Пилотируемые полеты на Луну - Иван Шунейко

В To +141 ч 17 мин отделяется лунный корабль.

В дальнейшем время стало весьма критическим фактором. Хватит ли экипажу остатков кислорода до посадки на Землю? Ранее по этой причине обсуждался вопрос об отделении лунного корабля за 15 мин до входа в атмосферу. Специалистов в Центре управления полетом беспокоило состояние теплозащитного экрана командного отсека. Сохранилась ли целой конструкция экрана? Он мог быть разрушен взрывом. В этом случае температура внутри командного отсека могла сильно возрасти.

Командный отсек Apollo-13 вошел в атмосферу со скоростью 11 000 м/сек, выше чем во всех предыдущих полетах, но эксперты NASA считали эту скорость допустимой. В To +142 ч 49 мин раскрылись главные парашюты и в To +142 ч 54 мин командный отсек Apollo-13 произвел посадку в Тихом океане в 100 км к юго-востоку от о. Самоа.

Полет Apollo-13 продемонстрировал исключительную роль астронавтов в предотвращении катастрофы после происшедшего на корабле взрыва в Дальнем космосе. Только исключительные качества экипажа – мужество и выдержка, большой летный опыт, развитая техническая интуиция – позволили принять правильное решение в сложной аварийной ситуации и избежать катастрофы.

Центром управления полетов были приняты все меры по оказанию помощи экипажу в управлении кораблем и аварийном возвращении Apollo-13 на Землю.

Согласно заключению аварийной комиссии, непосредственной причиной взрыва кислородного бака № 2 в служебном отсеке Apollo-13 было короткое замыкание в электропроводке вентиляторов внутри бака. Короткое замыкание возникло в результате неправильных действий персонала на космодроме в ходе предстартовой проверки Apollo-13 27…28 марта. После проверки систем служебного отсека, когда сливали жидкий кислород из бака № 2, полностью осуществить слив не удалось; включили нагреватели в баке, чтобы вызвать интенсивное испарение жидкого кислорода и газообразный кислород стравить; такая процедура допустима, но при включении нагревателей было подано напряжение 65 в, в то время как они рассчитаны на напряжение не более 28 в. Специальные испытания показали, что повышенное напряжение выводит из строя предохранительные устройства (свариваются контакты), которые должны автоматически выключать нагреватели, если температура в баке превысит 27°C. Сваривание контактов предохранительных устройств приводит к повышению температуры в баке до 500°C и тефлоновая изоляция электропроводки отслаивается, оголяя провода. При включении вентиляторов в кислородном баке № 2 Apollo-13, произошло короткое замыкание оголенных проводов, загорелась изоляция и бак взорвался от возросшего давления. Взрыв бака № 2 привел к повышению давления в секции № 4 служебного отсека, повреждению бака № 1 и разрушению панелей обшивки служебного отсека. Аварийная комиссия рекомендовала сделать следующие доработки корабля Apollo.

1. Установить в служебном отсеке третий бак с кислородом.

2. Не ставить внутри кислородных баков вентиляторы.

3. Заключить всю электропроводку внутри кислородных баков в стальные кожухи.

4. Полностью заменить в кислородных баках материалы, способные гореть в кислородной атмосфере при большом давлении.

5. Установить бортовую систему сигнализации, предупреждающую об угрозе подобной аварии.

Apollo-14

31 января 1971 г. в 21 ч 03 мин по Гринвичу стартовала ракета-носитель Saturn V и корабль Apollo-14 с экипажем в составе: Алан Шепард (командир корабля), Стюарт Руса (пилот командного отсека) и Эдгар Митчелл (пилот лунного корабля).

Программой полета Apollo-14 предусматривалось следующее.

1. Выполнение посадки лунного корабля примерно в 48 км севернее кратера Фра Мауро (координаты центра участка посадки 3°40'19" ю. ш., 17°27'46"з. д.), там где не удалось совершить посадку корабля Apollo-13.

2. Проведение исследований лунной поверхности до кратера Коун в 120 м от места посадки.

3. Сбор 34 кг образцов лунных пород.

4. Установка на Луне научной аппаратуры: пассивных сейсмометров; трех активных сейсмометров и приборов для регистрации подрыва 21 пиротехнического заряда; четырех пусковых устройств с гранатами, которые будут через полгода подорваны с Земли (колебания грунта будут регистрироваться геофонами); детектора ионов для измерения состава и энергии заряженных частиц; ионизационного манометра для измерения плотности нейтронной атмосферы на Луне в диапазоне 10-6…10-12 мм рт. ст., оценки температуры и вариаций плотности; детектора заряженных частиц для регистрации протонов и электронов солнечного происхождения; лазерного отражателя.

5. Проведение научных экспериментов. Измерение напряженности и размеров магнитного поля локальных лунных структур. Измерение прибором механических свойств лунного грунта. Получение снимков в темноте с целью обнаружения источников света в конусе с углом 20° вдоль линии Земля – Солнце, с противоположной от Солнца стороны Земли.

6. Установка рулона алюминиевой фольги-ловушки ядер инертных газов в солнечном ветре.

7. Проведение научных исследований в командном отсеке. Измерение электромагнитных свойств лунной поверхности путем регистрации отраженных электромагнитных волн. Исследование вариаций гравитационного поля Луны вдоль траектории полета основного блока путем регистрации допплеровского смещения сигналов. Фотографирование областей Луны, интересных для селенологов, и участков посадки для будущих полетов кораблей Apollo. Уточнение координат ориентиров на Луне сканирующим телескопом.

8. Проведение сеансов телевидения.

9. Проведение на траектории полета к Луне экспериментов в невесомости и передача их по телевидению; электрофорез биологических соединений в жидкой среде; изучение теплопередачи; изучение поведения в невесомости жидкости; изучение процесса литья.

10. Продолжение наблюдения фосфенов – зрительных ощущений, вызываемых необычными для глаза раздражителями.

11. Изучение сейсмических колебаний, вызванных падением ступени S-IVB. Колебания должны регистрироваться пассивным сейсмометром, установленным на Луне астронавтами Apollo-12. Вес ступени при падении 11,3 т, скорость 2,5 км/сек.

12. Изучение сейсмических колебаний, вызванных падением взлетной ступени лунного корабля.

Программа была рассчитана на пребывание астронавтов на Луне вне лунного корабля в течение 8 ч 35 мин; общая продолжительность пребывания на Луне 33 ч 31 мин; общая продолжительность полета по программе 216 ч 38 мин.

В соответствии с рекомендацией комиссии по расследованию аварии Apollo-13, служебный отсек был модернизирован, вес его увеличился на 290 кг. Расходы на модернизацию составили 15 млн. долл.

Была подвергнута модернизации и вторая ступень S-II ракеты-носителя, чтобы исключить возможность возникновения продольных колебаний типа Pogo.

С этой целью в трубопроводе подачи жидкого кислорода в центральный ЖРД ступени S-II была установлена сферическая емкость, наполненная гелием, выполняющая роль демпфера колебаний. Установлены датчики, выключающие центральный ЖРД в случае возникновения колебаний большой амплитуды. Электроклапаны системы регулирования состава смеси всех пяти ЖРД были заменены двухпозиционными клапанами с пневматическим приводом.

Перед стартом ракеты-носителя Saturn V с кораблем Apollo-14 над м. Кеннеди прошел грозовой фронт, задержавший старт на 40 мин. Вывод на орбиту ожидания прошел нормально, ступень S-IVB с кораблем Apollo-14 вышла на эллиптическую орбиту 186/192 км (расчетная орбита – круговая высотой 191 км). Через 1,5 оборота по орбите ожидания в To +2 ч 28 мин 49 сек был вторично включен ЖРД J-2 ступени S-IVB; он проработал 5 мин 52 сек. и третья ступень ракеты вместе с кораблем Apollo-14 вышла на траекторию полета к Луне с начальной скоростью 10 833 м/сек. Эта траектория обеспечивает свободное возвращение на Землю после облета Луны на минимальном расстоянии от ее поверхности 4000 км.

В момент времени To +3 ч 03 мин начались операции по перестроению отсеков. Однако, 5 попыток произвести стыковку основного блока с лунным кораблем оказались неудачными, так как не утапливались защелки стыковочного штыря. А. Шепард обратился в Центр управления полетом с предложением разгерметизировать кабину командного отсека, открыть люк, выйти в открытый космос и осмотреть головку и защелки штыря. Однако Центр управления полетом не разрешил этой операции, а рекомендовал сделать еще одну попытку стыковки, но со втянутым штырем, чтобы обеспечить непосредственный контакт корпусов основного блока и лунного корабля. Пока производилась шестая попытка стыковки, NASA рассматривал вопрос об аварийном прекращений полета Apollo-14, так как кончался ресурс аккумуляторов на ступени S-IVB, обеспечивавших работу системы навигации и, управления. Последняя попытка оказалась успешной, и стыковка была произведена в момент времени To +6 ч 03 мин. После стыковки астронавты наполнили переходной туннель кислородом, открыли верхний люк кабины командного отсека, демонтировали стыковочный штырь и приемный конус и внесли их в командный отсек. Осмотр показал, что пружинные защелки штыря работают нормально, и по мнению специалистов на орбите ИСЛ трудности со стыковкой не должны повториться.