Лунный модуль Антарес

Лунный модуль «Антарес» — это американский лунный посадочный модуль, разработанный компанией Northrop Grumman (ранее — Grumman) для программы «Аполлон» Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA). Он представлял собой модификацию базового лунного модуля (LM) серии LM-3, предназначенную для выполнения научных и исследовательских задач на поверхности Луны в рамках миссии «Аполлон-14». Модуль получил своё название в честь звезды Антарес (альфа Скорпиона), одной из ярчайших звёзд ночного неба. «Антарес» стал третьим лунным модулем, совершившим посадку на Луну, и единственным, который выполнил программу полёта с использованием резервного посадочного компьютера.

История создания

Разработка и контекст

Лунный модуль «Антарес» (регистрационный номер LM-8) был построен в рамках контракта NASA с компанией Grumman Aircraft Engineering Corporation, заключённого в 1962 году. Конструкция модуля базировалась на проекте LM-3, использованном в миссии «Аполлон-12» (модуль «Интрепид»), но с рядом доработок, направленных на повышение надёжности и расширение научных возможностей. Основные изменения коснулись системы управления, топливных баков и посадочного оборудования.

Миссия «Аполлон-14» стала третьей высадкой человека на Луну после «Аполлона-11» и «Аполлона-12». Запуск состоялся 31 января 1971 года с мыса Канаверал (Флорида) с помощью ракеты-носителя «Сатурн-5». Экипаж состоял из командира Алана Шепарда, пилота командного модуля Стюарта Рузы и пилота лунного модуля Эдгара Митчелла.

Проблемы на этапе полёта

В ходе полёта к Луне возникли серьёзные технические неполадки. При стыковке командного модуля «Китти-Хок» (CM-110) с лунным модулем «Антарес» система стыковки не сработала должным образом, и потребовалась ручная коррекция. После выхода на окололунную орбиту 4 февраля 1971 года экипаж обнаружил, что в посадочном компьютере лунного модуля возникла неисправность — кнопка «ABORT» (прерывание посадки) замыкала контакты, что могло привести к ложному сигналу на прерывание миссии. Инженеры NASA на Земле разработали экстренную процедуру: вручную ввести в компьютер последовательность команд, игнорирующих ложный сигнал. Шепард и Митчелл выполнили эту операцию, что позволило продолжить спуск.

Конструкция и технические характеристики

Общее устройство

«Антарес» состоял из двух основных частей: взлётной ступени (Ascent Stage) и посадочной ступени (Descent Stage). Взлётная ступень содержала герметичный отсек для экипажа, системы жизнеобеспечения, навигационное оборудование и двигатель взлёта. Посадочная ступень включала двигатель торможения, топливные баки, посадочные опоры и отсеки для научного оборудования.

Система управления

Из-за неисправности основного посадочного компьютера (LM Guidance Computer, LGC) экипаж использовал резервный компьютер — систему аварийного управления (Abort Guidance System, AGS). AGS, изначально предназначенная только для аварийного прерывания посадки, была перепрограммирована для выполнения полного цикла снижения и посадки. Это стало первым и единственным случаем в программе «Аполлон», когда посадка на Луну была выполнена с использованием резервной системы навигации.

Топливо и двигатели

• Посадочная ступень: двигатель DPS (Descent Propulsion System) на гиперголическом топливе (азотный тетраоксид и аэрозина-50), развивавший тягу от 4,6 до 43,9 кН с возможностью дросселирования.
• Взлётная ступень: двигатель APS (Ascent Propulsion System) на том же топливе, с фиксированной тягой около 15,6 кН.

Научное оборудование

На посадочной ступени «Антареса» были установлены:

• Алюминиевый фольговый эксперимент (ALSEP): набор приборов для сейсмических, магнитных и тепловых измерений на поверхности Луны.
• Сейсмометр: для регистрации лунотрясений и падений метеоритов.
• Магнитометр: для измерения магнитного поля Луны.
• Детектор солнечного ветра: для анализа частиц, испускаемых Солнцем.
• Телекамера: для передачи изображений с поверхности.

Полёт и посадка

Спуск на поверхность

5 февраля 1971 года «Антарес» отделился от командного модуля и начал снижение. Из-за неисправности LGC экипаж вручную управлял спуском, используя резервный компьютер. Посадка произошла в районе кратера Фра-Мауро (координаты: 3°38′ ю. ш., 17°28′ з. д.), в 9,5 км от запланированной точки. Это было связано с тем, что резервная система не обеспечивала такой же точности, как основная. Модуль приземлился на склоне кратера, что создало дополнительные сложности для выхода на поверхность.

Выход на поверхность

Экипаж совершил два выхода на поверхность Луны (EVA) общей продолжительностью около 9 часов 23 минуты. Алан Шепард и Эдгар Митчелл установили научное оборудование ALSEP, собрали 42,8 кг образцов лунного грунта (включая знаменитый «камень Шепарда» — образец базальта, позже названный «Большой Бертой»). Во время второго выхода Шепард провёл неофициальный эксперимент: с помощью импровизированной клюшки для гольфа он ударил по двум мячам для гольфа, которые были доставлены на Луну нелегально. Этот эпизод стал одним из самых известных в истории космонавтики, хотя и не имел научной ценности.

Возвращение на Землю

Взлёт с Луны

6 февраля 1971 года взлётная ступень «Антареса» стартовала с поверхности Луны. После стыковки с командным модулем «Китти-Хок» экипаж перенёс образцы и оборудование. Взлётная ступень была отстыкована и оставлена на окололунной орбите, где впоследствии упала на поверхность Луны. Посадочная ступень осталась на месте посадки.

Завершение миссии

Командный модуль с экипажем вернулся на Землю 9 февраля 1971 года, приводнившись в Тихом океане. Миссия «Аполлон-14» признана успешной, несмотря на технические проблемы. «Антарес» стал единственным лунным модулем, который выполнил посадку с использованием резервной системы управления, что продемонстрировало высокую надёжность конструкции и профессионализм экипажа.

Научные результаты

Геологические исследования

Образцы, собранные экипажем «Антареса», позволили уточнить возраст и состав лунной коры в районе кратера Фра-Мауро. Анализ показал, что породы в этом регионе старше, чем в местах посадок «Аполлона-11» и «Аполлона-12», и относятся к раннему имбрийскому периоду (около 3,9 миллиарда лет назад). Это подтвердило гипотезу о том, что кратер Фра-Мауро образовался в результате удара крупного метеорита, выбросившего на поверхность материал из нижних слоёв коры.

Сейсмические данные

Сейсмометр, установленный экипажем, зафиксировал несколько лунотрясений, в том числе одно, вызванное падением взлётной ступени модуля. Эти данные помогли уточнить внутреннее строение Луны, в частности, наличие частично расплавленного слоя на глубине около 1000 км.

Интересные факты

• Название модуля: «Антарес» — это звезда первой величины в созвездии Скорпиона, что символизировало амбициозность миссии.
• Неисправность компьютера: Проблема с кнопкой «ABORT» была вызвана коротким замыканием из-за попадания металлической стружки в электрическую цепь. Инженеры NASA на Земле разработали обходной алгоритм за 48 часов до посадки.
• Гольф на Луне: Алан Шепард привёз на Луну два мяча для гольфа и головку клюшки, прикреплённую к рукоятке инструмента для сбора образцов. Первый удар был неудачным (мяч улетел на несколько метров), второй — более точным (по оценкам, мяч пролетел около 200 метров).
• Рекордная продолжительность: «Антарес» провёл на поверхности Луны 33 часа 31 минуту, что на тот момент было рекордом для пилотируемых миссий.
• Остатки модуля: Посадочная ступень «Антареса» до сих пор находится на Луне в районе кратера Фра-Мауро. Её фотографии были сделаны орбитальным аппаратом Lunar Reconnaissance Orbiter в 2009 году.

Источники

• NASA. Apollo 14 Mission Report. — Washington, D.C.: NASA, 1971.
• Jones, E. M. Apollo 14 Lunar Surface Journal. — NASA History Division, 1995.
• Orloff, R. W. Apollo by the Numbers: A Statistical Reference. — NASA SP-2000-4029, 2000.
• Brooks, C. G., Grimwood, J. M., Swenson, L. S. Chariots for Apollo: A History of Manned Lunar Spacecraft. — NASA SP-4205, 1979.
• Wilhelms, D. E. The Geologic History of the Moon. — U.S. Geological Survey Professional Paper 1348, 1987.