«Аполлон VII». Первый полет пилотируемого корабля по программе «Аполлон». Был запущен ОБК «Аполлон», на борту находились космонавты Уолтер Ширра (командир), Уолтер Каннингем и Эйзел Дон. Вес ОБК составлял 14,7 т, в т. ч. ОЭ-5,75 т, двигательный отсек (ДО) - 8,95 т. Вес установленной на корабле САС ~ 4 т. Цель полета: отработка операций, проводимых космонавтами, комплексные летные испытания ОБК и наземных средств (КИК, система обработки данных и пр.). Научные эксперименты практически не планировались. Отмечалось, что цель этого полета в основном та же, что и у корабля «Аполлон», который предполагалось вывести на орбиту 21 февраля 1967 г. На этом корабле во время наземных испытаний 27 января 1967 г. возник пожар и экипаж (Вирджил Гриссом, Эдвард Уайт и Роджер Чеффи) сгорел, вследствие чего был большой перерыв в космических полетах, необходимый для внесения существенных изменений в конструкцию и оборудование корабля. Запуск (рис. 12) состоялся 11 октября 1968 г. в 15 час. 02 мин. 45 сек.* (Т - 0).
* Здесь и далее время по Гринвичу.
Вторая ступень ракеты с кораблем вышла на начальную орбиту (см. табл.). В Т + 2 час. 55 мин. космонавты произвели отделение корабля от cтупени и он отдалился от нее на ~ 15 м. Во время группового полета, который длился 15 мин. (по программе 40 мин), Ширра подводил корабль к ступени на расстояние до 1,2-1,5 м. Затем с помощью вспомогательных двигателей ОБК был переведен на другую орбиту, которая дважды корректировалась, чтобы на следующие сутки начать сближение со ступенью с расстояния ~ 150 км. В течение вторых суток полета дважды включался маршевый двигатель, который перевел ОБК на орбиту, «ко эллиптическую»* орбите ступени. C помощью вспомогательных двигателей ОБК подошел к ступени на ~20 м и в течение 20 мин. совершал с нею групповой полет. Затем вспомогательные двигатели перевели ОБК на орбиту с перигеем 226 км и апогеем ~ 300 км. В Т + 45 час. космонавты сняли скафандры и легкие комбинезоны. Начиная с 13 октября космонавты производили различные эксперименты и наблюдения, предусмотренные прогаммой и установили распорядок дня: 16 часов работы, 8 часов отдыха. В период 14-21 октября (четвертые - десятые сутки полета) было проведено 7 сеансов телевизионных передач, в ходе которых космонавты демонстрировали внутреннее yстройство ОЭ, пульт управления, собственные изображения, перемещения в состоянии невесомости, приготовление пищи, ряд операций по управлению ОБК, а также производили съемку через иллюминаторы. Было проведено еще 5 (третье - седьмое включений маршевого двигателя, в результате чего ОБК переходил на другие орбиты. После седьмого включения он вышел на орбиту с перигеем 167 км и апогеем 437 км.
22 октября ОБК, в соответствии с программой, был возвращен на Землю. Для обеспечения схода с орбиты на 164 витке в Т + 259 час. 39 мин. было проведено восьмое и последнее включение маршевого двигателя, который снизил орбитальную скорость на ~ 90 м/сек. Через 2 мин по команде космонавтов начался цикл операций,обеспечивающих отделение ОЭ от ДО. В период входа в атмосферу по командам системы наведения и навигации ОЭ поворачивался по крену для обеспечения необходимого аэродинамического качества. Тормозные парашюты развернулись на высоте 7 км, основные парашюты - на высоте 3 км. ОЭ приводнился в Атлантическом океане в точке с координатами 27°32',5 с. ш. и 64°4' з. д. (расчетн. 27°38'с. ш. и 64°10' з. д.) на расстоянии 12 км от авианосца «Эссекс». Скорость в момент приводнения состовляла 9,8 м/сек. Продолжительность полета составила 10 суток 20 час. 9 мин. 4 сек. Волны в районе приводнения и не сразу отделившиеся парашюты перевернули ОЭ, антенны радиомаяка оказались под водой, в результате чего с отсеком в течение 15 мин. не могли установить связь. Космонавты дали команду на наполнение газом трех баллонов, которые вернули ОЭ в нормальное положение (рис. 10), и связь с ним восстановилась. Сброшенные с вертолета водолазы подвели под ОЭ понтон, космонавты вышли на надувные плоты и по одному в специальной люльке были подняты на борт вертолета, который доставил их на авианосец. Специалисты США очень высоко оценивают результаты полета. Руководитель программы «Аполлон» генерал-лейтенант Филлипс назвал полет самым успешным и безупречным с технической точки зрения и весьма важным шагом в подготовке к высадке космонавтов на Луну. Сообщалось, что в результате этого полета программа «Аполлон» снова вошла в график, предусматривающий высадку космонавтов на Луну до 1970 г.
* Этот термин принят в американской печати для обозначения компланарных эллиптических орбит, anoгеи и перигеи которых лежат на одной прямой на одинаковом расстоянии друг от друга, причем одна орбита расположена внутри другой.
Apollo-7.11 октября 1968 г. в 15 ч 02 мин 45 сек по Гринвичу был произведен запуск на орбиту ИСЗ ракетой-носителем Saturn IB основного блока корабля Apollo весом 18 777 кг с экипажем в составе Уолтер Ширра, Дойн Эйзел и Уолтер Каннингхем. Это был первый полет пилотируемого корабля Apollo. При подготовке к аналогичному запуску во время наземных испытаний 27 января 1967 г. погибли астронавты В. Гриссом, Е. Уайт и Р. Чеффи из-за пожара, возникшего вследствие короткого замыкания в командном отсеке.
Программой квалификационных летных испытаний основного блока корабля Apollo предусматривалось: слежение за ступенью S-IVB с помощью оптических средств, сближение, встреча и имитация стыковки с нею, испытание блока инерциальных измерений, проведение навигационных расчетов по земным ориентирам и звездам, проверка работы двигательных установок, оценка точности приборов, измеряющих количество топлива в баках, исследование влияния плескания топлива в баках при маневрировании корабля, оценка характеристик рукояток управления, проверка работы системы жизнеобеспечения, оценка раскрытия панелей верхнего переходника ступени S-IVB, визуальное определение линии горизонта перед сходом с орбиты, проверка теплозащитного экрана при входе в атмосферу.
Помимо этого предусматривалась проверка работы сети наземной радиосвязи и слежения, прием и обработка информации систем телеметрии.
Особое внимание уделялось оценке усовершенствований конструкций командного отсека, сделанных после гибели трех астронавтов.
Первоначально в герметической кабине экипажа предполагалось использовать атмосферу из чистого кислорода. После пожара было решено в период предстартовых испытаний заполнять кабину смесью из кислорода (60%) и азота (40%), В полете газовая смесь из кабины постепенно стравливается и заменяется чистым кислородом. До модификации на открытие выходного люка из командного отсека требовалось 90 сек, после модификации люк стал открываться за 10 сек.
Расчетная продолжительность полета Apollo-7 11 сут.
В 15 ч 02 мин 42 сек, по Гринвичу была подана команда «пуск» и через 3 сек ракета оторвалась от стартового стола. Точка максимального скоростного напора была пройдена на 78-й сек на высоте 13 км при скорости полета 742 м/сек. Восемь ЖРД ступени S-IB проработали 2 мин 25 сек и при скорости 1450 м/сек на высоте 62 км первая ступень отделилась. Система аварийного спасения была сброшена через 2 мин 44 сек после старта. ЖРД J-2 ступени S-IVB был включен в расчетное время и выключен через 10 мин 24,5 сек после старта и ступень S-IVB вместе с кораблем Apollo вышла на орбиту ИСЗ с высотой в апогее 284 км, высотой в перигее 226 км, периодом обращения 89,7 мин и наклоном к экватору 31,64°.
Программа полета была составлена так, что наиболее важные эксперименты выполнялись в начальный период. Астронавты работали очень напряженно, на отдых и сон оставалось не более 5 ч в сутки. Только во второй половине полета, когда были обнаружены признаки утомления астронавтов, работа проводилась по 16 ч в сутки и по 8 ч отводилось на отдых и сон.
Для отделения основного блока от ступени S-IVB были включены ЖРД РСУ служебного отсека, основной блок отошел от S-VIB со скоростью 0,3 м/сек на расстояние 15 м. Затем с помощью ручного управления У. Ширра начал маневрирование, развернул корабль по тангажу на 180° и по крену на 60°, в результате чего экипаж смог наблюдать и фотографировать ступень S-IVB. У. Ширра выполнил сближение со ступенью до расстояния 1,2-1,5 м. Осмотр показал, что 3 створки переходника раскрылись нормально, а четвертая только на 30°.
12 октября, когда ступень S-IVB находилась на расстоянии 130 км от основного блока астронавты начали операцию по встрече и сближению со ступенью. Корабль был развернут по тангажу на 70° и в T0+26 ч 34 мин был включен ЖРД служебного отсека на 10 сек, приращение скорости составило 61 м/сек. Apollo-7 перешел на орбиту с высотой в апогее 63 км и высотой в перигее 230 км и стал двигаться с меньшей орбитальной скоростью, чем ступень S-VIB. В T0+28 ч 01 мин был вторично включен ЖРД служебного отсека на 8 сек, начался заключительный этап сближения и корабль подошел к ступени S-IVB на 21 м. Ступень беспорядочно кувыркалась, поэтому дальнейшее сближение было прекращено. Затем с помощью ЖРД РСУ корабль был переведен на орбиту высотой в апогее 300 км и в перигее 232 км.
Оптическими приборами велось наблюдение за звездами в дневное время с целью оценки навигационных возможностей при полете к Луне. Астронавты пришли к выводу, что наблюдение звезд в дневное время возможно сразу после восхода Солнца и перед закатом.
Для определения способности астронавтов правильно отыскивать указанные им земные ориентиры ими велось фотографирование отдельных заданных участков поверхности Земли.
Радиолокационным приемоответчиком с борта корабля была установлена связь с радиолокатором для лунного корабля, установленным на полигоне Уайт Сэнд (шт. Нью Мексико).
14 октября произошел 5-минутный отказ в подаче переменного тока из-за отказа преобразователей. Так как точная причина не была известна, корабль был переведен на орбиту с высотой в апогее 287 км и в перигее 162 км. Велись визуальные наблюдения специально выложенных на Земле знаков с целью оценки способности астронавтов за 6 мин опознать заданный им ориентир.
Как оказалось, опознавать заданные наземные ориентиры трудно вследствие высокой скорости полета корабля. Однако опознавание лунных ориентиров с орбиты ИСЛ не представляет больших трудностей, так как орбитальная скорость в этом случае существенно меньше.
Проверялась система регулирования температуры и давления в кабине. Астронавты замерили количество топлива, расходуемого на поддержание заданной угловой скорости корабля (такой маневр необходим на траектории полета к Луне, чтобы весь корпус корабля под действием солнечных лучей нагревался равномерно). Двигательная установка служебного отсека испытывалась на длительных и кратковременных режимах. Самым продолжительным было пятое включение, корабль получил приращение скорости 502 м/сек и перешел на орбиту с высотой в апогее 450 км и в перигее 165 км; самым коротким включением было шестое - ЖРД проработал 0,4 сек. корабль получил приращение скорости 5,8 м/сек. Такие короткие импульсы исследовались, так как они необходимы для коррекции траектории полета к Луне.
21 октября после очередной телевизионной передачи с борта корабля экипаж просил Центр управления полетом прекратить полет, так как они сильно устали. Центр управления был против немедленной посадки и сообщил, что посадка состоится, как запланировано, 22 октября.
При подготовке к возвращению на Землю снова возникла дискуссия между экипажем и Центром управления полетом. Астронавты просили разрешения не одевать гермошлемов в период входа в атмосферу, они считали, что зажав пальцами нос и надувшись смогут избежать болезненных ощущений в ушах при резком изменении давления на барабанные перепонки. Центр управления вначале отказал в просьбе астронавтов, но в конце концов им было разрешено снять гермошлемы.
22 октября в 6 ч 43 мин по Гринвичу астронавты надели скафандры, привязались к креслам, проверили исправность пиротехнических болтов отделения служебного отсека. В 10 ч 43 мин (Т0+259 ч 39 мин) на 1,2 сек был включен ЖРД служебного отсека; Apollo-7 в это время находился на высоте 290 км над Тихим океаном в 500 км восточное Гавайских о-вов. Скорость уменьшилась на 10 м/сек и корабль перешел на траекторию снижения. Через 90 сек после схода с орбиты от корабля отделился служебный отсек. У. Ширра развернул командный отсек на угол рыскания 45°, чтобы избежать случайного столкновения со служебным отсеком, а затем осуществил обратный поворот. В 10 ч 53 мин командный отсек прошел над Мексикой на высоте 185 км, над Нью-Орлеаном на высоте 122 км вошел в атмосферу Земли. В 11 ч 03 мин была зарегистрирована максимальная перегрузка, равная трем. За 2 мин до раскрытия тормозных парашютов автоматическая система управления развернула командный отсек на заданную ориентацию.
После сброса переднего теплозащитного конуса на высоте 7 км открылись 2 тормозных парашюта, уменьшивших скорость снижения с 13,5 до 7,8 м/сек.
В 11 ч 07 мин тормозные парашюты были сброшены и через 2 мин на высоте 3000 м раскрылись 3 главных парашюта.
В 11 ч 11 мин 49 сек командный отсек опустился в Атлантический океан в 460 км южнее Бермудских о-вов.
После тщательного анализа полета Apollo-7 и существенных усовершенствований конструкции ракеты-носителя руководство NASA приняло решение послать пилотируемый корабль Apollo в облет Луны.
В конструкцию ракеты-носителя Saturn V в связи с дефектами, обнаруженными в полете Apollo-6, были внесены существенные изменения.
Установлена новая гелиевая предклапанная антикавитационная система с аккумуляторами гелия для предотвращения продольных колебаний типа Pogo ступени S-IC.
Изменена программа работы двигательной установки ступени S-IC, центральный ЖРД F-1 должен включаться раньше, через 126 сек после взлета. Некоторые изменения сделаны в приборном отсеке, дающие новые возможности отклонения периферийных ЖРД для снижения нагрузок на ракету в случае отказа одного из ЖРД F-1.
На ступени S-II усилены трубопроводы подачи жидкого водорода, гибкий трубопровод горючего к вспомогательной системе зажигания J-2 заменен жестким трубопроводом на ступенях S-II и S-IVB. Тяга ЖРД J-2 ступени S-II увеличена до 103,7 т, состав смеси при запуске 5: 1 и суммарная тяга двигательной установки 518,5 г. Затем состав смеси устанавливается 5,5 : 1 для первой половины интервала работы ЖРД. Для второй половины интервала с целью уменьшения перегрузки устанавливается состав смеси 4,5: 1.