Почему астронавты на Луне не совершали высокие прыжки?

Краткий ответ: Хотя на Луне слабое притяжение, движениям астронавтов мешали вес и конструкция скафандра. Но даже в скафандре они могли совершать прыжки, которые крайне сложно повторить на Земле. Благодаря наземным испытаниям специалисты NASA хорошо знали, какие прыжки человек будет совершать на Луне.

Сила притяжения Луны в шесть раз меньше земной, поэтому астронавты могли активно перемещаться по ее поверхности в скафандрах массой более 90 кг. Длительность выхода на поверхность составляла до семи с половиной часов, и людям приходилось немало путешествовать. В то же время перемещения астронавтов на Луне мало напоминали приключения фантастического героя Джона Картера, который совершал головокружительные прыжки, оказавшись на Марсе.

Если суммировать вес астронавта и его скафандра A7L и разделить на шесть, то получим всего 27,5 кг, и кажется, что с таким весом можно было бы позволить себе бóльшую свободу движений. Тем временем астронавт Джон Янг совершал вертикальные прыжки специально для показательной фотографии, и их высота составляла всего около полуметра.

Нил Армстронг рассказывал, что ему удалось подпрыгнуть, удерживаясь руками за лестницу космического корабля, на высоту около 160 см, т.е. на уровень плеч:

«Я использовал технику, согнув обе ноги в коленях, и опустился как можно ниже. Затем я вскочил вертикально, направляя себя руками за поручни. Так я добрался до третьей ступени лестницы, которая, я думаю, была около 5 или 6 футов над грунтом».

Этот момент запечатлен в записи телетрансляции.

Прыжки в длину, которые совершали астронавты, по телесъемке можно оценить примерно в 2–3 м.

При подготовке полета на Луну и разработке скафандров в Impact Dynamics Research Facility (Станции исследования ударных процессов) в Исследовательском центре Лэнгли NASA проводили испытания в условиях, приближенных к лунным. Силу лунного притяжения удавалось ощутить при помощи наклонной стены, у которой вертикально подвешивался испытатель в положении тела перпендикулярно этой стене и почти параллельно полу. При определенном наклоне стены сила опоры ног человека на стену близка к силе притяжения на Луне. В таких условиях подготовленный человек способен подпрыгивать на «высоту» почти в полтора своих роста и выполнять акробатические упражнения, которые на Земле в обычных условиях требуют батута.

Для изучения подвижности человека в условиях лунного притяжения обязательно требуется работа в скафандре. Костюм для внекорабельной деятельности сам по себе довольно неудобная форма одежды, но в условиях космического полета есть еще один важный фактор, влияющий на подвижность, — давление атмосферы внутри скафандра. Точнее, разница между давлением в скафандре и окружающей средой. Во времена лунной программы в американских скафандрах для выхода в открытый космос поддерживалось внутреннее давление чистого кислорода 0,25 атмосферы, сейчас повысили до 0,30 атмосферы. В российских скафандрах серии «Орлан» — 0,4 атмосферы. Для сравнения: внутри автомобильной шины давление 2 атмосферы. В волейбольном мяче разница с окружающей средой в 0,32 атмосферы. Получается, что скафандр — это «надутый волейбольный мяч в форме человеческого тела», в котором требуется ходить, прыгать, работать несколько часов…

Во время наземных испытаний в Impact Dynamics Research Facility на тренажере Reduced Gravity Walking Simulator (Имитатор ходьбы с пониженной гравитацией) NASA, помимо простого изучения подвижности человека в условиях лунного притяжения, моделировались и условия работы в скафандрах. В роли скафандра использовалась резиновая герметичная часть скафандра A7L. В части испытаний моделировалось внутренне давление, но ранец системы жизнеобеспечения не использовался. В скафандре испытатель производил различные действия: бег, прыжки, ходьбу по наклонной поверхности, подъем по лестнице и др. Герметичный костюм помогал определить разницу в движениях между надетым скафандром и надутым на 0,3 атмосферы.

Прыжок в высоту в условиях лунного притяжения в имитаторе скафандра не превышает двух метров. В тех же условиях, но в надутом на 0,3 атмосферы имитаторе скафандра высота прыжка сокращается примерно до полутора метров. Добавление 60-килограммового ранца системы жизнеобеспечения повлияет на центр массы астронавта и добавит 10 кг веса на Луне. Кроме того, космические скафандры отличаются от испытательных. Кроме резиновой герметичной части, лунный скафандр A7L имел четыре слоя металлизированной теплоизоляции. Поверх теплоизоляции накладывалась ударопрочная ткань, которая оберегала от повреждений внутренние слои. В результате оригинальный скафандр был массивнее и плотнее того, в котором испытатели учились прыгать.

Любые попытки теоретического расчета высоты и длины прыжков астронавтов на Луне должны учитывать не только технические и физические условия. Также следует учитывать психологический фактор — осторожность, которая удерживала астронавтов от излишнего риска в попытках побить олимпийские рекорды.