Apollo

Apollo — это серия американских пилотируемых космических кораблей, разработанных Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) для программы «Аполлон», целью которой была высадка человека на Луну и его безопасное возвращение на Землю. Программа «Аполлон» стала кульминацией космической гонки между США и СССР и считается одним из величайших достижений человечества в области техники и науки. Всего в рамках программы было выполнено 17 пилотируемых миссий, из которых шесть успешно достигли поверхности Луны, позволив 12 астронавтам ступить на неё.

История создания

Предпосылки и начало разработки

После запуска первого искусственного спутника Земли (Спутник-1) в 1957 году и полёта Юрия Гагарина в 1961 году, президент США Джон Ф. Кеннеди 25 мая 1961 года поставил перед страной амбициозную цель: «высадить человека на Луну и вернуть его на Землю до конца этого десятилетия». Для реализации этой задачи NASA инициировало программу «Аполлон», названную в честь древнегреческого бога света и искусств.

Первоначально рассматривались различные концепции достижения Луны: прямой полёт (огромный корабль, садящийся на Луну целиком) и стыковка на околоземной орбите. Однако в 1962 году была выбрана схема с лунным орбитальным рандеву (LOR), предложенная инженером Джоном Хуболтом. Она предполагала, что основной корабль остаётся на орбите Луны, а на поверхность спускается отдельный лунный модуль. Это решение позволило значительно уменьшить массу и стоимость корабля.

Разработка и испытания

Проектирование корабля «Аполлон» началось в 1961 году под руководством компании North American Aviation (основной подрядчик по командному и служебному модулям) и Grumman (по лунному модулю). В 1964 году был создан первый прототип командного модуля. В 1966–1967 годах проводились беспилотные испытания корабля, в том числе на ракете-носителе «Сатурн-1Б».

Трагическим событием стал пожар на «Аполлоне-1» 27 января 1967 года, в котором погибли астронавты Вирджил Гриссом, Эдвард Уайт и Роджер Чаффи. Причиной стала искра в атмосфере чистого кислорода под высоким давлением. После катастрофы конструкция корабля была полностью переработана: заменены материалы кабины, установлена огнестойкая изоляция, изменена конструкция люка (теперь он открывался наружу за 7 секунд), а атмосфера на старте стала смесью кислорода и азота.

Конструкция и устройство

Космический корабль «Аполлон» состоял из трёх основных частей, соединённых в единый комплекс:

Командный модуль (CM)

Командный модуль (Command Module, CM) — единственная часть корабля, возвращавшаяся на Землю. Он имел форму конуса высотой 3,47 м и диаметром основания 3,91 м. Внутренний объём составлял около 6,2 м³. В модуле размещались:

• Экипаж: три астронавта в креслах-ложементах.
• Системы управления: навигационное оборудование, бортовой компьютер (AGC — Apollo Guidance Computer), пульт управления.
• Системы жизнеобеспечения: регенерация воздуха, регулировка температуры, хранение воды и пищи.
• Теплозащита: абляционный экран, защищавший от температур до 3000 °C при входе в атмосферу.

Масса командного модуля составляла около 5,6 тонн. Он был единственным герметичным отсеком, в котором астронавты проводили большую часть полёта.

Служебный модуль (SM)

Служебный модуль (Service Module, SM) — цилиндрический отсек длиной 7,5 м и диаметром 3,91 м. Он не был герметичным и содержал:

• Двигательная установка: главный жидкостный ракетный двигатель (SPS — Service Propulsion System) тягой 91 кН, работавший на смеси аэрозина-50 и тетраоксида диазота. Он использовался для манёвров на орбите, коррекции траектории и выхода на орбиту Луны.
• Топливные баки: с горючим и окислителем.
• Энергоснабжение: топливные элементы, производившие электричество из водорода и кислорода.
• Системы ориентации: 16 малых двигателей (RCS — Reaction Control System).
• Радиаторы: для отвода тепла.

Масса служебного модуля с топливом достигала 24,5 тонн. Перед входом в атмосферу он отделялся от командного модуля и сгорал в плотных слоях.

Лунный модуль (LM)

Лунный модуль (Lunar Module, LM) — двухступенчатый аппарат, предназначенный для посадки на Луну и взлёта с неё. Он не имел аэродинамической формы и был рассчитан на работу только в вакууме. Состоял из:

• Посадочная ступень: содержала посадочный двигатель, топливные баки, шасси с амортизаторами и отсек для научного оборудования. После завершения миссии она оставалась на Луне.
• Взлётная ступень: герметичная кабина для двух астронавтов, взлётный двигатель, системы управления и жизнеобеспечения. После старта с Луны она стыковалась с командным модулем, а затем отбрасывалась.

Масса лунного модуля составляла около 15 тонн (с топливом). Высота — 6,4 м, диаметр — 4,3 м.

Система аварийного спасения (САС)

На вершине корабля размещалась система аварийного спасения (САС) — твердотопливная ракета, способная за 2 секунды оторвать командный модуль от ракеты-носителя в случае аварии на старте или на начальном участке полёта. После выхода на орбиту САС отстреливалась.

Миссии программы «Аполлон»

Беспилотные и испытательные полёты

Перед пилотируемыми миссиями были проведены несколько беспилотных запусков (Аполлон-4, Аполлон-5, Аполлон-6) для отработки работы ракеты «Сатурн-5» и систем корабля.

Пилотируемые полёты

• Аполлон-7 (октябрь 1968): первый пилотируемый полёт на околоземной орбите. Экипаж — Уолтер Ширра, Донн Эйзел, Уолтер Каннингем. Испытания командного и служебного модулей.
• Аполлон-8 (декабрь 1968): первый полёт человека вокруг Луны. Экипаж — Фрэнк Борман, Джеймс Ловелл, Уильям Андерс. Корабль совершил 10 витков вокруг Луны, передал знаменитую фотографию «Восход Земли».
• Аполлон-9 (март 1969): испытания лунного модуля на околоземной орбите. Экипаж — Джеймс Макдивитт, Дэвид Скотт, Рассел Швайкарт.
• Аполлон-10 (май 1969): «генеральная репетиция» высадки. Лунный модуль снизился до высоты 15 км над поверхностью Луны, но не садился. Экипаж — Томас Стаффорд, Джон Янг, Юджин Сернан.

Высадки на Луну

• Аполлон-11 (июль 1969): первая высадка. Нил Армстронг и Базз Олдрин провели на Луне 21 час 36 минут, в том числе 2,5 часа на поверхности. Майкл Коллинз оставался на орбите. Армстронг произнёс фразу: «Это один маленький шаг для человека, но гигантский скачок для человечества».
• Аполлон-12 (ноябрь 1969): точная посадка рядом с автоматической станцией «Сервейер-3». Экипаж — Чарльз Конрад, Алан Бин, Ричард Гордон. Продолжительность пребывания на Луне — 31,5 часа.
• Аполлон-13 (апрель 1970): аварийная миссия. Взрыв кислородного бака в служебном модуле вывел из строя системы жизнеобеспечения. Экипаж (Джеймс Ловелл, Джон Суиджерт, Фред Хейз) использовал лунный модуль как «спасательную шлюпку» и благополучно вернулся на Землю.
• Аполлон-14 (февраль 1971): посадка в районе кратера Фра Мауро. Экипаж — Алан Шепард, Эдгар Митчелл, Стюарт Руса. Шепард стал первым человеком, сыгравшим в гольф на Луне.
• Аполлон-15 (июль 1971): первая миссия с использованием лунного автомобиля (ровера). Экипаж — Дэвид Скотт, Джеймс Ирвин, Альфред Уорден. Продолжительность пребывания — 67 часов.
• Аполлон-16 (апрель 1972): посадка в нагорье Декарта. Экипаж — Джон Янг, Чарльз Дьюк, Томас Маттингли.
• Аполлон-17 (декабрь 1972): последняя высадка. Экипаж — Юджин Сернан, Харрисон Шмитт (первый учёный-геолог на Луне), Рональд Эванс. Продолжительность — 75 часов на поверхности.

Научные результаты и значение

Программа «Аполлон» принесла огромный объём научных данных:

• Лунный грунт: доставлено около 382 кг образцов с разных участков Луны, что позволило изучить её геологическую историю, возраст (около 4,5 млрд лет) и состав.
• Сейсмология: установлены сейсмометры, регистрировавшие лунотрясения и падения метеоритов.
• Магнитное поле: обнаружено, что у Луны нет глобального магнитного поля, но есть локальные намагниченные участки.
• Фотография и картография: получены детальные снимки поверхности, составлены топографические карты.

Технологические достижения включали разработку бортового компьютера (AGC) с интегральными схемами, топливных элементов, систем жизнеобеспечения замкнутого цикла и методов стыковки на орбите.

Критика и завершение программы

Несмотря на успех, программа «Аполлон» подвергалась критике за высокую стоимость (около 25,4 млрд долларов США в ценах 1970-х годов, что эквивалентно примерно 200 млрд в современных ценах). После «Аполлона-17» оставшиеся миссии (18, 19, 20) были отменены из-за сокращения бюджетов NASA и переориентации на программу «Скайлэб» и «Спейс Шаттл». Последний полёт корабля «Аполлон» (в модификации «Аполлон-Союз») состоялся в 1975 году в рамках совместной советско-американской программы ЭПАС (Экспериментальный полёт «Аполлон» — «Союз»).

Интересные факты

• Навигационный компьютер «Аполлона» (AGC) имел оперативную память всего 2 килобайта и тактовую частоту 2 МГц.
• Лунный модуль не имел кресел — астронавты стояли, пристёгнутые ремнями.
• Во время «Аполлона-11» на Луне были установлены флаг США, лазерный отражатель (используемый до сих пор для измерения расстояния до Луны) и сейсмометр.
• Всего в программе участвовало более 400 000 человек из 20 000 компаний и университетов.

Источники

• NASA Apollo Program Summary Report (1975)
• Brooks, C. G., Grimwood, J. M., Swenson, L. S. «Chariots for Apollo: A History of Manned Lunar Spacecraft» (1979)
• Jones, E. M. «Apollo Lunar Surface Journal» (1995–2017)
• «Apollo 11 Flight Plan» (NASA, 1969)
• «Apollo 13 Mission Operations Report» (NASA, 1970)