Аполлон-13

Материал из «Знание.Вики»
Аполлон-13
Apollo 13 yaws away from the launch tower during lift-off.jpg
Эмблема
Apollo 13-insignia.png
Полётные данные корабля
Ракета-носитель «Сатурн-5» SA-508
Стартовая площадка Космический центр Кеннеди стартовый комплекс №39, Флорида, США
Запуск 11 апреля 1970 года
19:13:00 UTC
Посадка корабля 17 апреля 1970 года
18:07:41 UTC
Место посадки Тихий океан,
21°38′24″ ю. ш. 165°21′42″ з. д. / 21.64000° ю. ш. 165.36167° з. д. / -21.64000; -165.36167 (G) (O) (Я)
Длительность полёта 5 дней 22 часа 54 минуты 41 секунда
Масса 63795 кг (командный и служебный модули)
33493 кг(лунный модуль)
NSSDC ID 1970-029A
SCN 04371
Полётные данные экипажа
Членов экипажа 3
Позывной «Одиссей» (англ. Odyssey)
(командный модуль);
«Водолей» (англ. Aquarius)
Фотография экипажа
Слева направо: Джеймс Ловелл, Джон Суайгерт, Фред ХейзСлева направо: Джеймс Ловелл, Джон Суайгерт, Фред Хейз

«Аполло́н-13» (англ. Apollo 13) — пилотируемый космический корабль из серии «Аполлон» запущенный 11 апреля 1970 года на площадке стартового комплекса №39 Космического центра Кеннеди НАСА. Единственный из летавших к Луне пилотируемых кораблей, на котором произошла серьёзная авария. После приземления, президент США Ричард Никсон наградил экипаж корабля президентской медалью Свободы.

Устройство космического корабля «Аполлон-13» (I — посадочная ступень лунного модуля, II — взлётная ступень лунного модуля, III — командный модуль, IV — служебный модуль): 1 — колокол двигателя посадочной ступени, 2 — посадочные стойки, 3 — лестница, 4 — платформа для выхода астронавтов, 5 — высадочный люк, 6 — блок маневровых двигателей, 7 — полётная антенна S-диапазона, 8 — антенна стыковочного радара, 9 — управляемая антенна S-диапазона, 10 — отсек экипажа, 11 — радиаторы системы электропитания, 12 — блок маневровых двигателей, 13 — радиатор системы жизнеобеспечения, 14 — управляемая направленная антенна S-диапазона, 15 — колокол маршевого двигателя, 16 — иллюминатор, 17 — УКВ-антенна, 18 — стыковочная мишень, 19 — потолочный люк, 20 — совмещённый люк переходного туннеля, 21 — наблюдательный иллюминатор, 22 — теплозащита.

История

Старт ракеты-носителя «Сатурн-5» миссии «Аполлон-13»

5 апреля инженеры Космического центра Кеннеди должны были начать предварительный обратный отсчёт времени перед стартом «Аполлона 13». Финальный отсчёт должен был начинаться 10 апреля. Ракета Сатурн-5 и космический корабль Аполлон готовятся к запуску и к полету на Луну. Подготовительные шаги включали заливку керосинового топлива в баки первой ступени ракеты и активацию модуля управления и обслуживания и начало проверки систем космического корабля. Миссия «Аполлона 13» — был запланирован как третий полёт с высадкой астронавтов на Луне. Лунный модуль должен был точно прилуниться на высокогорье Фра Мауро[1].

Инженеры в Центре управления запуском продолжали следить за обратным отсчетом, который проходил без инцидентов. Администратор НАСА Томас О. Пейн и Курт Дебус, директор Космического центра Кеннеди, находились в Центре управления вместе с вице-президента США Спиро Агню и канцлером ФРГ Вилли Брандтом. Погода, которая была проблематичной во время старта Аполлона 12 в ноябре 1969 года, продолжала быть благоприятной для старта Аполлона 13 и для 100 000 зрителей, которые располагались на близлежащих пляжах, чтобы увидеть запуск[1][2].

11 апреля 1970 года в 13:13 по UTC−6:00 состоялся запуск корабля «Аполлон-13» с площадки A стартового комплекса №39 Космического центра Кеннеди. Это являлся седьмой пилотируемый полёт по космической программе «Аполлон». Астронавты Аполлона 13 должны были высадится на Луне. Основной экипаж Аполлона 13: командир Джеймс Ловелл, пилот командного модуля Томас Маттингли и пилот лунного модуля Фред Хейз. Дублирующий экипаж: Джон Янг, Джон Суайгерт и Чарльз Дьюк закончили тренировки. Болезнь одного астронавта привела к беспрецедентной замене члена экипажа за два дня до старта[1].

Старт сопровождался отказом, который удалось парировать, не прерывая полета. Пятый, центральный двигатель второй ступени самопроизвольно отключился в 000:05:30.64 полётного времени, на 2 минуты 12 секунд раньше запланированого; остальные четыре двигателя продолжали работать. В этот момент высота орбиты была всё ещё ниже требуемой на 10.7 км, а скорость — на 5685.3 м/с. Однако к этому моменту двигатели уже достаточно разогнали ракету, что позволило не прерывать полёт, а скомпенсировать это отключение продлением работы четырёх боковых двигателей на 34 секунды. После окончания работы остальных четырёх двигателей в 000:09:52.64 полётного времени и произошедшего в 000:09:53.50 разделения ступеней, в 000:09:56.90 был запущен двигатель третьей ступени; он проработал на 9 секунд дольше расчётного времени, отключившись в 000:12:29.83. В результате итоговая скорость корабля оказалась ниже расчётной всего на 1.9 метров в секунду, а высота орбиты — выше расчётной на 0.2 морской мили[3].

Через час и 48 минут после старта Кервин сообщил экипажу «Аполлона-13», что им разрешается переход на траекторию полёта к Луне. Через 2 часа и 35 минут двигатель третьей ступени был включен и он проработал почти шесть минут. Скорость «Аполлона-13», возросла до 24 247 миль в час, что было достаточно, чтобы преодолеть силу гравитации Земли и направить космический корабль и его экипаж к Луне. Следующее значимое событие — отделение Командно модуля от Лунного модуля. Это произошло примерно через 25 минут, когда «Аполлон-13» достиг высоты более 4300 миль. В маневре, Суиджерт развернул модуль «Одиссей» и медленно направил её к стыковке с Лунным модулем «Водолей», всё ещё закрепленным на вершине третьей ступени. После соединения Командного и Лунных модулей, была отстыкована третья ступень ракеты-носителя. Третья ступень выполнил восьмидесяти секундный маневр уклонения с использованием своих подруливающих устройств, но в отличие от предыдущих миссий, когда третья ступень уходила на орбиту вокруг Солнца, в этот раз третья ступень была переведена на траекторию полёта, чтобы врезаться в Луну. Сейсмометр, оставленный экипажем «Аполлона-12» в 84 милях от места удара третьей ступени «Аполлона-13», уловил возникшие вибрации, продолжавшиеся 3 часа и 20 минут, предоставляя ученым информацию о распространения сейсмических волн на Луне[1][2][3].

«Аполлон-13» достиг высоты более 14 000 миль, и его скорость замедлилась до 11 300 миль в час, поскольку сила тяжести Земли продолжала притягивать космический корабль. Экипаж перевёл космический корабль в режим пассивного терморегулирования и в режим медленного вращения, предназначенного для выравнивания экстремальных температур. Между 7-м и 11-м часами полёта астронавты сделали серию из одиннадцати фотографий уменьшающейся Земли с примерно 22-минутными интервалами, чтобы наблюдать погодные условия на родной планете. За это время «Аполлон-13» преодолел расстояние с 40000 миль от Земли до примерно 63000 миль, его скорость уменьшалась под воздействием гравитации Земли. В конце дня они уже удалились от Земли на расстояние около 73 000 миль[1][2][3].

Через 27 часов 21 минуту после старта «Аполлон-13» преодолел половину расстояния между Землей и Луной. Помимо обычных навигационных наблюдений и повседневной рутинной работы, основной задачей экипажа на этот день была коррекция траектории. Коррекция траектории полёта «Аполлона-13» должна была проведена так, что корабль был переведён на траекторию свободного возврата. Это означало, что если по какой-то причине главный двигатель сервисного модуля не сможет быть запущен, чтобы вывести корабль на лунную орбиту, то корабль облетит Луну и за счёт гравитации Луны будет направлен назад прямо к Земле без каких-либо серьезных коррекций траектории. Для того, чтобы «Аполлон-13» прилунился в наиболее интересном с научной точки зрения районе высокогорья Фра Мауро, требовалось перевести корабль на так называемую гибридную траекторию. Эта траектория более рискованная, для случая отказа двигателя служебного модуля, так как в этом случае при возвращении на Землю, корабль пролетал мимо Земли на расстоянии около 40000 миль. В этом случае требовалась значительная коррекция курса для обеспечения безопасного возвращения. Двигатель служебного модуля был включен на шесть секунд. Корабль был переведён на новую траекторию. Эта траектория должна была привести корабль к Луне в точку, которая отстоит от Луны на расстоянии 69 миль вместо 290 миль. Вскоре после этого астронавты начали второй период отдыха, на расстоянии около 160 000 миль от Земли[1][2][3].

Авария

Схема компоновки служебного модуля «Аполлона-13».

Во время своего третьего дня в космосе экипаж «Аполлона-13» были на расстоянии около 205 000 миль от Земли. Только что они завершили телевизионный передачу, в которой они представляли Лунный модуль «Водолей» и Командный модуль «Одиссей». Астронавты готовились к выходу на лунную орбиту, который должен был состоятся менее чем через день. После чего, на следующий день, Ловелл и Хейс должны были совершить высадку на Луне на плоскогорье Фра Мауро. Во время своего 33-часового пребывания на Луне Ловелл и Хейс планировали выполнить два выхода в открытый космос, проводить геологические исследования и установить научные приборы, которые, после их возвращения, передавали бы данные ученым с места их прилунения. Когда астронавты завершили рутинную работу по перемешиванию жидкого кислорода и жидкого водорода в резервуарах в сервисном модуле, они услышали глухой удар, звук которого распространился по космическому кораблю. Это произишло через 55 часов 55 минут и 4 секунды после начала полёта. В это время Хейс был в лунном модуле, а Ловелл и Суиджерт в командном модуле[1][2][3][4].

В Центре управления полётом зафиксировали внезапный сбой в связи с космическим кораблём, сопровождаемый странным потрескиванием в спокойном радиопотоке. В течение нескольких секунд диспетчеры на нескольких консолях, контролирующих системы космического корабля, начали сообщать руководителю полёта Юджину Кранцу, что они наблюдают странные данные с «Аполлона-13», включая перезагрузку главного компьютера, и немедленно начали устранять неполадки новой и неизвестной проблемы. На борту космического корабля примерно через одну–две секунды после взрыва загорелись индикатор основного аварийного сигнала и индикатор основного напряжения постоянного тока, а затем индикатор топливных элементов. Это побудило Суиджерта передать в Центр управления: «Хорошо, Хьюстон, у нас здесь проблема». Астронавт в Центре управления полётом Джек Лусма переспросил: «Это Хьюстон. Повтори еще раз, пожалуйста». Ловелл ответил более подробно: «Хьюстон, у нас возникла проблема. У нас потеря напряжения на главной линии. Ловелл сообщил, что датчики зарегистрировали падение напряжения на одной из двух основных электрических шин постоянного тока, подающих электропитание на командный и сервисный модули, сработала аварийная сигнализация, которая предупреждала экипаж о проблеме»[1][2][3].

В этот момент ни экипаж, ни команда в Центре управления полётом не знали причину возникших проблем. Поскольку напряжение на шине «B» пришло в норму, все сначала склонялись винить контрольно-измерительные приборы или какой-то неизвестный временный сбой. Но Хейс, вернувшись в модуль «Одиссей» из модуля «Водолей», сообщил по радио, что, хотя, напряжение восстановилось, активация аварийной сигнализации связана с довольно громким взрывом. Экипаж сначала подозревал, что что-то случилось с лунным модулем, возможно, удар микрометеора. Ловелл и Суиджерт бросились закрывать люк, чтобы изолировать командный и лунный модули друг от друга. Хейс отметил, что датчик количества кислородного резервуара два, который вышел из строя в начале миссии, и который зашкаливал, находился на том же резервуаре, на котором были замечены аномалии во время демонстрационного теста обратного отсчёта ещё в марте, теперь показывал уровень между 20 и 60 процентами, возможно, он вернулось к жизни от толчка. В это время экипаж неожиданно столкнулся с каскадом неисправностей. Сначала Ловелл отметил, что датчики резервуаров гелия, который используется для создания давления в двигателях служебного модуля, показывали сигналы тревоги, как и некоторые из систем подачи топлива. Главная шина постоянного тока «B», которая показывала нормальное состояние всего за несколько минут до этого, теперь показывала ноль вольт, шина переменного тока два также показала ноль, а шина постоянного тока «А» вместо нормальных 27 вольт показывала 25,5 вольт. Отключились два из трёх топливных элементов, в которых при соединении кислорода и водорода вырабатывался электрический ток, который передавался на шины постоянного тока. Это вызвало то, что основная шина «B», которая подключена к топливному элементу три, показала нулевое напряжение. Основная шина «А» подключена к топливным элементам один и два. На шине «А» установилось пониженное напряжение, так как топливный элемент один отключился. Хейс попытался восстановить работу топливных элементов, но, топливные элементы один и три вышли из строя. В Центре управлении полётом команда пыталась выяснить, имели ли они дело со сбоем или это было что-то более серьёзное. Прошло пять минут с тех пор, как команда услышала взрыв[1][2][3][4].

Через четырнадцать минут после взрыва Ловелл сообщил, что датчик кислородного резервуара два теперь показывает ноль. Ловелл передал ещё более тревожный факт: «Мне кажется, глядя в люк, что мы что-то выпускаем. Мы выпускаем что-то в космос. Это какой-то газ». Кранц обратился к членам своей команде: «Хорошо, давайте все будем сохранять спокойствие, у нас все еще есть пристыкованный лунный модуль, лунный модуль в норме, поэтому, если нам необходимо… чтобы вернуться домой, у нас есть лунный модуль, с которым можно сделать очень много. Хорошо, давайте удостоверимся, что мы не делали ничего, что могло бы привести к отключению командного модуля от батарей или к тому, что мы потеряли топливный элемент два. Хорошо, мы имеем запас кислорода и кое-что работает. Мы хотели бы иметь в исправности двигатели и системы командного модуля, тогда мы в хорошей форме, если нам необходимо вернуться домой. Давайте решать проблему, но не будем усугублять её, гадая»[1][2][3][4].

Командный модуль терял кислород, необходимый для того, чтобы экипаж дышал и генерировал энергию в топливных элементах. По оценкам Центра управления полётом, что в кислородном резервуаре один осталось кислорода для выработки электроэнергии менее чем на два часа. Лунный модуль оказался незатронутым, и начала обсуждаться идея использования его в качестве спасательной шлюпки. Продолжающаяся утечка газа вынудила включить двигатели командного модуля, чтобы попытаться сохранить ориентацию корабля, для поддержания хорошей связи. Так как топливные элементы один и три вышли из строя, команда пыталась, как можно дольше сохранить работоспособность топливного элемента два. Хейс обратился к Центру управления с просьбой подумать о расходных материалах, доступных в лунном модуле, достаточных для поддержания двух астронавтов в течение двух дней, и теперь придется растянуть эти ресурсы для трёх астронавтов в течение четырёх дней. К основным расходным материалам относятся кислород для экипажа, электроэнергия для работы систем космического корабля, включая навигационное оборудование и систем жизнеобеспечения, вода питьевого и для охлаждения электронного оборудования, а также для удаления углекислого газа[1][2][3][4].

Через час после того, как экипаж услышал взрыв, руководитель полёта Кранц проинструктировал команду, что новый план миссии предусматривает отказ от приземления на Луну, облёт Луны и максимально быстрое возвращение экипажа домой. Первым делом необходимо возвратить корабль на траекторию свободного возврата. Корректировка курса во второй день миссии специально вывела «Аполлон-13» с такой траектории на гибридную траекторию, позволяющую приземлиться на Фра Мауро. После отмены прилунения, необходимо было ещё раз исправить курс, чтобы перейти на траекторию свободного возврата. Кранц знал, что двигатель служебного модуля не может быть использован, поэтому он решил для выполнения маневра использовать двигатель лунного модуля, который в штатной ситуации используется для посадки на Луну, и дал задание своей команде подготовить план и расчёты для этого. Началась активация лунного модуля и переселение членов экипажа в модуль «Водолей». У «Одиссея» осталось энергии всего на пятнадцать минут. Хейс уже из Водолея передал Лусме, что он включил питание лунного модуля. Он выполнил сокращенную процедуру активации для подачи кислорода и воды, а также включил электрические, навигационные и коммуникационные системы. Возникла одна неожиданная проблема со связью — лунный модуль использовал ту же частоту, что и отработанная третья ступень ракеты, которая находилась в пути к столкновению с Луной. Тем временем в «Одиссее» Суиджерт занялся деактивацией командного модуля, выполнив эту задачу менее чем через три часа после начала кризиса[1][2][3][4].

Через 61 час 30 минут после начала полёта на расстоянии 216 626 миль и примерно через пять с половиной часов после аварии астронавты на 34 секунды запустили двигатель лунного модуля, чтобы вернуть корабль на траекторию свободного возврата. Маневр увеличил расстояние их ближайшего пролёта вокруг обратной стороны Луны с 69 миль до 156 миль. В течение следующих нескольких часов, пока астронавты продолжали приближаться к Луне, они продолжали экономить энергию в модуле «Водолей» и готовились к второй коррекции траектории. Кервин посоветовал им переместить канистры с гидроксидом лития, используемые для очистки атмосферы от углекислого газа в кабине, из модуля Одиссей в модуль Водолей[1][2][3][4].

Через 76 часов 42 минуты после старта «Аполлон-13» вошел в тень Луны, и теперь космонавты могли видеть звезды, которые были скрыты облаком осколков, тянувшимся вслед за кораблем. Точно по графику, спустя 26 минут и продолжая ускоряться под действием гравитации Луны, «Аполлон-13» исчез за Луной, и связь прекратилась. Находясь над обратной стороной Луной, экипаж «Аполлона-13» улетел на самое дальнее расстояние от Земли. Это рекордное удаление от Земли по сей день считается самым дальним путешествием от Земли. Поскольку в это время Луна находилась на своей эллиптической орбите вокруг Земли дальше, чем во время других миссий Аполлона, и поскольку ближайшая точка пролёта «Аполлона-13» был дальше от Луны, чем в других миссиях. Ловелл, Суиджерт и Хейс держат рекорд удаления от Земли — 248 655 миль. Ровно через 25 минут после исчезновения за Луной «Аполлон-13» снова появился на другой стороне, и Ловелл приветствовал Центр управления. Тридцать минут спустя Бранд сообщил экипажу, что третья ступень врезалась в Луну, и сейсмометр «Аполлона-12» зарегистрировал событие на расстоянии 85 миль. Полтора часа спустя, когда Аполлон 13 отдалился от Луны на более чем 6200 миль, астронавты запустили двигатель лунного модуля на 4 минуты и 24 секунды. Это позволило ускорить корабль и вернуться на Землю в район Тихого океана на десять часов раньше[1][2][3][4].

Фред Хейз, Джон Свигерт и Джеймс Ловелл на борту спасательного корабля USS Iwo Jima после благополучной посадки в Тихом океане
Президент США Ричард Никсон и команда астронавтов "Аполлона-13", 18 апреля 1970

Астронавты перевели корабль в режим пассивного терморегулирования, вращая его примерно один раз каждые одиннадцать минут вдоль продольной оси, чтобы равномерно распределить температуру. Через 90 часов 25 минут после старта на расстоянии 216 277 миль от Земли «Аполлон-13» перешёл границу гравитационных полей Луны и Земли и начал медленно ускоряться к Земле. Кервин и Суиджерт потратили некоторое время на правильную настройку всех четыреста семнадцать переключателей и автоматических выключателей в модуле Одиссей, готовясь к краткой частичной активации для перепроверки его систем для будущей активации перед приводнением. Суиджерт вернулся в Одиссей и ненадолго включил его, чтобы Центре управления полётом мог получить достаточно телеметрии для проверки состояния его систем. Все системы были в норме, особенно с учётом низкой температуры, что было положительным признаком. В течение следующих нескольких часов астронавты готовились к следующему маневру, который снова должен был быть проведен с использованием двигателя лунного модуля, но без использования компьютера лунного модуля для экономии энергии и охлаждающей воды. Астронавты должны были поддерживать ориентацию корабля, используя визуальные наблюдения Земли и Солнца через иллюминаторы. Через 105 часов 18 минут полета и в 175 тысячах миль от Земли астронавты включили двигатель лунного модуля на 14,8 секунды. Манёвр был удачным, корабль точно вышел на траекторию возвращения в атмосферу Земли[1][2][3][4].

17 апреля 1970 года астронавты Джеймс Ловелл, Джон Суайгерт и Фред Хейз  приводнились в Тихом океане в 600 милях к юго-востоку от Американского Самоа, успешно завершив шестидневную миссию, чуть было не закончившейся катастрофой. Через два дня после старта на расстоянии 205 000 миль от Земли на пути к Луне, взрыв кислородного бака в служебном модуле лишил командный модуль энергии и кислорода. Астронавты нашли убежище в Лунном модуле Водолей, и благодаря разумному сохранению ресурсов и экспертному руководству команд в Центре управления, лунный модуль, предназначенный для поддержки двух астронавтов в течение двух дней, поддерживал трех астронавтов в живых на протяжении четырех дней[1][2][3][4].

Основные этапы полёта «Аполлона-13»

Основные этапы полёта «Аполлона-13» с временными отметками
  1. 000:00:00 Старт (суббота, 11 апреля 1970 года) в 13:13 по времени Хьюстона.
  2. 000:12:30 Выход на орбиту ожидания.
  3. 002:35:46 Выход на траекторию полёта к Луне.
  4. 003:06:39 Разделение третьей ступени и основного блока «Аполлона-13».
  5. 003:19:09 Стыковка командного модуля с лунным модулем и извлечение лунного модуля из обечайки третьей ступени.
  6. 030:40:50 Первая коррекция траектории с помощью двигателя служебного модуля.
  7. 055:54:53 Взрыв криогенного бака № 2 с жидким кислородом.
  8. 061:29:43 Вторая коррекция траектории с помощью двигателя посадочной ступени лунного модуля. Эта коррекция обеспечила переход с гибридной орбиты на орбиту свободного возврата к Земле.
  9. 077:02:39 Начало полёта корабля за лунным диском. Пропадание радиосвязи.
  10. 077:21:18 Возобновление радиосвязи.
  11. 079:27:39 Третья коррекция («PC+2»). Разгонный импульс, позволивший сократить перелётное время от Луны до Земли.
  12. 097:13:14 Инцидент с воспламенением газов, скопившихся в аккумуляторном отсеке лунного модуля.
  13. 105:18:28 Четвёртая коррекция траектории.
  14. 137:01:48 Пятая коррекция траектории.
  15. 138:01:48 Отстрел служебного модуля и его фотографирование.
  16. 141:30:00 Расстыковка командного модуля с лунным кораблём.
  17. 142:40:46 Включение всех посадочных систем командного модуля и предпосадочная навигация.
  18. 142:42:42 Вход в атмосферу.
  19. 142:54:41 Приводнение. Завершение полёта (пятница, 17 апреля 1970 года) в 12:07 по времени Хьюстона.

Экипажи

Основной

Дублирующий

Поддержки

На почтовых марках

Примечания

  1. 1,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,10 1,11 1,12 1,13 1,14 1,15 Apollo 13. april12.eu (17 сентября 2024).
  2. 2,00 2,01 2,02 2,03 2,04 2,05 2,06 2,07 2,08 2,09 2,10 2,11 2,12 2,13 Richard W. Orloff, David M. Harland. Apollo 13: In-flight abort // Apollo: The Definite Sourcebook : [англ.]. — 2006. — ISBN 978-0-387-30043-6.
  3. 3,00 3,01 3,02 3,03 3,04 3,05 3,06 3,07 3,08 3,09 3,10 3,11 3,12 3,13 Richard W. Orloff. Apollo 13 — The Seventh Mission: The Third Lunar Landing Attempt // Apollo By The Numbers: A Statistical Reference : [англ.]. — 2000. — ISBN 0-16-050631-X.
  4. 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,6 4,7 4,8 Jim Lovell, Jeffrey Kluger. Apollo 13 : [англ.]. — Reprint edition. — Mariner Books, 2006. — 390 p. — ISBN 978-0618619580.

Литература

Ссылки