Полёт Аполлона-13 начинался нормально: стартовав 11 апреля 1970 года в 13.13 в этом полёте должна была совершиться третья высадка людей на Луну. Однако на третий день полёта, при приближении к Луне произошёл взрыв кислородного бака №2.
Итогом стала отмена высадки на Луну и аварийное возвращение экипажа на Землю.
Авария:
В 055:55:09 полётного времени произошёл взрыв одного из двух баков с кислородом. Как следствие один из трёх топливный элемент полностью отключился, а энергоотдача второго сильно упала, то есть энергосистема стала записываться фактически только от одного топливного элемента.
ЦУПом было принято решение об отмене высадки на Луну, и возвращении экипажа по траектории свободного возврата (см. ниже).
Проблемы с СЖО:
Входе выяснения причины взрыва и утечки кислорода, было отключено два из трёх топливных элементов, при том, что обратно из «включить» нельзя.
В итоге имел место быть недостаток электроэнергии. Для того, что бы энергии хватало, были отключены приборы из «розового списка», чтобы снизить потребление тока с 50 до 10 Ампер. Также был обесточен почти весь КМ «Одиссей», а вместо него за управление стал отвечать ЛМ «Водолей». Дополнительно, к сети были подключены и серебряно-цинковые батареи ЛМ, суммарной ёмкостью в 2300 А*ч.
Также проблемой стал и углекислый газ:
Патронов с LiOH хватало на троих всего на 36 часов. А вот с кислородом проблем не было, ведь ЛМ нёс его довольно много, потому что планировалось 2 выхода на поверхность, следовательно 2 цикла стравливания—надувва кабины. На троих членов экипажа его было с избытком—более чем на неделю.
Выходом стало использование самодельных «переходников» для разных патронов: с круглого из КМ на прямоугольный размер в патронниках ЛМ.
Прочие проблемы:
Также существенную роль играла система охлаждения: она расходовала воду, и при номинальном расходе он закончилась бы уже через 1.5-2 дня, что было недопустимо, ведь израсходование всего запаса грозило перегревом бортовых систем в выхода их из строя. В данной ситуации опять помогло отключение «лишних» приборов и снижение тока до 17 Ампер, и соответсвенно снижение потребления воды до 1.6 кг/ч (номинальное 2.9 кг/ч).
Ну и разумеется главным вопросом стало топливо: посадочная и взлётная ступени ЛМ несли достаточный запас, однако его всё равно пришлось экономить.
Варианты возвращения:
Первым и самым «безбашенным» был план торможениям маршевым двигателем до полной остановки относительно Земли, и набор скорости в направлении к Земле. Плюсом является сокращение времени полёта почти на 2 дня и приводнение в Тихом океане. Но вот минус разом «перекрывал» все плюсы: при вхоже в атмосферу Земли неизвестно, выдержит ли такие скорости и температуры тепловой щит. Этот вариант был отброшен сразу и единогласно.
Второй вариант является модификацией первого: также производится сначала торможение, а потом набор скорости, только этот раз с помощью взлётной ступени. А посадочная ступень и Служебный модуль сбрасывались бы. И то и то сбрасывать нежелательно: посадочная ступень ЛМ несла большие баки с кислородом и батареи, а служебный модуль защищал тепловой щит от повреждений и космических температур.
Третий вариант был самым долгим, но безопасным. Он предполагал облёт Луны, набор дополнительной скорости для выхода на траекторию свободного возврата к Земле. В этом сценарии двигатель посадочной ступени ЛМ запускался дважды: сначала для коррекции скорости, для выхода на оптимальную траекторию облёта Луны, а потом ещё один прожиг, но на этот раз уже над обратной стороной Луны, для набора скорости, выхода на траекторию возврата к Земле. Небольшим нюансом являлось то, что после 50-52 часов после первого запуска двигателя посадочной ступени его нельзя будет больше запустить, ведь дело было в гелии:
Двигатель посадочной ступени работал по вытеснительной схеме, а вытеснительным газом был как-раз гелий. Он хранился в сжиженном состоянии, при температуре в -270 градусов Цельсия и давлении в 5.45 атмосфер. При первом запуске гелий подогревался и становился газообразным. После выключения двигателя давление в баке с гелием продолжало расти, и при его достижении в 120 атмосфер специальная мембрана лопалась, стравливая весь гелий в космос. В нормальной миссии это происходило уже после посадки на поверхность Луны, и не несло никаких проблем.
Однако в случае Аполлона-13 следовало как можно точнее выполнить два манёвра возврата, потому что после сброса посадочной ступени в распоряжении астронавтов останется лишь двигатель взлётной ступени, которою-то мог зажечься всего один раз, и не имел регулировки по вектору отклонения, а также остались бы маломощные маневровые двигатели, запас топлива которых тоже далеко не безграничен.
Ход полёта после аварии:
+061.23.43.49 полётного времени—выполнение коррекции для выхода на траекторию свободного возврата, длительностью 30 секунд.
+079.27.39–вторая коррекция траектории для возврата на Землю. Длительность—4 минуты 23 секунды. Последующий расчёты показали систематическое отклонение траектории от идеальной (причина неизвестна). Конечное расстояние составило 165 км, что требовало ещё одной коррекции.
+097.13.00–взрыв в хим. батареи, небольшое падение выдаваемой мощности. Данная ситуация не была угрожающей, так как система энергоснабжения автоматически компенсировала потери выдачей от двух других батарей.
+105.18.28–третья коррекция траектории. Двигатель проработал 14 секунд.
+108.46.00–прорыв гелиевой мембраны двигателя посадочной ступени. Теперь его перезапустить невозможно.
+137.39.52–пятая, изначально незапланированная коррекция траектории выполнялась с помощью маломощных двигателей ориентации «Водолея». Двигатели проработали 22 секунды и почти полностью израсходовали рабочее тело.
+138.01.48–отделение служебного модуля.
+141.30.00–отделение ЛМ «Водолей»
+142.42.42–вход КМ «Одиссей» в атмосферу Земли.
+142.56.48–приводнение в Тихом океане на расстоянии 7.5 ки от УДК «Иводзима»
Заключение:
В конце хочу сказать, что хоть миссия Аполлон-13 и стала провалом, она всё-таки показала, что корабль Аполлон может гораздо больше, чем изначально было заявлено. И именно эта гибкость узлов спасла от гибели троих астронавтов:
Джемса Ловелла
Джона Суайгерта
Фреда Хенза
А команда ЦУПа проявила высший уровень изобретательности и слаженности действий.
Спасибо за внимание!
