Авиация Аполлон-13

02 июля 2011


Оглавление:
1. Аполлон-13
2. Интересные факты



пилотируемый космический корабль. Единственный из серии Аполлон, на котором произошла серьёзная авария во время полёта к Луне.

Экипаж

  • Командир — Ловелл Джеймс Артур, 4й полёт
  • Пилот командного модуля — Суайгерт Джон Леонард, 1й полёт
  • Пилот лунного модуля — Хейз Фред Уоллес, 1й полёт

Ловелл был опытным астронавтом. На тот момент он имел за плечами программу Джемини и миссию Аполлон-8, где был пилотом командного модуля. Ловелл был первым, кто летел к Луне во второй раз. Суайгерт и Хейз были новичками. Изначально в экипаж входил Кен Маттингли, но он был заменен накануне на Суайгерта из медицинских соображений. Маттингли не имел иммунитета к краснухе, которой накануне заболел коллега-астронавт Чарльз Дюк.

Описание полёта

Целью полёта «Аполлона-13», как и двух предыдущих кораблей серии «Аполлон» — «Аполлон-11» и «Аполлон-12» являлась высадка людей на лунной поверхности и проведение научных исследований, однако эта экспедиция стала одной из наиболее драматических и героических страниц в истории мировой космонавтики.

Старт

Старт корабля успешно состоялся 11 апреля 1970 года в 13 часов 13 минут CST со стартового комплекса LC-39 космического центра Кеннеди. За стартом корабля с космодрома и прилегающих окрестностей наблюдали более 100 тысяч человек. Первые двое суток полёта «Аполлона-13» прошли без особых происшествий.

Авария

Однако на третьи сутки полёта, 13 апреля 1970 года, когда корабль уже пролетел 330 тысяч километров, на корабле произошёл взрыв кислородного баллона и выход из строя двух из трёх имеющихся батарей топливных элементов, которые обеспечивали электроснабжение отсека экипажа командного модуля. Джеймс Ловелл доложил в Хьюстон о случившемся и отметил, что из двигательного отсека истекает газ, вероятно кислород, и создаёт импульс, который накреняет аппарат. В результате этой аварии высадка на Луну стала невозможной, а жизнь самого экипажа оказалась под угрозой.

Хьюстон, у нас проблемы
Свайгерт и Ловелл докладывают о взрыве на корабле 13 апреля 1970

В Центре управления полётом был создан штаб по руководству спасательной операцией. «Аполлон-13» продолжал свой полет к Луне по свободной траектории, поскольку только после её облёта он мог лечь на обратный курс. Также инженеры заключили, что нельзя включать главный маршевый двигатель. Он мог быть повреждён и взорваться при попытке запуска. Ракетный двигатель лунного корабля не был спроектирован для длительной работы, для остановки, разворота и разгона корабля. После аварии командный модуль экипажа корабля «Аполлон-13» был отключён в целях экономии энергии, необходимой при посадке на Землю; и было принято решение использовать ресурсы лунного корабля — состыкованной посадочной и взлётной ступени), которых, по расчётам, при строжайшей экономии должно было хватить для возвращения на Землю. Сначала экипаж увидел, как в космосе истекает струёй кислород. В Центре управления отдали команду на отключения 2 топливных элементов, надеясь остановить утечку из двух баллонов с кислородом. Результат оказался противоположным. После этой попытки два баллона из четырёх быстро опорожнились, возможно из-за повреждения труб. Командный модуль мог работать на собственных химических батареях только 15 минут. Астронавты срочно записали все главные параметры на компьютере в журнал полёта и полностью его выключили. Из Центра управления полётом последовала команда двум членам экипажа перейти в кабину лунного модуля. В основном блоке, в котором остался только Джон Суайгерт, были отключены все бортовые системы.

Первая коррекция траектории

Между тем требовалась коррекция траектории полёта. Маршевый двигатель, предназначенный для этого, включать было опасно. Он мог оказаться повреждённым и, кроме того, для его запуска необходимо было израсходовать ресурс химических батарей командного модуля. Оставалось надеяться на двигатель посадочной ступени лунного модуля, но он был рассчитан всего на одно длительное включение.

14 апреля в 8 часов 42 минуты 43 секунды двигатель посадочной ступени лунного модуля был включён на 34 секунды для первой коррекции траектории. Однако, этой коррекции оказалось недостаточно, так как расчёты показали, что аппарат вышел на такую траекторию полёта, которая закончится посадкой в Индийском океане около острова Мадагаскар, где не было поисково-спасательных средств США. Полет по такой траектории был нежелателен ещё и потому, что занимал относительно много времени, и ресурсов лунного модуля могло не хватить.

Вторая коррекция траектории

Центром управления полётом было принято решение об ещё одной коррекции траектории корабля. 15 апреля, в 2 часа 40 минут 31 секунду, была подана команда на включение двигателя на 4 минуты 23 секунды. Коррекция траектории прошла успешно, но через некоторое время уточнённые расчёты показали, что корабль пройдёт мимо Земли на расстоянии примерно 165 километров и выйдет на орбиту с высотой апогея несколько сот тысяч километров. Полёт по ней занял бы слишком много времени, и астронавты неизбежно погибли бы. Нужно было в третий раз включать двигатель для ещё одной коррекции.

Кризис систем жизнеобеспечения

В 5 часов 30 минут содержание углекислого газа в атмосфере лунной кабины повысилось до опасной для жизни астронавтов величины. Патроны поглотителя углекислого газа не были рассчитаны на столь длительную работу. Было принято решение подключить поглотители, расположенные в отсеке экипажа командного модуля. Однако в этом отсеке нельзя было включить вентилятор, направлявший на поглотители потоки воздуха, поскольку это уменьшило бы и без того скудные запасы энергии. Кроме того, сменные поглотители командного и лунного модулей были невзаимозаменяемы. Центром управления полётом рассматривались различные варианты, велись эксперименты. Наконец, выход был найден, и о нём сообщили экипажу. Астронавты отсоединили от своих скафандров два шланга. Один из них они протянули от вентиляторов в лунной кабине к входу поглотителя в отсеке экипажа, а второй — от выхода поглотителя в лунную кабину. Для сборки и крепления шлангов к поглотителю в ход пошли пластмассовые мешочки из-под пищи, бумага и липкая лента. Это оригинальное и весьма изобретательное решение дало положительный эффект — содержание углекислого газа стало быстро уменьшаться и достигло вполне приемлемых величин.

В 23 часа 10 минут появился сигнал о перегреве одной из химических батарей. На Земле немедленно провели моделирование ситуации, но тревога оказалась ложной — батарея работала нормально, из строя вышел температурный датчик.

Газ, истекавший из двигательного отсека, закручивал корабль и затруднял наведение на Землю остронаправленной антенны. Связь с кораблём резко ухудшилась. По распоряжению руководства НАСА, был включён в работу американский радиотелескоп, расположенный в Паркса. 16 апреля, незадолго до третьей коррекции траектории, повысилось давление в одном из баллонов с гелием. В результате сработал предохранительный клапан, и выходящий газ стал закручивать корабль с довольно большой скоростью. Правда, запасов гелия было достаточно, чтобы обеспечить запуск двигателя для коррекции, но вращение затрудняло её проведение.

Недостаток энергии на борту привёл к нарушению теплового режима. Поскольку электрообогреватели включать было нельзя, температура в кабине начала падать и достигла 11 °C. Появился водяной конденсат, в кабине стало сыро. Экипаж, лишённый жизненного пространства, не имел возможности двигаться и стал замерзать. Астронавтам казалось, что в кабине холоднее, чем это было на самом деле. Они передали на Землю, что температура на корабле составляет всего 2—4 °C.

Третья коррекция траектории

16 апреля в 4 часа 31 минуту 28 секунд двигатель лунного модуля был включён ещё на 14 секунд — была проведена третья коррекция траектории. Однако измерения показали, что угол входа аппарата в атмосферу Земли хоть и попадает в допустимые пределы, но не оптимален. Требовалась ещё одна, четвёртая по счету коррекция.

Четвёртая коррекция траектории

На этот раз Центр управления полётом принял решение воспользоваться двигателями системы ориентации лунного модуля, с помощью которых можно было немного изменять угол входа корабля в атмосферу. Четвёртая коррекция была проведена 17 апреля в 12 часов 52 минуты 51 секунду и прошла успешно. Двигатели ориентации отработали 22 секунды. Расчёты показали, что корабль приводнится в приемлемом районе.

Отстыковка двигательного отсека и коррекция увода спускаемого аппарата

После этого экипажу предстояло провести ещё несколько ответственных операций, в частности, выполнить отстыковку двигательного отсека от корабля. Если бы не авария, то эта операция была бы вполне заурядной, но в сложившихся условиях были опасения, что могли быть повреждены пиротехнические устройства, служившие для разрыва связей между двигательным отсеком и отсеком экипажа. Кроме того, двигательный отсек после его отделения обычно уводился с помощью вспомогательных двигателей, которыми теперь также нельзя было воспользоваться. Наконец, освобождённый от двигательного отсека корабль, представлявший собой нерасчётную связку отсека экипажа и лунной кабины, мог оказаться неустойчивой в динамическом отношении системой, стабилизация которой могла вызвать серьёзные трудности.

После отработки различных вариантов на Земле было принято решение развернуть корабль на 45 градусов по отношению к направлению своего движения. Затем с помощью двигателей системы ориентации лунного модуля сообщить импульс по оси корабля так, чтобы он начал перемещаться вперёд двигательным отсеком. После этого необходимо было осуществить подрыв пиротехнических устройств, и с помощью двигателей системы ориентации корабля придать ему импульс в противоположном направлении. Корабль и двигательный отсек в результате разойдутся в разные стороны. Несмотря на сложность процедуры, в 13 часов 14 минут 48 секунд двигательный отсек благополучно был отделён от корабля. В 13 часов 28 минут после увода отсека астронавты получили возможность его рассмотреть и сфотографировать.

Поврежденный двигательный отсек «Аполлона-13» после отделения

Картина была ужасающей — целая панель корпуса длиной около четырёх метров и шириной свыше полутора метров оказалась вырванной взрывом, было повреждено сопло маршевого двигателя, у остронаправленной антенны образовалась своего рода свалка повреждённого оборудования. Служебный отсек был полностью выведен из строя взрывом.

Отделение лунной кабины

Следующей операцией было отделение от отсека экипажа лунной кабины. Эта процедура также была нештатной. Однако она была благополучно проведена по схеме, аналогичной отделению двигательного отсека в 16 часов 43 минуты. На тот момент в кабине оставалось всего около 20 килограммов воды и 15 килограммов кислорода. На период посадки ряд стран, в том числе СССР, Англия и Франция, объявили радиомолчание на рабочих частотах экипажа.

Приводнение

17 апреля в 17 часов 53 минуты 45 секунд отсек экипажа «Аполлона-13» вошёл в земную атмосферу, а в 18 часов 07 минут 41 секунду благополучно приводнился в 7,5 километрах от УДК «Иводзима». Все члены экипажа «Аполлон-13» были спасены и доставлены самолётом в Гонолулу на Гавайские острова. Астронавты и наземные службы Хьюстона за проявленное мужество и исключительно высокопрофессиональную работу были награждены высшей гражданской наградой США — «Медалью свободы».

Некоторые итоги полёта

Полёт продемонстрировал трудности и опасности космического полёта и этим сделал ещё более весомыми успешные полёты кораблей «Аполлон-11» и «Аполлон-12».

Обеспечение благополучного возвращения экипажа после такой серьёзной аварии расценили как крупный успех, продемонстрировавший широкие возможности кораблей «Аполлон», эффективность наземных служб в аварийной ситуации, высокую квалификацию и мужество астронавтов.
В связи с необходимостью модификации кораблей «Аполлон» старт корабля «Аполлон-14» был отложен на пять месяцев.

После случая высокой вероятности заражения одного из членов основного экипажа краснухой решено сделать значительно более строгими условия частичного карантина для астронавтов перед полётом. Перед стартом у Чарльза Дьюка, члена дублирующего экипажа, началась краснуха, которой он заразился от ребёнка при посещении своих друзей. Поскольку Дьюк общался с обоими экипажами, всех астронавтов проверили на иммунитет к краснухе. Оказалось что все астронавты имеют иммунитет, кроме Томаса Маттингли, пилота командного модуля в основном экипаже. Врачи возражали против полёта Маттингли, поскольку он мог заболеть в то время, когда оставался бы один в командном модуле на селеноцентрической орбите. Маттингли был заменён дублёром Джоном Суайгертом всего за двое суток до старта.

Ввиду использования траектории свободного облёта Луны, корабль «Аполлона-13» незапланированно установил рекорд удаления космонавтов от Земли — 401 056 км.

Результаты расследования аварии

Согласно заключению специально созданной комиссии по расследованию причин аварии, к аварии привела следующая последовательность событий.
В 1962 году головной по командному модулю кораблей серии «Аполлон» фирмой North American Aviation при изменении технического задания на изготовление кислородных бачков для двигательных отсеков, выданного субподрядчику фирме Beech Aircraft, не была предусмотрена модификация термостатов, изначально рассчитанных на напряжение 28 вольт, под стандартное для наземного оборудования стартового комплекса напряжение в 65 вольт. Это несоответствие не было замечено ни специалистами обеих фирм, ни NASA.

В октябре 1968 года кислородный бачок № 2 для двигательного отсека корабля «Аполлон-13» на заводе фирмы North American Rockwell уронили с небольшой высоты и при этом, видимо, произошло повреждение продувочного штуцера. Этот факт не был доведён до сведения лиц, ответственных за предстартовую подготовку.

27 марта 1970 года, за две недели до старта, во время репетиции запуска в бачки был залит жидкий кислород. После испытаний жидкий кислород должен быть вытеснен из бачков сжатым воздухом, подаваемым через продувочный штуцер. Из бачка № 2, вследствие упомянутого повреждения штуцера, вытеснить кислород не удалось. Тогда решили включить нагреватели в бачке, с тем чтобы газифицировать кислород, а газ стравить из бачка. К нагревателям подвели ток напряжением 65 вольт. По достижении определённой температуры контакты начали размыкаться, и в этот момент между ними возникла электрическая дуга, которая вызвала сварку контактов, замкнув их. Термостаты перестали выполнять свою роль и температура в бачке достигла величины, при которой произошло отслоение изоляции на проводах, ведущих к вентиляторам, перемешивающим кислород в бачке.

На третьи сутки полёта корабля «Аполлон-13» при включении вентиляторов произошло короткое замыкание оголённых проводов, от искры в кислородной атмосфере произошло возгорание тефлоновой изоляции бачка. Пламя по изоляции достигло головной части бачка, где в него входит жгут проводов. Загорелась изоляция этих проводов, в результате чего было выжжено отверстие, куда устремился кислород под высоким давлением. Газ сорвал панель отделения 4 двигательного отсека и повредил кислородный бачок № 1.

Затраты на модификацию корабля «Аполлон-14» с целью предотвращения возможности аналогичной аварии составили около пятнадцати миллионов долларов. Полет доказал исключительно высокую способность корабля компенсировать отказ одного элемента передачей его функций другим. Функции многих систем основного отсека «Аполлон-13» после взрыва взяли на себя системы лунного корабля.





Просмотров: 1416


<<< Аполлон-11
Аполлон-4 >>>