Алданов Марк Александрович: другие произведения.

Как должны выглядеть движения астронавтов на Луне?

Журнал "Самиздат": [Регистрация] [Найти] [Рейтинги] [Обсуждения] [Новинки] [Обзоры] [Помощь]
Peклaмa:
Конкурс фантастических романов "Утро. ХХII век"
Конкурсы романов на Author.Today

Летние Истории на ПродаМане
Peклaмa
 Ваша оценка:
  • Аннотация:
    Актёры, которые изображали астронавтов (это были вовсе не те голливудские красавцы, которых показали потом, на пресс-конференции, а никому не известные люди) во время съёмок были настолько заняты расшвыриванием песка, что забывали о важных вещах.

 Почему все кадры с Луны не далее 19 метров? ч.1
 Почему все кадры с Луны не далее 19 метров? ч.2
 Почему все кадры с Луны не далее 19 метров? ч.3
 Самые заметные проезды NASA по бутафорской Луне


    Сейчас уже ни для кого не секрет, что эффект лунной гравитации американцы "создавали" в павильоне довольно примитивным способом, доступным любому кинолюбителю - изменением скорости съёмки. Снимая на завышенной скорости, а потом проецируя отснятый материал в нормальном режиме, получали в результате замедление движений на экране.

    Вопрос - на сколько нужно изменить скорость съёмки, чтобы на Земле средствами кино сымитировать лунную гравитацию - многократно обсуждался на форумах, посвящённых лунной афере. Ответ на него легко получить из формулы пройденного пути при равноускоренном движении. Формула упрощается, когда начальная скорость объекта равна нулю, например, когда некий предмет просто выпадает из руки. Тогда формула, известная всем из курса физики, приобретает вид:

S = at2/2   

где S - путь, а - ускорение.
     
      На Луне выпавший из руки предмет будет падать медленнее, чем на Земле, проходя тот же самый путь. Ускорение свободного падения на Земле = 9,8 м/с2, на Луне - в 6 раз меньше = 1,6 м/с2, высота падения (она же - путь - S) одна и та же. Подставляя в формулу tл- время падения на Луне и tз- время падения на Земле, мы получим:

1,6 tл2 = 9,8 tз2

откуда время падения на Луне tл будет отличаться от земного в корень квадратный из соотношения 9,8/1,6.

tл = v(9,8/1,6) tз2 = v6,125 tз2 = 2,45 tз

      Предмет на Луне будет падать в 2,45 раза дольше, чем на Земле. Соответственно, скорость съёмки нужно увеличить в 2,45 раза, чтобы движение при проекции замедлилось, как будто падение предмета происходит на Луне. Для этого необходимо вместо стандартной частоты 24 кадра в секунду выставить 59 к/с, или, округлённо, 60 к/с. Вот это и есть примитивный способ заставить падающие предметы опускаться медленнее, как будто в условиях лунной гравитации - нужно снимать кино на скорости 60 к/с, а демонстрировать на 24 к/с.
    Таким способом можно изменить только длительность свободного падения, или, другими словами, замедлить время, затраченное на прыжок, но невозможно повлиять на длину пути. Если человек во время лёгкого прыжка пролетает в земных условиях 1 метр, то на какой бы скорости мы ни снимали этот прыжок, он не станет длиннее. Он как был 1 метр, так и останется таким же, не зависимо от степени замедления скорости демонстрации. А на Луне из-за слабой гравитации длина прыжка должна увеличиться в несколько раз. И самый простенький прыжок должен выглядеть как 5-метровый пролёт. Такое расстояние, например, у меня в зале, в квартире, от одной стены до другой. Именно такие по длине пролёта прыжки мы видели в фильме "Космический рейс" (1935 г.). Но ничего подобного, даже близко к этому, НАСА показать не смогло. Хотя прекрасно знало, как должен выглядеть прыжок на Луне.
      Дело в том, что ещё в середине 60-х годов ХХ века в научно-исследовательском центре им.Лэнгли (один из ключевых центров НАСА) были изготовлены имитаторы лунной тяжести.
      Поскольку при изменении гравитации масса не меняется, а меняется только вес (сила, с которой предмет давит на опору), то этот принцип положен в основу имитатора - в земных условиях можно изменить вес человека. Для этого его нужно подвесить на лонжах таким образом, чтобы он давил на опору с силой в 6 раз меньше обычного. В учебном фильме объясняется, как это сделать (рис.XIII-1).


Рис.XIII-1. Диктор объясняет, каким образом можно уменьшить силу давления на боковую опору.

Для этого боковая площадка (walkway) должна быть наклонена под углом 9,5?.  Человека подвешивают на вертикальных лонжах, которые вверху крепятся к колесу, внешне похожему на подшипник (trolley unit), который в свою очередь катится вдоль рельса (рис.XIII-2).


Рис.XIII-2. Схема подвески человека в имитаторе лунной тяжести.

Человек подвешивается за пять точек: за туловище в двух местах, по одному креплению для каждой ноги и ещё одно крепление - для головы (рис.XIII-3).


Рис.XIII-3. Человек подвешивается  в пяти точках. Опорная площадка наклонена под углом 9,5?.


Таким образом в земных условиях воссоздаются условия слабого лунного притяжения. Для удобства сравнения, отснятый (как при лунном тяготении) материал поворачивается в вертикальное положение и ставится рядом с кадрами, снятыми при нормальном положении человека (при земном тяготении) - рис.XIII-4.


Рис.XIII-4. Сравнение высоты прыжка с места в земных условиях (слева) и прыжка на Луне (справа).

Можно видеть, что подпрыгивая вверх с места, при земном притяжении человек поднимается вверх до высоты колена, а при лунном притяжении человек может прыгать на высоту примерно на 2 метра, т.е. выше своего роста (рис.XIII-5). 


Рис.XIII-5. Прыжок с места вверх на Земле (слева) и имитация прыжка вверх на Луне (справа).

Пребывание астронавтов миссии Аполлон-16 на Луне

    В Советском Союзе кандидаты для первого полёта в космос отбирались среди военных лётчиков-истребителей  в возрасте 25-30 лет с ростом не более 170 см (чтобы космонавт мог разместиться в кабине) и весом не более 70-72 кг. Так, у первого космонавта, Юрия Гагарина (рис.XIV-4), рост был 165 см и вес 68 кг. Рост второго космонавта, Германа Титова - 163 см, рост Алексея Леонова, впервые вышедшего в открытый космос -163 см.


Рис.XIV-4. Первый космонавт, Юрий Гагарин, был невысокого роста.

      Если же мы посмотрим на американских астронавтов, то все они - высокие статные парни. Так, в миссии "Аполлон-11" Базз Олдрин имел рост 178 см, Нил Армстронг и Майкл Коллинз - и того выше, 180 см.
    Как мы увидим чуть позже, астронавты с таким ростом никак не могли пролезть в скафандре через люк лунного модуля и выйти на поверхность Луны, поэтому на фотографиях около выходного люка и рядом с лунным модулем их заменяли актёры, которые были примерно на 20 см ниже. 

      Актёры, которые изображали астронавтов (это были вовсе не те голливудские красавцы, которых показали потом, на пресс-конференции, а никому не известные люди) во время съёмок были настолько заняты расшвыриванием песка, что забывали о других не менее важных вещах. Например, о том, что сзади за спиной у них висит тяжелый ранец жизнеобеспечения, в котором находятся запасы кислорода, воды, насосы для перекачки, аккумулятор и прочее. Такой тяжелый ранец смещал центр тяжести, и астронавт, даже просто остановившись, должен был всегда наклоняться вперёд, чтобы не опрокинуться назад. Но актёры забывали об этом (рис.XIV-4, XIV-5).


Рис.XIV-4. Актёры порой забывали, что за спиной у них висит тяжёлый ранец.


Рис.XIV-5.При таком положении тяжёлый ранец должен был опрокинуть астронавта назад.

  Ранец жизнеобеспечения состоит из двух частей: верхняя - система продувки кислорода (Oxygen purge system OPS) и нижняя  - переносная система жизнеобеспечения (Portable Life Support System - PLSS) - рис.XIV-6.


Рис.XIV-6. Ранец жизнеобеспечения состоит из двух частей.

    По данным, взятым с официального сайта НАСА (рис.XIV-7), лунная конфигурация весила 63,1 кг - 47,2 кг нижняя часть и 15,9 кг - верхняя часть. По данным Википедии, общий вес равнялся 57 кг.


Рис.XIV-7. Ссылка на официальный сайт НАСА.
   
    Зная высоту нижнего блока (66 см) и верхнего блока (25,5 см), можно легко определить центр тяжести всего устройства, а зная вес астронавта (примерно 75-80 кг) и вес скафандра A7L (34,5 кг), можно найти общий центр тяжести. Вы удивитесь, но ранец жизнеобеспечения в полном комплекте - это примерно 55% от веса астронавта в скафандре.
    Астронавту будет удобно удерживать равновесие, если центр тяжести системы проецируется на середину пространства между подошвами. Вот на фотографии астронавт отставил как раз одну ногу немного назад для устойчивого равновесия (рис.XIV-8).


Рис. XIV-8. При устойчивом положении общий центр тяжести проецируется (зеленая линия) на середину пространства между подошв.

    Когда же мы видим тренировки экипажа "Аполлон-16", то понимаем, что у них за спинами висят муляжи. Если бы астронавт надел реальный ранец,  который весит около 60 кг, то ранец жизнеобеспечения опрокинул бы астронавта назад, поскольку при таком положении тела, как на фотографии у астронавта слева, центр тяжести системы находился бы вне точки опоры (зелёная линия на рис.XIV-9). 


Рис.XIV-9. На тренировках использовался муляж ранца жизнеобеспечения, лёгкий по весу.   

    Когда в Советском Союзе создавали имитацию лунной тяжести в самолёте ТУ-104, летящем вниз по параболической траектории, то космонавту в условиях слабой гравитации приходилось бежать, сильно наклонившись вперёд.
    Вот, сравните, например, пробежку американского астронавта, снятую миссией "Аполлон-16" якобы на Луне (кадр слева) и пробежку советского космонавта внутри летящей лаборатории на ТУ-104 (кадр справа) - рис.XIV-10.


Рис.XIV-10. Сравнение движений при слабой гравитации. Кадр слева - американский астронавт как бы на Луне, кадр справа - советский космонавт в самолёте ТУ-104, летящем вниз по параболе.
   
    Астронавта из миссии "Аполлон-16" мы показываем именно так, как это выдало НАСА - скорость демонстрации мы здесь не меняем. И вот что странно: астронавт на видео бежит совершенно в вертикальном положении, забывая, что за спиной висит тяжеленный ранец. При этом нас не покидает ощущение, что движение сильно заторможено искусственно.    Конечно, для создания эффекта лёгкости лунной гравитации у актеров за спиной был пустой бутафорский ранец. Вполне возможно, что внутри была просто коробка из пенопласта, а не устройство массой около 60 кг.

    "РАЗРУШИТЕЛИ МИФОВ" (Mythbusters) в одной из серий попытались доказать скептикам, что американцы все-таки были на Луне, высаживались туда. "Разрушители" провели несколько опытов, посвятив этому 104-ю серию. Один из опытов касался прыжков на Луне.
    По теоретическим расчётам, при лунном тяготении, астронавт может прыгать в высоту примерно на полтора метра. Однако максимально высокий прыжок, который засняли американцы за 6 экспедиций на Луну, и показали всему человечеству - был около 45 см вверх. Но даже и в этом случае, обсуждая такой скромненький прыжок, скептики продолжали утверждать, что и здесь не обошлось без "технических приемов": для получения плавного прыжка (как на Луне), движение замедлялось с помощью скоростной съемки (называется "слоу моушн", "slow motion"), а актёра-астронавта подвешивали на цирковой лонже и в момент прыжка тянули вверх.
    И вот, чтобы доказать скептикам, что "лунные прыжки" уникальны по движению и их "пружинистость" невозможно повторить в земных условиях, в съемочном павильоне соорудили подвес, прикрепили одного из "разрушителей" к веревке (рис.XIV-11),


Рис.XIV-11. Разрушители мифов готовятся повторить "лунные" прыжки.

и попросили его подпрыгивать, как в известном видеоролике "Астронавт в прыжке салютует флагу США". Как и в ролике NASA, отсняли также два прыжка вверх с поднятием правой руки.









Рис.XIV-12,13,14,15 - "Разрушители мифов" проверяют версию с подвесом на лонже.

    При этом, чтобы проверить версию скептиков, что это были обычные прыжки на Земле, но снятые в рапиде (слоу-моушн), замедлили скорость показа в 2 раза (путем удвоенной частоты съемки). И пришли к выводу - повторить в павильоне такую же плавность прыжка, что в роликах NASA (снятых на Луне), практически невозможно.







Рис.XIV-16,17,18 - Сравнение прыжков.

    Главный вывод "разрушителей мифов": сымитировать в земных условиях "лунные прыжки" невозможно.

    Мы посмотрели этот сделанный ролик и тут же поняли, что "разрушители мифов" обманывают зрителей. Учитывая величину свободного ускорения на Земле и на Луне, скорость съёмки нужно увеличивать не 2 раза, как утверждается в сюжете, а в два с половиной.
Ускорение свободного падения на Земле: 9,8 м/с2, на Луне - в 6 раз меньше: 1,62 м/с2. Тогда изменение скорости должно равняться корню квадратному из отношения 9,8/1,62. Это будет 2,46. Другими словами, замедление скорости прыжка нужно было сделать в 2,5 раза. Мы взяли их видео и тут же исправили недочёт "разрушителей"  - слегка замедлили скорость их прыжка. И...
Действительно, смотрите сами (рис.XIV-19) - разве можно в павильоне сымитировать "лунные прыжки"?  Смайлик "smile"

Рис.XIV-19. Сравнение ролика НАСА и "Разрушителей мифов".

    Почему скептики считают, что NASA использовало трос (лонжу) для съемки прыжка актёра, изображающего астронавта? Посмотрите, как ссыпается песок с ног астронавта - он слишком быстро падает вниз. Из чего следует вывод, что в верхней точке прыжка, актёра в скафандре удерживают тросом дольше обычного, и песок успевает осесть на землю. И, конечно же, для получения плавности прыжка, всё действие замедляется путем съёмки на повышенной в 2,5 раза частоте.

Л. Коновалов
 Ваша оценка:

Популярное на LitNet.com Л.Джейн "Чертоги разума. Книга 1. Изгнанник "(Антиутопия) И.Громов "Андердог - 2"(Боевое фэнтези) М.Лунёва "К тебе через Туманы"(Любовное фэнтези) Р.Цуканов "Серый кукловод. Часть 1"(Киберпанк) А.Робский "Охотник 2: Проклятый"(Боевое фэнтези) М.Атаманов "Искажающие реальность"(Боевая фантастика) Р.Прокофьев "Стеллар. Инкарнатор"(Боевая фантастика) В.Соколов "Мажор 4: Спецназ навсегда"(Боевик) В.Пылаев "Видящий-4. Путь домой"(ЛитРПГ) А.Емельянов "Последняя петля 4"(ЛитРПГ)
Связаться с программистом сайта.

Новые книги авторов СИ, вышедшие из печати:
Д.Иванов "Волею богов" С.Бакшеев "В живых не оставлять" В.Алферов "Мгла над миром" В.Неклюдов "Спираль Фибоначчи.Вектор силы"

Как попасть в этoт список
Сайт - "Художники" .. || .. Доска об'явлений "Книги"