Пилотируемые полеты на Луну - Иван Шунейко

В момент времени To +142 ч 03 мин 07 сек, на 2 мая позже расчетного времени, взлетная ступень стартовала с поверхности Луны. ЖРД проработал на 1,5 сек дольше расчетного времени и скорость в конце активного участка траектории была 1680 м/сек на 10 м/сек больше расчетной. Стыковка с основным блоком была успешно выполнена через 3 ч 32 мин 25 сек после старта с Луны. Ч. Конрад и А. Бин возвратились в командный отсек, захватив контейнеры с образцами лунных пород, снятое с Surveyor-3 оборудование и фотопленки. В момент времени To +148 ч 04 мин 30 сек основной блок отделился от взлетной ступени, и отошел на безопасное расстояние.

По расчетам, произведенным Центром управления полетом, взлетная ступень лунного корабля весом 2450 кг была сброшена на поверхность Луны и упала на расстоянии 72 км от места посадки Apollo-12. Сейсмометр зарегистрировал в течение первых 7…8 мин интенсивные колебания лунной поверхности с частотой 1…1,5 гц, затем колебания затухали в течение 55 мин.

На 39-ом витке по орбите ИСЛ был включен ЖРД служебного отсека на 19,1 сек и плоскость орбиты сместилась к северу на 3,8°. Затем был произведен цикл фотосъемок участков Луны для посадки будущих кораблей Apollo: вблизи кратера Фра Мауро (3°36' ю. ш., 17°24' з. д.); близ кратера Декарта (8° ю. ш., 15°34' в. д.); и близ кратера Лаланд. (4°55' ю. ш., 8°30' з. д.). Полученные снимки позволяют различить детали на поверхности Луны размером 1,5 м.

На 45-м витке, когда основной блок находился за диском Луны, был включен ЖРД служебного отсека, скорость увеличилась с 1622,6 до 2550,5 м/сек и корабль перешел на траекторию возвращения к Земле. Основной блок находился на орбите ИСЛ 89 ч 2 мин.

На траектории возвращения к Земле была сделана одна коррекция с помощью ЖРД РСУ с импульсом 0,67 м/сек, изменившая угол входа в атмосферу Земли с -7,95 до -6,5°. Командный отсек корабля Apollo-12 вошел в атмосферу в To +244 ч 22 мин 18 сек со скоростью 11 015,4 м/сек и в To +244 ч 36 мин 24 сек на 14 сек позже расчетного времени произвел посадку в Тихом океане в точке с координатами 15°49' ю. ш. и 165°10' з. д. в 645 км юго-восточнее о. Самоа.

Руководство NASA оценило полет Аро11о-12 как полностью успешный.

Apollo-13

11 апреля 1970 г. в 19 ч 13 мин по Гринвичу стартовала ракета-носитель Saturn V и корабль Apollo-13 с экипажем в составе: Джеймс Ловелл (командир корабля), Джон Суиджерт (пилот командного отсека) и Фред Хейс (пилот лунного корабля).

В первоначальный состав экипажа в качестве пилота командного отсека входил Томас Мэттингли. Но за неделю до старта заболел краснухой астронавт Чарльз Дьюк, входивший в состав дублирующего экипажа. Все члены основного экипажа находились в контакте с Ч. Дьюком и при медицинском анализе оказалось, что все астронавты имеют иммунитет, кроме Т. Мэттингли, и возникло опасение, что он может заболеть краснухой в полете. Руководство NASA приняло решение заменить его Д. Суиджертом из дублирующего экипажа.

Д. Ловелл возражал против такого решения и предлагал перенести запуск на 10…11 мая 1970 г., однако руководство NASA не согласилось отсрочить полет, так как это потребовало бы дополнительных расходов в сумме 800 тыс. долл.

В течение двух дней на м. Кеннеди были проведены совместные тренировки Д. Ловелла, Д. Суиджерта и Ф. Хейса, которые показали, что Д. Суиджерт способен эффективно выполнить свои обязанности в составе основного экипажа. После этого директор NASA Т. Пейн с полного согласия командира корабля Д. Ловелла официально включил Д. Суиджерта в состав основного экипажа корабля Apollo-13.

Во многих газетах, по радио и телевидению в США высказывалось мнение людьми, далекими от космической техники, что полеты на Луну становятся обычным делом, полет Apollo-13 это уже пятый пилотируемый полет к Луне и он не вызывает сомнений в надежности.

Однако, как показали дальнейшие события, когда Apollo-13 находился в Дальнем космосе на расстоянии 320 000 км от Земли, произошел взрыв бака в служебном отсеке.

Продолжая полет в облет Луны на аварийном корабле, экипаж в течение более 3 сут находился на грани катастрофы, а на Земле были приняты все меры для спасения экипажа.

Программой полета Apollo-13 предусматривалось следующее.

1. Произвести точную посадку лунного корабля на расстоянии 0,5 км от кратера Фра Мауро высотой 122 м в центре лунного диска. С этой целью основной блок должен перевести корабль Apollo на эллиптическую орбиту с высотой над поверхностью Луны в периселении 18 км до расстыковки с лунным кораблем.

2. Исследования Луны в районе посадки; с этой целью отойти от лунного корабля на расстояние 1 км и подняться ла высоту 100 м.

3. Установить иа Луне комплект научного оборудования.

4. Собрать 46 кг различных пород лунного грунта.

Программа была рассчитана на пребывание астронавтов на поверхности Луны вне лунного корабля в течение 8…9 ч; общая продолжительность пребывания на Луне 33,5 ч; основной блок на орбите ИСЛ должен был сделать 45 оборотов вокруг Луны. Общая продолжительность полета по программе 241 ч.

Начальный вес космической системы Saturn V Apollo-13 был равен 2 953 659,1 кг.

Тяга двигательной установки первой ступени ракеты была увеличена на взлете до 3 443 405,2 кг и перед выключением центрального ЖРД F-1 до 4 083 779 кг. Тяга двигательной установки ступени S-II была увеличена от 418 590 до 527 237 кг и средняя тяга двигателя ступени S-IVB была 90 715 кг.

В To -1 ч 28 мин перед стартом отказал клапан жидкого кислорода № 2 ступени S-IC.

После нескольких циклов включения и выключения и проливки вокруг клапана его удалось закрыть в To -1 ч 21 мин.

После происшедших во время старта корабля Apollo-12 двух ударов молнии в ракету, были установлены следующие условия, запрещающие старт ракеты Saturn V на Луну если:

1. Номинальная траектория полета ракеты проходит в ливневых и грозовых облаках или в 8 км от штормовой облачности.

2. Холодный фронт простирается выше 3 км.

3. Средняя облачность толще 2000 м и возможно обледенение,

4. Кучевая облачность высотой 3000 м или более.

При старте ракеты-носителя Saturn V с кораблем Apollo-13 метеорологические условия были хорошие, старт произошел в расчетное время.

Ступень S-IC отработала нормально, но наружные ЖРД F-1 выключились на 0,4 сек. раньше. В момент времени To +02 мин 46,0 сек произошло зажигание ЖРД J-2 ступени S-II и возникли сильные колебания давления в системе жидкого кислорода одновременно с вибрацией подвески центрального ЖРД. Колебания давления в системе питания жидким кислородом явились причиной падения давления ниже требуемого минимума, возникшая кавитация на входе в кислородный насос снизила к. п. д. насоса и вызвала падение тяги ЖРД, как показало исследование давления в камере сгорания. Падение и колебания тяги явились причиной того, что сработало реле тяги, выключившее двигатель в To +05 мин 30,6 сек.

Сильные колебания низкой частоты 14…16 гц были локальными. Датчик на кожухе центрального ЖРД показал ускорение более 20 g, в то время как на командном отсеке было зарегистрировано ~0,1 g. Колебания, возникшие на ракете-носителе Saturn V в полете Apollo-13, превысили все ранее наблюдавшиеся колебания.

После выключения центрального ЖРД J-2S, (на 2 мин 12,4 сек раньше срока) колебания ступени и наружных ЖРД снизились до номинального уровня. Вследствие уменьшения тяги 4 наружных ЖРД J-2S проработали сверх запланированного номинального времени 34,1 сек. В результате в момент выключения наружных ЖРД скорость полета была на 68 м/сек меньше расчетной. Отделение второй ступени произошло на высоте 183,5 км. Двигательная установка ступени S-IVB начала работать в момент времени To +09 мин 56,9 сек и работала на 9,2 сек больше расчетного времени, чтобы компенсировать недостающую скорость. Однако, при выключении ступени S-IVB скорость полета все же оставалась меньше расчетной на 0,37 м/сек, и орбита, на которую вышел корабль (185/188 км), оказалась ниже расчетной круговой орбиты высотой 190 км. После выхода на орбиту ожидания был тщательно проанализирован имевшийся запас топлива, так как перерасход топлива ступенью S-IVB был весьма существенным.

Однако оказалось, что топлива достаточно, чтобы вывести корабль Apollo-13 на траекторию полета к Луне.

После 1,5 витков по орбите ожидания в момент времени To +02 ч 35 мин 46,4 сек был вторично включен ЖРД ступени S-IVB; он проработал 5 мин 50,7 сек, на 5 сек больше, чем требовалось по параметрам орбиты ожидания. Экипаж доложил о небольшой вибрации, возникшей за 90 сек до выключения ЖРД; управление, навигация и все системы приборного отсека и корабля работали нормально. Корабль Apollo-13 был выведен на траекторию свободного возвращения с начальной скоростью полета к Луне 10 700 м/сек.

Д. Ловелл передал управление кораблем Л. Суиджерту, который осуществил перестроение отсеков и отделение корабля Apollo-13 от ступени S-IVB.

В отличие от предыдущих полетов, в которых ступень S-IVB выводилась на гелиоцентрическую орбиту, в полете Apollo-13 было решено сбросить S-IVB на поверхность Луны в цель диаметром 700 м с центром в восточной части кратера Ландсберг (3° ю. ш., 30° з. д.), в 200 км западнее места посадки Apollo-12. Сейсмический удар заданной силы использовался для тарировки находящихся на Луне пассивных сейсмометров и исследования характера распространения сейсмических волн в поверхностном слое Луны.