«Аполлон-9»
Ежегодник БСЭ 1970:
«Аполлон IX». Запуск на геоцентрическую орбиту пилотируемого корабля «Аполлон» с экипажем в составе: Джеймс Мак-Дивитт - командир корабля, Дейвид Скотт-пилот основного блока корабля (ОБК), Рассел Швейкарт - пилот лунного отсека (ЛО). Основные задачи полета: испытания пилотируемого2 ЛО с имитацией условий полета, предусматривающего высадку космонавтов на Луну; проведение эксперимента по переходу пилота из ЛО через открытый космос в ОБК и обратно; испытания системы разгерметизации кабин космонавтов во взлетной ступени (ВС) и отсеке экипажа (ОЭ), а также автономной ранцевой системы жизнеобеспечения PLSS3; испытания модифицированной ракеты-носителя «Сатурн V»; проведение сеансов телевидения с борта при помощи переносной камеры, которая в дальнейшем должна использоваться на поверхности Луны; съемка с помощью двух стандартных и одной широкоугольной фотокамер и двух кинокамер.
Выведенный на орбиту корабль (рис. 3) состоял из ОБК и ЛО (образец LM-3), снабженных стыковочным узлом, который перед переходом космонавтов через туннель из ОЭ в ЛО и обратно демонтируется, чтобы освободить проход, и устанавливается вновь, если предстоит стыковка на орбите. Сближение и причаливание обеспечивается бортовым радиолокатором и радиолокационным приемоответчиком. Графиком полета предусмотрен одновременный отдых всех трех космонавтов, прием пищи три раза в сутки. Пилот ОБК имел скафандр типа IV4, командир корабля и пилот ЛО - скафандры типа EV 5 (рис. 4). Пилот ЛО и командир корабля были снабжены ранцевой системой жизнеобеспечения PLSS (рис. 5), рассчитанной на 4 часа.
На случай возникновения аварийной ситуации на участке выведения на орбиту предусматривались четыре способа спасения космонавтов. На случай неполадок, не требующих аварийного спасения, предусматривались семь запасных программ. Стартовый вес ракеты-носителя с полезной нагрузкой составлял 2935,93 от, общий вес полезной нагрузки - 42 430 кг, в т. ч. корабль-36 550 кг. Запуск был проведен в расчетное время в 16 час 00 мин6 3 марта. Последняя ступень с кораблем вышла на орбиту, близкую к расчетной (круговая высотой 191 км)7. Космонавты провели проверку бортовых систем и начали перестроение отсеков. ОБК отделился от ступени, отошел на 15 м и развернулся на 180°. Космонавты в течение ~15 мин совершали групповой полет, а затем произвели стыковку ОБК и ЛО. Потом корабль отделили от ступени, которая после второго включения двигателя вышла на гелиоцентрическую орбиту.
2 Испытания непилотируемого ЛО проводились при запуске «Аполлона V».
3 Portable Life Support System - портативная система жизнеобеспечения.
4 Intra Vehicular - внутрикорабельный.
5Extra Vehicular - внекорабельный.
6 Здесь и далее время по Гринвичу.
7 Здесь и далее в скобках приводятся расчетные данные.
В первые два дня полета космонавты четыре раза включали маршевый двигатель корабля, последовательно увеличивая (до 503 км) апогей его орбиты. 5 марта Скотт провел демонтаж стыковочного узла, Швейкарт и Мак-Дивитт перешли через туннель из ОЭ в ЛО, включили бортовые источники питания, проверили бортовое оборудование и провели сеанс телевидения. Затем космонавты в соответствии с программой включили и выключили двигатель посадочной ступени (ПС), обесточили бортовые системы ЛО и вернулись в ОЭ. В пятый раз был включен маршевый двигатель и корабль перешел на орбиту с перигеем 229 км и апогеем 239 км (круговая высотой 246 км), которая является исходной для проведения экспериментов по переходу Швейкарта из ОЭ в ЛО и обратно через открытый космос (6 марта) и автономному полету ЛО (7 марта). В связи с недомоганием Швейкарта было решено первый эксперимент ограничить только выходом в открытый космос. Швейкарт и Мак-Дивитт перешли из ОЭ в ЛО, Швейкарт надел ранцевую систему PLSS и перевел скафандр на питание от этой системы. Были разгерметизированы кабины и открыты люки, Швейкарт вышел на площадку перед передним люком ЛО и укрепил ноги в специальных фиксаторах («золотые башмаки»), Скотт высунулся из люка, и космонавты фотографировали друг друга. Затем Швейкарт вернулся в ЛО. Космонавты провели телевизионный сеанс и перешли в ОЭ. 7 марта был проведен самый ответственный эксперимент- автономный полет ЛО. Швейкарт и Мак-Дивитт перешли в ЛО, а оставшийся в ОЭ Скотт установил в туннеле стыковочный узел, осуществил отделение ЛО и перевел ОБК на другую орбиту. 7 марта космонавты дважды включали двигатель ПС, и ЛО перешел на круговую орбиту, примерно на 20 км выше орбиты ОБК. После разделения ВС и ПС был включен основной двигатель ВС для перевода ее на орбиту ниже орбиты ОБК. Затем Мак-Дивитт приступил к стыковке ВС с ОБК. После стыковки космонавты демонтировали стыковочный узел, перешли в ОЭ и отделили ВС, которая после включения ее основного двигателя перешла на орбиту с апогеем -7000 км.
В течение последних пяти дней полета (8-13 марта) космонавты продолжали испытания бортовых систем, фотографировали Землю и проводили эксперименты по связи. 8 и 10 марта в шестой и седьмой раз включался маршевый двигатель, переводя ОБК на другие орбиты. В связи с неблагоприятными метеорологическими условиями в расчетном районе посадки (30°,1 с. ш. и 59°,9 з. д.) было принято решение произвести посадку в другом районе Атлантического океана (14° с. ш. и 68° з. д.), где условия были более благоприятны. После включения маршевого двигателя ОБК сошел с орбиты; ОЭ отделился от ДО, вошел в атмосферу и в 17 час 00 мин 53 сек 13 марта приводнился в Атлантическом океане примерно в 1,5 км от расчетной точки. Полет продолжался 241 час 00 мин 53 сек (241 час 00 мин 43 сек). Приводнение прошло нормально, космонавты были доставлены вертолетом на авианосец «Гвадалканал».
Средства командно-измерительного комплекса (КИК) были те же, что и обслуживавшие полет «Аполлона VIII». Средства поисково-спасательного комплекса (ПСК) были дислоцированы в районе стартовой площадки, по трассе полета ракеты-носителя, в основном районе и в резервных районах посадки.
Согласно заявлению руководителей программы «Аполлон», полет прошел очень успешно: проведены летные испытания ОБК, ЛО, стыковочного узла, скафандра EV и системы жизнеобеспечения PLSS; продемонстрирована возможность управления ОБК одним космонавтом; получены ценная информация о возможности исследования с орбиты природных ресурсов Земли и большое количество фото- и кинокадров.
Рис. 3. Космический корабль «Аполлон IX». 1 - маршевый двигатель; 2 - двигательный отсек; 3 - теплозащитный экран; 4 - туннель для перехода из ОЭ в ЛО; 5- стойка посадочного шасси ЛО; 6 - опора посадочного шасси; 7 - лестница; 8 - двигатель посадочной ступени; 9 - посадочная ступень; 10 - блок двигателей системы ориентации на ВС; 11 - окно; 12 - остронаправленная поворотная антенна на ВС; 13 - двигатели системы ориентации в ОЭ; 14 - блок вспомогательных двигателей на ДО; 15 - остронаправленная антенна на ОБК; 16 - люк. Рис. 4. Схематическое изображение скафандра типа EV. 1 - рамка с защитными козырьками; 2 - панель управления системой PLSS; 3 - устройство для включения подачи кислорода из аварийного запаса; 4 - карман для фонаря; 5 - кожух, закрывающий разъемы; 6 - трубопроводы подачи кислорода и воды, кабель системы связи; 7 - перчатки для работы в открытом космосе; 8 - карман; 9 - чехлы на ботинках; 10 - разъемы для подсоединения мочесборника и дозиметра (под клапаном); 11 - внешняя оболочка; 12 - кольцо для крепления тросов подвесной системы для космонавтов в ЛО; 13 - трубопровод подачи кислорода из аварийного запаса; 14 - автономная система жизнеобеспечения PLSS; 15 - карман для солнцезащитных очков; 16 - аварийный запас кислорода; 17 - лямки системы PLSS. Рис. 5. Блок-схема ранцевой системы жизнеобеспечения. 1 - ранец; 2 - кабель системы связи; 3 - трубопровод воды для охлаждения «белья»; 4 - трубопровод подачи в скафандр очищенного кислорода; 5 -- трубопровод отвода смеси газов из скафандра; 6 - трубопровод заправки водой из бортовых запасов ЛО; 7 - трубопровод заправки кислородом из бортовых запасов ЛО; 8 - баллон с кислородом в ЛО; 9 - бачок с водой в ЛО; 10 - панель управления ранцевой системой PLSS; 11 - кабель к панели 10; 12 - аварийный запас кислорода. Рис. 6. Основной блок корабля «Аполлон». 1 - тормозные парашюты; 2,3 - двигатели для управления по тангажу; 4 - хранилища; 5 - двигатели для управления по крену; 6 - блок вспомогательных двигателей; 7 - топливные баки маршевого двигателя; 8 - маршевый двигатель; 9 - остронаправленная антенна; 10 - баки с водородом и кислородом для топливных элементов; 11 - водородо-кислородные топливные элементы в ДО; 12 - бачок с питьевой водой; 13 - двигатели для управления по рысканию; 14 - огнетушитель; 15 - топливные баки двигателей системы ориентации ОЭ; 16- отделение для хранения пищевых продуктов; 17 - командир корабля; 18 - основные парашюты; 19 - пилот ОБК; 20 - пилот ЛО; 21 - стыковочный штырь. |
«Аполлон-9» (англ. Apollo 9) — пилотируемый космический корабль, совершивший первый испытательный полёт в полной конфигурации (командный и лунный модули), в ходе подготовки экспедиций на Луну.
Экипаж
Командир — Джеймс МакДивитт
Пилот командного модуля — Дэвид Скотт
Пилот лунного модуля — Рассел Швайкарт
Корабль включал в себя командный модуль (образец 104) и лунный модуль (образец LM-3).
Начиная с этого полёта по программе «Аполлон», астронавты присваивали командному модулю и лунному модулю названия, которые служили позывными. Для командного модуля астронавты выбрали позывной «Гамдроп» (Gumdrop, что можно перевести как «Конфетка» или «Мармеладка»), для лунного модуля — «Спайдэр» («Паук»).
Масса корабля 36,5 т.
Для запуска использовалась ракета «Сатурн-5» (образец SA-504).
Цель полёта — комплексные испытания корабля на геоцентрической орбите.
Задачи полёта
Максимально возможная имитация режимов работы и условий полёта, предусмотренных типовой программой для полёта на Луну. Перестроение отсеков корабля. Расстыковка лунного и основного модулей. Автономный полёт лунного модуля. Отделение взлётной ступени лунного модуля от посадочной ступени и стыковка взлётной ступени с командным модулем. Проведение эксперимента по переходу через открытый космос из лунного модуля в основной после стыковки с целью имитации аварийного возвращения астронавтов из лунного модуля в случае неудавшейся стыковки, а также испытание лунных скафандров в условиях вакуума.
Программа полёта была выполнена почти полностью (из-за недомогания Швайкарта отказались от эксперимента по переходу). В ходе полёта были проведены ряд операций, связанных с высоким риском, в частности, первый самостоятельный полёт пилотируемого корабля, неспособного к посадке на Землю.
Предстартовая подготовка и старт
Изначально запуск корабля был назначен на 28 февраля 1969 года, однако в связи с болезнью астронавтов был отложен на 3 марта. Решение об отсрочке было принято 26 февраля, когда у всех трёх астронавтов основного экипажа приняли серьёзный характер ранее наблюдавшиеся простудные явления. Основной причиной заболевания астронавтов экипажа считают общее ослабление организма в связи с очень напряжённой программой предполётных тренировок (до 18 часов в сутки). К 28 февраля астронавты почувствовали себя лучше и возобновили тренировки. Отсрочка запуска привела к дополнительным затратам в сумме 500 тысяч долларов.
Когда было принято решение об отсрочке, ракета «Сатурн-5» с кораблём находилась в состоянии 16-часовой готовности. После возобновления, подготовка проходила нормально, и в расчётное время 3 марта 1969 года в 16 часов 00 минут GMT корабль «Аполлон-9» стартовал. Корабль, по данным наземных средств траекторных измерений, был выведен на геоцентрическую орбиту, близкую к расчётной, однако бортовой компьютер указывал неверные данные. Неверные расчёты бортового компьютера указывали на его возможную неисправность, что помешало бы выполнению многих из намеченных задач полёта. Позже выяснилось, что компьютер исправен, но в него были введены неправильные данные поправок на ошибки. После ввода новых данных о поправках, компьютер начал обеспечивать требуемую точность расчётов.
Перестроение отсеков
После выхода последней ступени ракеты-носителя с кораблём на геоцентрическую орбиту, экипаж в течение примерно двух часов производил проверку бортовых систем, имитировал переход на траекторию полёта к Луне и готовился к манёвру по перестроению отсеков.
В 2 часа 30 минут полётного времени командный модуль отделился от последней ступени ракеты-носителя, отошёл на 15 метров от неё и развернулся на 180 градусов (это удалось не сразу). В течение примерно 15 минут основной блок совершал групповой полёт со ступенью, астронавты фотографировали установленный на ступени лунный модуль.
В 3 часа 02 минуты 08 секунд полётного времени Скотт обеспечил стыковку командного модуля с лунным с первой попытки. Туннели-лазы были наполнены кислородом. Скотт открыл люк и убедился в правильности срабатывания захватов стыковочного узла, после чего соединил электрические цепи основного и лунного модулей.
В 4 часа 18 минут 05 секунд полётного времени были подорваны пироболты, соединявшие лунный модуль и последнюю ступень ракеты-носителя, и сработал пружинный толкатель, обеспечивший отделение корабля от ступени.
Экипаж с помощью вспомогательных двигателей корабля увёл корабль на безопасное расстояние от ступени, которая после включения двигателей по команде с Земли вышла на гелиоцентрическую орбиту.
Первые трое суток полёта
На шестом часу полёта на пять секунд был включён главный двигатель основного блока. При этом включении проверялась устойчивость стыковочного узла к вибрации и ускорениям. После манёвра астронавты положили корабль в «дрейф» и перевели бортовые системы на режим экономии электроэнергии. На десятом часу полёта начался период отдыха.
На вторые сутки полёта было произведено ещё несколько включений главного двигателя основного блока для испытания устойчивости стыковочного узла и проверки ручной системы управления вектором тяги двигателя.
На сороковом часу полёта Швайкарт должен был начать демонтаж стыковочного узла и перейти в лунный модуль, где к нему должен был присоединиться МакДивитт. Эти операции были начаты намного позже, в связи с тем, что Швайкарт почувствовал недомогание. МакДивитт попросил обеспечить ему возможность переговоров с медицинским руководителем полёта по «закрытому» каналу (как правило, переговоры с астронавтами во время полётов по программе «Аполлон» велись по открытой линии связи, сразу же становились достоянием прессы и в любой момент могли быть переданы в реальном масштабе времени в коммерческую радиосеть). МакДивитт доложил о приступе рвоты у Швайкарта и о вызванной этим задержке, а также попросил пересмотреть график операций. Скотт, вместо Швайкарта, демонтировал стыковочный узел и обеспечил наполнение кислородом отсека экипажа во взлётной ступени лунного модуля.
Швайкарт почувствовал себя лучше и с опозданием примерно на час начал переход в лунный модуль. В условиях наземных тренировок переход занимал около 10 минут, в реальных условиях Швейкарту потребовалось 90 минут, возможно, потому, что он не полностью оправился от приступа.
Спустя примерно час к Швайкарту, находившемуся в отсеке экипажа лунного модуля, присоединился МакДивитт. Астронавты включили бортовые источники питания, проверили оборудование модуля и дали команду на развёртывание шасси лунного модуля.
В 46 часов 29 минут полётного времени начался первый сеанс телевизионной передачи с борта, который продолжался около семи минут. Астронавты показывали отсек экипажа лунного модуля и друг друга. Качество изображения было удовлетворительным. Из-за неполадок на наземной приёмной станции речь МакДивитта во время сеанса принималась с искажениями. Швайкарт в течение всего сеанса молчал.
На пятидесятом часу полёта было произведено плановое включение двигателя посадочной ступени лунного модуля, причём астронавты дросселировали тягу двигателя вручную. После выключения двигателя астронавты обесточили бортовые системы лунного модуля и возвратились в отсек экипажа основного модуля.
В 54 часа 25 минут бортового времени было произведено включение двигателя командного модуля, который проработал около сорока трёх секунд и перевёл корабль на орбиту с высотой перигея 229 километров и высотой апогея 239 километров — орбиту близкую к расчётной исходной для автономного полёта лунного модуля, запланированного на пятые сутки.
Четвёртые сутки полёта
На четвёртые сутки полёта был запланирован выход Швайкарта в открытый космос. Накануне, когда у Швайкарта было два приступа рвоты, МакДивитт принял решение отказаться от эксперимента по выходу и ограничиться лишь разгерметизацией отсека экипажа лунного модуля и открытием люка, причём Швайкарт в этот период должен был использовать автономную систему жизнеобеспечения, предназначенную для выхода на поверхность Луны. Это решение было согласовано с руководителями полёта. Однако после периода сна к началу четвёртых суток полёта Швайкарту стало лучше, и МакДивитт запросил разрешение на выход Швайкарта на один дневной период в открытый космос на площадку перед люком, но без последующего перехода по корпусу корабля в отсек экипажа командного модуля и обратно, как это предусматривалось первоначальной программой. Скотт должен был провести операции по разгерметизации отсека экипажа командного модуля, открыванию люка и прочие в соответствии с первоначальной программой.
На семидесятом часу полёта Швайкарт и МакДивитт перешли в лунный модуль. Швайкарт надел ранцевую автономную систему жизнеобеспечения и перевёл скафандр на питание от этой системы.
На семьдесят третьем часу полёта были разгерметизированы отсеки экипажа лунного и командного модулей, в 73 часа 03 минуты полётного времени астронавты открыли люки обоих отсеков. Через две минуты Швайкарт надел на шлем рамку с защитным козырьком, прикрепил фал, а спустя ещё две минуты начал выбираться из люка лунного модуля (ногами вперёд) и в 73 часа 08 минут полётного времени уже стоял на площадке перед люком, укрепив ноги в фиксаторах. Скотт через открытый люк отсека экипажа командного модуля фотографировал Швайкарта во время выхода. Швайкарт в свою очередь, фотографировал корабль и Скотта, высунувшегося из люка. От телевизионной съёмки в открытом космосе, как предусматривалось первоначальной программой, Швайкарт отказался, поскольку у него не было времени на подготовительные операции с телевизионной камерой.
Поскольку Швайкарт докладывал, что чувствует себя хорошо, МакДивитт запросил у руководителей полёта разрешения продлить период пребывания Швайкарта в открытом космосе до примерно двух часов. Руководители полёта такого разрешения не дали, мотивируя это тем, что продление вынудит сократить период отдыха, а он особенно необходим астронавтам перед запланированным на пятые сутки полёта самым ответственным экспериментом — автономным полётом лунного модуля.
Швайкарт опробовал поручни, держась за которые он, согласно первоначальной программе, должен был перебраться в отсек экипажа командного модуля. Швайкарт доложил, что поручни позволяют управлять положением тела в невесомости. В 73 часа 46 минут полётного времени Швайкарт по приказу МакДивитта начал возвращение в лунный модуль.
Выход Швайкарта продолжался 47 минут (считая от открытия до закрытия люка). Радиосистема в ранце обеспечивала уверенную связь Швайкарта с Землёй (для ретрансляции использовалась радиосистема корабля). Испытания скафандра и ранцевой системы прошли успешно, хотя следует учесть, что Швайкарт не производил операций, требующих больших затрат энергии.
По завершении выхода в открытый космос оба отсека экипажа были наполнены кислородом. МакДивитт и Швайкарт провели телевизионный сеанс из лунного модуля длительностью около тринадцати минут. Астронавты показали пульт управления, оборудование лунного модуля, процесс приёма пищи. Кроме того, через иллюминаторы лунного модуля астронавты показали Землю, командный модуль (при этом в иллюминаторе командного модуля был виден его пилот — Скотт), посадочное шасси лунного модуля. Качество изображения было значительно лучше, чем при первом сеансе.
После проведения сеанса Швайкарт и МакДивитт обесточили бортовые системы лунного модуля и вернулись в командный модуль.
По данным телеметрии выяснилось, что астронавты, по-видимому, забыли обесточить две системы в лунном модуле. Руководители полёта приказали одному из астронавтов вернуться в лунный модуль и проверить это. Астронавты вначале отказывались, заявляя, что на это потребуется не менее 30 минут, что сократит и без того короткий отдых перед ответственным экспериментом пятого дня полёта. Руководители полёта настаивали, и Швайкарт совершил переход в лунный модуль и обратно для проверки систем. На всю операцию потребовалось 11 минут.
Пятые сутки полёта
ЛМ
На восемьдесят девятом часу полёта Швайкарт и МакДивитт перешли в лунный модуль, а Скотт, оставшийся в командном модуле, установил приёмный конус и стыковочный штырь. При расстыковке наблюдались некоторые трудности. Как выяснилось, Скотт недостаточно резко перекинул тумблер в положение «разделение». Разделение произошло на пятьдесят девятом витке, на девяносто третьем часу полёта. Командный модуль отошёл от лунного модуля примерно на пятнадцать метров, после чего МакДивитт начал медленно поворачивать лунный модуль в разных осях, чтобы Скотт мог произвести визуальный осмотр модуля в разных плоскостях. Позже с той же целью Скотт поворачивал командный модуль. Скотт и Швайкарт вели фотографирование. Астронавты видели друг друга через иллюминаторы.
В 93 часа 02 минуты полётного времени Скотт с помощью двигателей системы ориентации перевёл командный модуль на несколько иную орбиту, обращаясь по которой он удалился от лунного модуля на 5,2 километра. МакДивитт ориентировал лунный модуль таким образом, чтобы командный модуль постоянно находился в поле зрения, а Швайкарт с помощью бортового радиолокатора определял дальность до командного модуля и относительную радиальную скорость. Швайкарт также выставил гиростабилизированную платформу основной системы наведения и ввёл уточнённые данные в аварийную систему наведения, которую предстояло испытать.
В 93 часа 47 минут полётного времени был включён двигатель посадочной ступени лунного модуля. Тяга двигателя дросселировалась астронавтами в пределах от 10 до 40 процентов от полной. Лунный модуль перешёл на орбиту с высотой апогея 253 километра. Когда, обращаясь по этой орбите, лунный модуль удалился от командного на максимальное расстояние 89 километров (астронавты доложили, что на этом расстоянии всё ещё продолжают визуально наблюдать командный модуль), были проведены испытания радиолокатора, обеспечивающего встречу лунного и командного модуля на орбите.
В 95 часов 39 минут полётного времени МакДивитт во второй раз включил двигатель посадочной ступени лунного модуля. В результате лунный модуль перешёл на орбиту, близкую к круговой и пролегающую примерно на 20 километров выше орбиты командного модуля.
В 96 часов 16 минут полётного времени, после отделения взлётной ступени лунного модуля от посадочной, были включены двигатели системы ориентации на взлётной ступени, которые перевели взлётную ступень на орбиту с высотой перигея примерно 220 километров.
В 96 часов 58 минут полётного времени был включён основной двигатель взлётной ступени лунного модуля с таким расчётом, чтобы она перешла на орбиту, пролегающую ниже орбиты командного модуля.
В 97 часов 57 минут полётного времени был произведён первый манёвр на завершающем этапе сближения взлётной ступени лунного модуля и командного модуля. На завершающем этапе сближения МакДивитт включил проблесковый источник света на взлётной ступени.
В 98 часов 33 минуты полётного времени было произведено выравнивание скоростей и перевод взлётной ступени лунного модуля в режим группового полёта на расстоянии примерно 30 метров от командного модуля. МакДивитт развернул ступень так, чтобы Скотт мог осмотреть основной двигатель. Затем МакДивитт начал операции по причаливанию. Солнечный свет, падавший на иллюминатор лунного модуля, мешал ему вести наблюдение на участке причаливания. Скотт предложил провести причаливание и стыковку, однако МакДивитт решил сделать это самостоятельно, но попросил Скотта корректировать его маневры. Стыковка была завершена в 98 часов 59 минут полётного времени.
После завершения стыковки руководители полёта предложили астронавтам отдохнуть, однако они решили вначале осуществить переход в отсек экипажа командного модуля. В период разборки стыковочного узла и перехода заданную ориентацию корабля обеспечивали двигатели ориентации взлётной ступени лунного модуля, а не вспомогательные двигатели командного модуля, поскольку Скотт перерасходовал запас топлива для вспомогательных двигателей.
Перед тем, как покинуть взлётную ступень, астронавты привели её бортовые системы в такое состояние, чтобы можно было по дистанционной команде, переданной из командного модуля, включить двигатель взлётной ступени. Кроме того, астронавты перенесли во взлётную ступень из отсека экипажа командного модуля накопившийся мусор и некоторые предметы, надобность в которых отпала.
Астронавты отделили командный модуль от взлётной ступени и с помощью вспомогательных двигателей увели его на безопасное расстояние (около одного километра) от ступени перед включением её основного двигателя. Двигатель был включён в 101 час 52 минуты полётного времени, проработал 342 секунды и перевёл ступень на орбиту с высотой апогея примерно 7000 километров. Ступень просуществовала на этой орбите примерно 19 лет.
По завершении перечисленных экспериментов было объявлено, что астронавты выполнили 97 процентов задач, запланированных на полёт.
Шестые-десятые сутки полёта
В течение последних пяти суток полёта астронавты продолжали испытания бортовых систем, осуществляли фотографирование, вели наблюдения наземных ориентиров, а также проводили эксперименты по связи, которые были намечены на начальный период полёта, но из-за недостатка времени проведены не были.
Фотографирование проводилось в основном с целью изучения возможности исследования природных ресурсов с орбиты. Астронавты выборочно снимали некоторые районы территории США (в штатах Калифорния, Нью-Мексико, Техас), а также территории других стран (Коста-Рика, Бразилия, Колумбия).
Астронавты также использовали бортовые оптические приборы для наблюдения небесных тел. С помощью секстанта Скотт наблюдал Юпитер и четыре его спутника (Ио, Европа, Ганимед и Каллисто). С помощью телескопа астронавты наблюдали один из искусственных спутников Земли «Пегас», который находился на расстоянии примерно 1600 километров от корабля, а также обращающуюся по орбите с высоким апогеем взлётную ступень лунного модуля.
В 121 час 59 минут полётного времени предполагалось включить основной двигатель командного модуля для уменьшения перигея орбиты настолько, чтобы сход с орбиты могли обеспечить вспомогательные двигатели в случае неисправности основного. В расчётное время основной двигатель включён не был, так как не сработали вспомогательные двигатели, которые должны были сообщить кораблю ускорение для обеспечения забора топлива из баков основного двигателя. Позже выяснилось, что астронавты не придерживались правильной последовательности операций. Попытка была повторена на следующем витке и увенчалась успехом, а в 169 часов 38 минут полётного времени было проведено ещё одно включение основного двигателя командного модуля для дальнейшего уменьшения высоты перигея.
Посадка
В связи с неблагоприятными погодными условиями в расчётном районе посадки, было принято решение посадить корабль не на 151-м, а на 152-м витке в другом районе Атлантического океана. Вертолётоносец «Гвадалканал» успел перейти в новый район посадки.
В 240 часов 31 минуту полётного времени был включён основной двигатель командного модуля для обеспечения схода корабля с орбиты. Отсек экипажа командного модуля отделился от двигательного отсека и вошёл в атмосферу над штатом Техас. Астронавты на период посадки не надевали скафандры.
В 241 час 00 минут 43 секунды полётного времени отсек экипажа приводнился в 4,8 км от вертолётоносца «Гвадалканал». Спуск отсека экипажа на парашютах демонстрировался по цветному телевидению с помощью камер, установленных на вертолётоносце. На плаву отсек сразу же установился в расчётном положении (днищем вниз). Лёгкие водолазы были доставлены к отсеку в течение нескольких минут, астронавты открыли люк и перешли в надувную лодку. Экипаж был поднят на борт вертолёта через 45 минут и доставлен на вертолётоносец через 49 минут после приводнения. С вертолётоносца астронавтов доставили в Хьюстон, где они в течение 12 дней отчитывались о полёте.
Некоторые итоги полёта
Согласно заявлению руководителей полёта, он превзошёл самые оптимистические ожидания, хотя и был более сложным, чем все предыдущие пилотируемые полёты американской космической программы.
Были проведены успешные лётные испытания лунного модуля, третьи подряд успешные испытания командного модуля, успешные испытания стыковочного узла, продемонстрирована правильность выбранной методики сближения, причаливания и стыковки. Продемонстрирована возможность управления командным модулем силами одного астронавта и проведены успешные лётные испытания автономной системы жизнеобеспечения и скафандра, предназначенных для выхода человека на поверхность Луны.
Помимо некоторых технических неполадок, которые не посчитали существенными, весьма серьёзным недостатком посчитали болезнь астронавтов перед полётом, что заставило отложить старт на трое суток, а также недомогание Швайкарта в полёте, что заставило провести эксперимент по выходу в космос по сокращённой программе. Причина недомогания Швайкарта так и не была точно установлена. Возможность вирусной инфекции исключили. Существует предположение, что это недомогание имело вестибулярный характер.
Ракетостроение т.3
Apollo-9. 3 марта 1969 г. в 16 ч по Гринвичу стартовала ракета-носитель Saturn V и корабль Apollo-9 с экипажем в составе Джеймс Макдивитт (командир корабля), Дэвид Скотт (пилот командного отсека), Рассел Швейкарт (пилот лунного корабля).
Цель полета - вывод на орбиту ИСЗ полезной нагрузки 135 т, комплексные испытания корабля Apollo на орбите ИСЗ, летные испытания лунного корабля, отработка встречи и стыковки лунного корабля с командным отсеком на орбите ИСЗ.
Программа полета предусматривала квалификационные испытания всех систем лунного корабля на орбите ИСЗ; маневрирование и перестроение отсеков корабля Apollo; отработку навигации и управления при встрече и стыковке лунного корабля с основным блоком; испытания радиолокатора встречи лунного корабля на расстоянии 175 км от основного блока; тренировка экипажа по управлению лунным кораблем в автономном полете, переход Р. Швейкарта из лунного корабля в кабину экипажа и обратно через открытый космос; испытания в открытом космосе скафандра и системы жизнеобеспечения, предназначенных для выхода на поверхность Луны; испытания маршевого ЖРД служебного отсека, оценка способности ЦАП демпфировать колебания Apollo при работе ЖРД служебного отсека; испытания ЖРД лунного корабля.
Общая расчетная продолжительность полета 9 сут 22 ч 44 мин.
Основные весовые характеристики
корабля Apollo-9 (кг)
Командный отсек
Служебный отсек
Лунный корабль | 5 627
16 416
14 508 |
![]() Суммарный вес
Система аварийного спасения
Переходник крепления Apollo | 36 551
2 950
1 863 |
Стартовый вес космической системы Saturn V Apollo-9 (2950 г) был больше на 118 т, чем в предыдущем полете Apollo-8. Первая ступень S-IC пустая была легче на 4080 кги имела новую антикавитационную систему. Вторая ступень S-II была тяжелее номинального веса на 15 400 кг и имела форсированные ЖРД J-2S, развивавшие тягу по 104,6 г.
Старт и вывод на орбиту ИСЗ
ЖРД первой ступени имели суммарную тягу у Земли 3510 т и на высоте 60 км 4170 т, проработали 2 мин 30 сек;в момент отделения первой ступени ракета находилась на высоте 67,14 км на расстоянии 93,1 км от м. Кеннеди и имела скорость 2774 м/сек. ЖРД второй ступени суммарной тягой 523 т проработали 6 мин 11 сек, высота увеличилась до 191,1 км, дальность 1550 км и скорость полета возросла до 7027,2 м/сек.
ЖРД третьей ступени проработал 112 сек и корабль Apollo-9 через 10 мин 59 сек после старта вышел на орбиту с высотой в апогее 193 км и в перигее 190 км, периодом обращения 88,19 мин и наклоном к экватору 32,58°.
Выполнение программы полета
После выхода на орбиту ИСЗ при проверке систем корабля был обнаружен ряд неисправностей: бортовая ЭЦВМ неправильно определяла параметры орбиты; плохо действовала радиосвязь; индикатор давления в баллоне с гелием системы подачи топлива в маршевый ЖРД служебного отсека показывал нулевое давление, но в Центре управления полетом установили, что давление в баке нормальное.
На втором витке экипаж начал перестроение отсеков Apollo. В момент времени Т0+1 ч 43 мин (Т0-время старта) основной блок отделился со скоростью 0,3 м/сек и отошел от ступени S-IVB на 15 м. Д. Макдивитт повернул основной блок вокруг центра масс на 180°, осмотрел ступень S-IVB и убедившись, что створки переходника отделились, начал сближение со скоростью 0,22 м/сек. После стыковки с лунным кораблем корабль Apollo отделился от ступени S-IVB с помощью пружинных толкателей, и включением ЖРД РСУ на 3 сек Apollo был отведен от ступени S-IVB.
Затем ступень S-IVB двумя последовательными включениями ЖРД J-2 на 62 и 241 сек вначале перешла на эллиптическую орбиту ИСЗ 200/300 км, а потом вышла на орбиту вокруг Солнца.
В Т0+5 ч 59 мин, когда корабль был над Гавайскими о-вами, маршевый ЖРД служебного отсека проработал 5 сек, сообщил приращение скорости 10,6 м/сек и перевел корабль на орбиту 200,3/231,4 км.
4 марта проводились основные эксперименты и исследования. Включение маршевого ЖРД служебного отсека было произведено в Т0+22 ч 12 мин на 1 мин 05 сек.
С целью проверки прочности стыковочного узла корабля Apollo и способности ЦАП демпфировать колебания они возбуждались отклонениями работающего ЖРД на 0,2° в разных направлениях. ЖРД возбуждал плавную раскачку с малой угловой скоростью по тангажу 0,1 град/сек; ЦАП демпфировал колебания менее, чем за 5 сек. Колебаний по углу рыскания не наблюдалось, не наблюдалось и изгибных колебаний основного блока и лунного корабля относительно стыковочного узла. В процессе этого эксперимента корабль перешел на орбиту 199,2/350,8 км.
В Т0+25 ч 17 мин было произведено второе включение ЖРД служебного отсека на 4 мин. 22 сек, скорость увеличилась на 784,1 м/сек и корабль перешел на орбиту 202,4/ /502,8 км,плоскость которой наклонена на 10° в восточном направлении; расход топлива составил 8460 кг.
В процессе работы ЖРД Д. Макдивитт с помощью ручного управления изменял направление вектора тяги и, по его заключению, на режиме ручного управления в дополнение к слабым колебаниям по тангажу и рысканию ощущались колебания и по крену.
Третье включение маршевого ЖРД служебного отсека на 28,2 сек было произведено в Т0+28 ч 24 мин; приращение скорости, направленное на восток, составило 91,7 м/сек, плоскость орбиты сместилась на 1°, а ее параметры стали 202/502,5 км. Этот маневр был рассчитан на Земле и точно реализован экипажем.
После проверки бортовых систем лунного корабля и телевизионной передачи с борта в Т0+45 ч 42 мин Д. Макдивитт выпустил посадочное шасси лунного корабля. В Т0+49 ч. 42 мин был включен ЖРД посадочной ступени на 367 секвектор тяги был направлен под углом к плоскости орбиты, приращение скорости составило 523 м/сек. Д. Макдивитг вручную дросселировал ЖРД и проверял способность ЦАП демпфировать колебания, новые параметры орбиты 209,5/483 км.
Пробыв в лунном корабле 9 ч и закончив эксперименты, астронавты вернулись в командный отсек.
В момент времени Т0+54 ч 24 мин было произведено пятое включение маршевого ЖРД служебного отсека на 43,2 сек; изменение скорости составило 175,5 м/сек и корабль перешел на орбиту 228/238,8 км.
6 марта Р. Швейкарт должен был выполнить эксперимент по переходу через открытый космос из лунного корабля в командный отсек и обратно. Эксперимент предназначался для проверки возможности аварийного возвращения в командный отсек после взлета с Луны, если не удастся состыковать лунный корабль и основной блок или после стыковки не удастся открыть внутренний люк в туннеле перехода. Кроме этого, необходимо было испытать автономную систему жизнеобеспечения в открытом космосе. Весь эксперимент был рассчитан на 2 ч. По настойчивой просьбе командира корабля руководители полета заменили этот эксперимент испытанием скафандра в открытом космосе по сокращенной программе.
В момент времени Т0+73 ч 20 мин все три астронавта были одеты в скафандры с автономной системой жизнеобеспечения, Д. Скотт оставался в командном отсеке, а Д. Макдивитт и Р. Швейкарт были в лунном корабле. Командный отсек и лунный корабль разгерметизировали, Р. Швейкарт открыл передний люк лунного корабля, вышел на площадку и в течение 37 мин вел наблюдения, фотографирование и телепередачу.
Одновременно Д. Скотт через открытый люк командного отсека вел съемку Земли и Р. Швейкарта на фоне Земли. Окончив эксперимент, Д. Макдивитт и Р. Швейкарт вернулись в командный отсек.
7 марта был произведен самый ответственный эксперимент программы Apollo-9. Было осуществлено отделение лунного корабля от основного блока, лунный корабль с двумя астронавтами осуществил самостоятельный полет, была сброшена посадочная ступень, а взлетная ступень, управляемая астронавтами с помощью автономной системы управления и навигации, осуществила встречу и стыковку с основным блоком.
Порядок операций был следующим.
1. В Т0+92 ч 39 мин на исходной орбите корабля Apollo (232/239 км) произведена расстыковка лунного корабля и основного блока; ЖРД РСУ включились на 10,9 сек, приращение скорости составило 1,53 м/сек.
2. В Т0+93 ч 47 мин 34 сек включился ЖРД посадочной ступени лунного корабля на 24,9 сек, приращение скорости составило 27,7 м/сек,корабль вышел на фазирующую орбиту с параметрами 220/252км.
3. В То+95 ч 39 мин 07 сек в апогее орбиты был включен ЖРД посадочной ступени лунного корабля на 24 сек (приращение скорости 24,8 м/сек), обеспечивший выход лунного корабля на орбиту, близкую к круговой (262,4/267 км); лунный корабль отстает от основного блока, двигаясь по орбите с большим периодом.
4. В Т0+96 ч 16 мин 04 сек произведено отделение взлетной ступени лунного корабля.
5. В Т0+96 ч 22 мин (первый маневр сближения) включен ЖРД РСУ взлетной ступени на 31 сек, торможение скорости 12,2 м/сек, переход на орбиту 209/255 км. В перигее орбиты взлетная ступень ниже основного блока на 18,5 км и догоняет основной блок.
6. В Т0+96 ч 58 мин 14 сек был включен ЖРД взлетной ступени на 3,1 сек, приращение скорости составило 11,6 м/сек.По данным радиолокатора встречи расстояние до основного блока было 139 км, а скорость сближения 32,6 м/сек;Д. Скотт секстантом определил расстояние в 124 км и сближение со скоростью 34,2м/сек. В результате этого маневра взлетная ступень перешла на почти круговую орбиту (220,5/224 км).
7. В Т0+97 ч 57 мин 45 сек, постепенно сближаясь с основным блоком, взлетная ступень оказалась на 18,5 км ниже и в 37 км позади основного блока; на 18 сек были включены ЖРД РСУ и вектор тяги был направлен по линии визирования основного блока, в результате чего приращение скоростисоставило 6,8 м/сек.
8. В Т0+98 ч 27 мин с помощью ЖРД РСУ было произведено торможение взлетной ступени и уравнивание ее скорости со скоростью основного блока.
На расстоянии 1800 м от основного блока Д. Макдивитт развернул взлетную ступень по тангажу на 180°. Взлетная ступень и основной блок медленно сближались в течение 35 мин до расстояния 30 м, Макдивитт затормозил взлетную ступень и перевел ее на режим автоматического разворота по тангажу со скоростью 2 град/сек. После визуального осмотра взлетной ступени Д. Скотт, вручную управляя основным блоком, осуществил причаливание и стыковку со взлетной ступенью лунного корабля в Т0+98 ч 59 мин 38 сек.
Таким образом, лунный корабль находился в самостоятельном полете 6 ч 20,5 мин.
После стыковки Д. Макдивитт и Р. Швейкарт вернулись в командный отсек. Взлетная ступень с помощью пиротолкателей была отделена от основного блока; Д. Скотт отвел основной блок от взлетной ступени на 900 м. В Т0+101 ч 52 мин 44 сек по команде с Земли был включен ЖРД взлетной ступени на 5 мин 42 сек до полного израсходования топлива, при, этом имитировался взлет с Луны; приращение скорости составило 2265 м/сек, ступень вышла на орбиту 240/6954 км с периодом существования на орбите около 19 лет.
После завершения трудной и важной программы астронавтам был предоставлен длительный отдых.
В дальнейшем программа экспериментов в полете Apollo-9 была менее напряженной; экипаж продолжил испытания бортового оборудования основного блока и проверку функционирования ряда систем командного отсека, осуществлял слежение за пятью указанными ориентирами на территории США и в Южной Америке, проводил навигационные эксперименты, фотографировал участки земной поверхности.
По программе командный отсек должен был произвести посадку в Атлантическом океане на 370 км юго-западнее Бермудских о-вов, но поскольку погодные условия в этом районе были неблагоприятными, руководители полетом приняли решение посадить корабль в 1000 км юго-восточнее м. Кеннеди.
Вследствие изменения района посадки Apollo-9 должен был совершить один дополнительный виток.
13 марта в конце 138-го витка- командный отсек Apollo-9-совершил посадку в Атлантическом океане в 545 км севернее-Пуэрто-Рико и в 290 км восточнее Багамских о-вов. Полная продолжительность полета Apollo-9 составила 241 ч 0 мин53 сек.
Руководство NASA оценило полет Apollo-9 вполне успешным. Испытание оборудования систем корабля Apollo показало его готовность к выполнению операций по полной программе с посадкой на поверхности Луны; впервые успешно осуществлена на орбите встреча и стыковка лунного корабля и основного блока; успешно прошел испытания скафандр с ранцевой автономной системой жизнеобепечения; ЦАП успешно демпфировал колебания корабля при работе маршевого ЖРД.
Взлётная ступень
