импульс 11,3 м/с перевел в 8 ч 43 мин корабль на траекторию облета Луны с возвращением в атмосферу. После облета Луны (минимальное расстояние - 250 км) 15 апреля в 02 ч 40 мин был сообщен корректирующий импульс 265 м/с (посадочный двигатель работал 4 мин 24 с), что сократило на 10 ч полет до Земли и обеспечило приводнение в Тихом океане. 17 апреля в 12 ч 53 мин на расстоянии 72 000 км от Земли с помощью двигателей системы ориентации лунного отсека была проведена последняя коррекция, увеличившая угол входа в атмосферу до 6,85°. В 13 ч 16 мин был отделен служебный отсек, а в 16 ч 43 мин на расстоянии 21 000 км от Земли - лунный (до этого двое космонавтов помещались в лунном отсеке, а один - в переходном туннеле). Благополучное приводнение командного отсека с космонавтами произошло 17 апреля в 18 ч 08 мин в расчетной точке юго-восточнее островов Самоа (время всюду по Гринвичу).

Такова официальная легенда НАСА [29, 30, 31]. Как Аполлоны преодолели радиационный пояс Земли, как они обошли опасную зону радиации на пути Земля-Луна, как облетали пояс высокоэнергичных протонов при возвращении Луна-Земля, неизвестно.

Из официальных источников можно сделать выводы:

1. Согласно схеме НАСА (рис. 2) после старта с космодрома и короткого участка разгона (этап А) «Сатурн-5» выводил корабль «Аполлон» на низкую околоземную орбиту с высотой 160-170 км, периодом 88 минут и наклонением плоскости орбиты к географическому экватору  23-33 градуса (этап Б). Двигатель последней ступени ракеты-носителя включался для перевода корабля на траекторию полёта к Луне в конце второго витка и работает 342-348 секунды (этап В). В результате третья ступень с кораблем «Аполлон» выходит на траекторию полета к Луне (TLI) на высоте 322,7 км с начальной скоростью 10 846,7 м/с (этап В). Через 5 минут от этапа В расстояние до Земли 948 км; 10 мин. – 2 306 км; 17 мин. – 4 415 км; 21 мин. – 5 815 км.  Через 31 минуту полётного времени начинается манёвр перестроения отсеков, который завершается через 8-9 минут.  Через 47 минут расстояние до Земли составляет 12 314 тыс. км. Внутренний радиационный пояс Ван Алена пройден  [32].  Через 64 минуты расстояние от Земли 21767 км. Через 87 минуты полётного времени корабль (сцепка из командного и лунного модулей) отделяется от последней ступени ракеты-носителя, отдаляется от неё на безопасное расстояние и начинает самостоятельный полёт к Луне (этап Г).  Через 104 минут расстояние от Земли 29437 км. Через 196 минуты от этапа В  расстояние до Земли 51741 км. Радиационный пояс Земли пройден полностью.

Любая орбита может иметь только форму окружности, эллипса, параболы или гиперболы, в фокусе которых находится центр гравитационной массы. Это значит, что радиационные пояса Аполлоны проходят не по прямой и не со второй космической скоростью - 11 км/с, а со скоростью удаления от Земли - разгон в течении 5,5 минут до 3041,2 м/с (участок В) и удаление по геоцентрической орбите.

Рис. 3 Корабль удаляется от Земли не по прямой линии.

2. При возвращение Аполлонов к Земле движение сквозь радиационные пояса проходило практически по прямой линии со скоростью 9-10 км/с. На высоте 120 км скорость Аполлонов достигала второй космической [33]. Торможение происходило в атмосфере Земли.

3. Существенно отклониться от плоскости эклиптики (плоскость орбиты Земли) Аполлоны не могли, так как это равнозначно пролёту мимо Луны, перерасходу топлива и не выполнению программы.  Ниже приведена таблица  угла наклона низкой околоземной орбиты перед разгоном и входом в пояс Ван Алена и координаты места посадки Аполлонов после прохождения радиационного пояса.

                                                                                                                                                               

Аполлон	Наклон низкой околоземной орбиты к эклиптике перед разгоном к Луне и входом в пояс Ван Алена; градус	Посадка на Земле после прохождения  пояса Ван Алена; координаты
Аполлон 8 [34, 35]	32,5	8.10° с. ш., 165.00° з. д.
Аполлон 10 [34, 36]	23,46	15.02° ю. ш., 164.7° з. д. (G)
Аполлон 11 [34, 31]	32,5	13.5° с. ш., 169.25° з. д.
Аполлон 12 [34, 39]	32,5	15.8° ю. ш., 165.2° з. д. (G).
Аполлон 13 [34, 38]	32,55	21.63 ° с. ш., 165.37 ° з. д.
Аполлон 14 [34, 39]	31,3	27.03° ю. ш., 172.7° з. д. (G)
Аполлон 15 [34, 42]	29,7	26°7' с.ш., 158 °8' з. д
Аполлон 16 [34, 41]	32,5	0°43' ю.ш., 156°13' з. д.
Аполлон 17 [34, 42]	28,7	17°53' ю.ш., 166°7' з. д.

Воспользуемся этими данными и составим схему положений Аполлонов относительно пояса Ван Алена.
При разгоне космического аппарата с низкой околоземной орбиты в направлении Луны:



Относительное положение мест посадок Аполлонов на Земле и радиационного пояса Ван Алена:
Подлёт к Земле Аполлонов в официальном докладе НАСА описан мимолетом. Для Аполлон 11 доклад отсутствует [45]...
Ниже согласно официальному докладу НАСА приведено возвращение на Землю  Аполлон-8 [46]:
134 часов 11 минут - скорость 2171 м/c, расстояние до Земли 136959 км.
138 часов 57 минут - скорость 2610 м/c, расстояние до Земли  97684 км. 
139 часов 15 минут - скорость 2651 м/c, расстояние до Земли 94819 км.
142 часов 59 минут - скорость 3444 м/c, расстояние до Земли 56345 км.
143 часов, 36 минут - скорость 3680 м/c, расстояние до Земли 49000 км. Вхождение в радиационный пояс.
144 часов, 38 минут - скорость 4276 м/c , расстояние до Земли 35188 км.
145 часов, 32 минут - скорость 5264 м/c, расстояние до Земли 21531 км.
145 часов, 45 минут - скорость 5588 м/c, расстояние до Земли 17779 км.
146 часов, 12 минут - скорость 7103 м/c, расстояние до Земли 9167 км. Вхождение во внутренний радиационный пояс.
146 часов, 31 минуту полётного времени произошло отделение отсека экипажа от двигательного отсека командного модуля.
146 часов 40 минут - скорость 10387 м/c, расстояние до Земли 333 км. Радиационный пояс пройден.
146 часов, 48 минут - 35-40 км над Землей.
Полёт продолжался 147 часов 00 минут 11 секунд.


Рисунок выше показывает, что возвращение астронавтов на Землю осуществляется вблизи геомагнитного экватора, для Аполлон 10, 12, 16 и 17 точно в плоскости геомагнитного экватора. Это равнозначно тому, что астронавты неизбежно проходят через внутренний пояс Ван Ален и получают дозу радиации...

Рис. 5. Магнитосфера и радиационные поля Земли. Сиреневым цветом выделена область высокоэнергетических частиц радиационного пояса.

Таким образом, при полете на Луну по программе "Сатурн-V — Аполлон" космический аппарат и астронавты обязательно пересекают радиационный пояс Земли. Каковы же суммарные дозы радиации получают астронавты при полете на Луну и возвращении на Землю? Об этом пойдёт речь далее.

Далее

Оглавление:

• Человек на Луне! Детальный анализ радиационной обстановки и возможной опасности
• Дозы радиации по легенде НАСА
• 1969 - 1972 был год пика 11-летней солнечной активности.
• Вероятность не ниже 20% получить острую лучевую болезнь.
• В лунном модуле радиация на порядок выше.
• Аполлоны не покидали пределы орбиты Земли.
• Аполлоны были невидимыми на околоземной орбите.
• Радиационные факторы выше 400 км.
• Толщина защита Аполлонов не обеспечивает надежную защиту астронавтов.
• Ионизирующая радиация в Космосе.
• Формула расчета эквивалентной дозы радиации и её тестирование.
• Схема полета пилотируемой лунной экспедиции по программе "Сатурн-V — Аполлон".
• Дозы радиации при полете на Луну.
• Человек на Луне! Заключение.