Именно так, "Возвращение на Луну", назвали (если верить публикации журнала "Огонек") экспедицию "Аполлона-12".
После триумфального, но все же в чем-то испытательного полета корабля "Аполлон-11", это была первая, по-настоящему научно-исследовательская экспедиция на Луну. Не случайно, другой советский журнал, "Земля и Вселенная", назвал этот полет "научной экспедицией на Луну".
И на это были основания. Давайте рассмотрим основные этапы этого неординарного полета в канун его 55-летней годовщины.
Основные и второстепенные задачи полета.
Основными задачами полета космического корабля "Аполлон-12" являлись:
1. Посадка на Луну в Океане Бурь, примерно в 1540 км к западу от места посадки корабля "Аполлон-11".
Главными причинами для выбора этого района были следующие:
- расположение в экваториальной зоне видимой стороны Луны, наиболее удобной, безопасной и экономичной для посадки кораблей "Аполлон";
район был относительно ровным, как и место, где сел "Аполлон-11" в Море Спокойствия, что повышало безопасность посадки; - возможность опробовать высокоточную посадку вблизи аппарата "Сурвейор-3"*, что с одной стороны должно было стать впечатляющей демонстрацией, а с другой дополнительно давало возможность вернуть на Землю часть оборудования с аппарата и изучить влияние на него 2,5 лет пребывания на Луне;
* Название программы "Surveyor" ("Геодезист") в русской транскрипции пишут по-разному: Сурвейор, Сервейер, Сервейор и даже Сюрвейер. Пусть читатели выбирают себе наиболее полюбившийся вариант.
- возможность собрать образцы с крупнейшей лунной равнины, достаточно удаленной от места посадки "Аполлона-11"; но что больше всего интересовало геологов, это то, что этот район перекрывался выбросами из относительно молодого крупного кратера Коперник, располагавшегося в 370 километрах к северу;
- летящий по лунной орбите командно-сервисный модуль имел возможность фотографировать с высоким разрешением выбранное место для следующей высадки на Луну в районе кратера Фра Мауро;
- наличие резервного района к западу на случай задержки со стартом.
Именно наличие резервного района к западу определило место посадки "Аполлона-12" вблизи "Сурвейора-3", а не "Сурвейора-1", который тоже сел в Океане Бурь (2 июня 1966 г.) и как раз он в первую очередь рассматривался в качестве кандидата на посещение, но его место посадки находилось значительно западнее "Сурвейора-3" и далее на запад уже не было резервных мест для посадки "Аполлона". Кстати, первый аппарат, осуществивший мягкую посадку на Луну - советская АМС "Луна-9" тоже села в Океане Бурь.
2. Отработка техники точной посадки в пределах площадки диаметром 100 м на выбранном участке лунной поверхности. Вероятность обеспечения такой посадки оценивали в 50%.
3. Дальнейшая отработка техники проведения различных операций в лунных условиях, в частности лунный "траверз" с удалением от лунного модуля за линию горизонта (300-500 м).
4. Сбор образцов лунного грунта; фотографирование на поверхности Луны, в частности, съемка документированных образцов лунного грунта.
5. Установка на Луне научных приборов комплекта ALSEP №1 (вес 127 кг, занимаемый объем 0,42 м3), включавшего в себя радиоизотопную энергетическую установку, блок телеметрической аппаратуры, магнитометр, детектор ионов, ионизационный манометр, спектрометр частиц в солнечной плазме, сейсмометр и детектор пыли. Эти приборы должны были производить измерения и передавать информацию на Землю примерно в течение года, получая питание от радиоизотопной энергетической установки.
6. Фотографирование поверхности Луны с селеноцентрической орбиты, в частности, съемка некоторых участков, выбранных для высадки астронавтов при последующих полетах кораблей "Аполлон", для этой цели в командном модуле корабля устанавливались на общем штативе четыре фотокамеры Hasselblad 500EL (подобный комплект устанавливался на корабле "Аполлон-9").
Второстепенными задачами полета являлись:
1. Поиск автоматического космического аппарата "Сурвейор-3", совершившего посадку 20 апреля 1967 года ** в пределах расчетного участка посадки лунного модуля корабля "Аполлон-12"; демонтаж некоторых деталей аппарата и доставка их на Землю для изучения влияния длительного пребывания в лунных условиях на конструкцию и оборудование аппарата. Эта задача была отнесена к второстепенным, поскольку возможность её выполнения зависела от точности посадки на Луну. Центр расчетной посадочной площадки лунного модуля корабля "Аполлон-12" находился в 150 м к северу и в 300 м к востоку от места посадки аппарата "Сурвейор-3".
** "Сурвейор-3" прилунился в Море Познанном, являвшимся частью Океана Бурь. Как впоследствии было установлено, посадка осуществлялась в кратер, из-за чего радар выдал ошибочные данные, и посадочные двигатели не отключились вовремя. Из-за этого аппарат дважды подпрыгнул. После первого касания он поднялся на высоту 10 м, после второго - на высоту 11 м. После третьего касания аппарат остался на поверхности.
"Сурвейор-3» впервые имел на борту устройство для сбора и анализа грунта, расположенное на раздвижном манипуляторе, управляемом электромотором. С его помощью в лунной поверхности было прорыто четыре канавки глубиной до 18 см. Образцы грунта перемещались в поле зрения телекамеры, их изображения передавались на Землю по радиолинии. Всего аппарат передал на Землю 6315 различных изображений.
С наступлением лунной ночи 3 мая 1967 года аппарат был отключён, так как его солнечные панели не вырабатывали достаточно энергии. По окончании лунной ночи через 336 часов «Сервейер-3» вернуть в работоспособное состояние не удалось из-за воздействия низкой температуры.
Точное место прилунения "Сурвейора" определил Ивен Уитикер, член научной команды проекта "Сурвейор". Аппарат сел внутри кратера диаметром 200 м и потому смог заснять лишь небольшую область к северу от него. И была на снимках "особая примета": два почти сросшихся крупных камня. На орбитальных фотоснимках они выглядели не крупнее двух булавочных уколов, но с помощью микроскопа Уитикер их отыскал. Прилунение у "Сурвейора" и доставка образцов его конструкции на Землю давали уникальный (и как оказалось - единственный в ХХ веке) шанс исследовать детали аппарата, работавшего на другой планете.
2. Установка в месте высадки на Луну американского флага. На корабле "Аполлон-12" имелись также миниатюрные флажки 136 государств - членов ООН и 50 штатов США.
3. Проведение телевизионных сеансов с борта корабля и с поверхности Луны с помощью камер цветного телевидения фирмы Westinghouse Electric.
Корабль и экипаж.
Корабль "Аполлон-12" включал в себя командно-сервисный модуль (образец CSM-108, позывной "Янки Клипер") и лунный модуль (образец LM-6, позывной "Интрепид"). Вес корабля - 43,9 т (командный модуль - 5,6 т, сервисный модуль - 23, 2 т, лунный модуль - 15,1 т). Для запуска использовалась ракета-носитель "Сатурн-5" (AS-507).
Экипаж "Аполлона-12" был единственным в программе, состоящим в полном составе из летчиков - действующих офицеров Военно-Морского Флота США: командир Чарльз "Пит" Конрад, пилот командного модуля Ричард "Дик" Гордон и пилот лунного модуля Алан Бин. Конрад и Гордон - опытные астронавты, прошедшие программу "Джемини", Бин опыта космических полетов не имел (состоял в программе подготовки астронавтов для программы "Джемини" и орбитальной станции "Скайлэб"). Изначально в тройке с Конрадом и Гордоном тренировался Клифтон Уильямс, однако он погиб в авиакатастрофе в 1967 году. На эмблеме "Аполлона-12" видны 4 звезды, 3 из которых символизируют членов экипажа, а 4-я - Клифтона Уильямса, который мог бы стать пилотом лунного модуля и четвёртым человеком на Луне, если бы не погиб за 2 года до полёта на Луну.
Кстати, Клифтон Уильямс вместе с Аланом Бином входил в дублирующий экипаж корабля "Джемини-10" в июле 1966 года.
Ранее команда Конрада являлась дублирующим экипажем для корабля "Аполлон-9". По личному предложению Конрада, ещё тогда (в 1967 году) Уильямса заменил Алан Бин. Официально они были утверждены НАСА, как основной экипаж "Аполлона-12", 10 апреля 1969 года.
Очень яркую характеристику экипажу дал журналист Ярослав Голованов в своей книге "Правда о программе APOLLO. Битва за Луну":
Командиром "Аполлона-12" стал Чарльз Конрад, опытный астронавт, дважды летавший на "Джемини". Он же был дублером Макдивитта на "Аполлоне-9". Во время его второго космического полета вместе с ним летал Ричард Гордон, который выходил в открытый космос. Теперь Ричард стал пилотом основного корабля, а на Луну Конрад должен был опускаться с новичком Аланом Бином.
Все трое были военно-морскими летчиками. Конрад пришел в отряд астронавтов в 1962 году, Гордон и Бин - годом позже. Это был, пожалуй, самый дружный экипаж в Хьюстоне. После лунной экспедиции они продолжали часто встречаться, несмотря на то, что Гордон ушел из НАСА сначала опять в ВВС, а потом стал вице-президентом профессионального футбольного клуба "Новоорлеанские святые", а Конрад и Бин начали вместе готовиться к полету на "Скайлэбе". Конрад потом стал командиром первого экипажа орбитальной станции, а Бин - второго. Потом Бин был дублером Стаффорда во время совместного советско-американского полета, а Конрад ушел из НАСА и стал вице-президентом телевизионной компании в Денвере.
Маленький горбоносый Конрад по прозвищу Пит отличался тем, что в трудные моменты действовал быстро, но спокойно, с трудом можно было выбить его из обычного жизненного ритма. Он получил диплом авиаинженера в Принстонском университете, и военная служба не убила в нем инженерной жилки. Пит больше других астронавтов работал с инженерами, строившими "Аполлон". По его предложению была переделана система охлаждения лунных скафандров. Он вел долгие споры с конструкторами лунной кабины.
- Я провел полжизни в самолете с круговым обзором, - рассказывал Конрад, - и мне хотелось того же в лунной кабине. Я настаивал, чтобы сделали минимум четыре иллюминатора, но инженеры не соглашались: сильно грело солнце и требовалась добавочная энергия для охлаждения. Да и рамы иллюминаторов были чересчур тяжелыми. Пришлось довольствоваться двумя окнами. Сообща мы решили, что в лунной кабине кресла не нужны, вполне можно управлять ею стоя... Лунная кабина внешне получилась довольно уродской. Мы ее между собой часто называли "клопом". Но, в общем-то, черт с ней, с красотой, лишь бы работала хорошо...
Гордон был уроженцем дальнего Запада, родился в Сиэтле, на краю Штатов. Учился в столице, где получил диплом химика. Но за годы службы в армии ему понравилось летать, и он решил не возвращаться к химии. С Питом они хорошо слетались на "Джемини", вместе были в дублирующем экипаже на "Аполлоне-9", и Гордону было спокойно лететь со старым другом к Луне.
Бин был местный, техасец, но ковбойского в нем было мало: худенький, маленький, смешливый. Учился тоже в Техасе, на факультете авиаинженеров. Живой, веселый, Бин не был похож на военного летчика, в нем было очень мало героического. Я встречал Бина в Звездном городке. В его глазах светилось неподдельное мальчишеское озорное любопытство. Он разглядывал все так, словно впервые видел космические тренажеры, и если бы я не знал, что это тот самый Бин, который ходил по Луне и два месяца жил на "Скайлэбе", я бы принял его за какого-нибудь провинциального экскурсанта. Именно такой человек требовался экипажу "Аполлона-12" для полной гармонии.
Астронавты перед полетом уделяли много времени отработке техники точной посадки. Чтобы оказаться около "Сурвейора", нужно было посадить лунный модуль в группе крупных кратеров. Их склоны имели крутизну до 20°, а критический наклон для лунного модуля был 15°. В тренажер была заложена модель участка №7, максимально приближенная к реальности, и астронавты 400 часов "утюжили" её на тренировках.
И это была не единственная опасность: траектория выхода на лунную орбиту исключала спасительное "самовозвращение", как у предшествующих кораблей. А на Луне надо было суметь отсоединить некоторые детали от аппарата "Сурвейор". Разработчиков особенно интересовало состояние телекамеры станции и оптических элементов, ведь они как раз проектировали первую АМС к Меркурию.
Предстартовая подготовка и аварийная ситуация при старте.
Ракета-носитель "Сатурн-5" с "Аполлоном-12" была вывезена из сборочного комплекса к месту старта на площадку LC-39A Космического Центра Кеннеди 8 сентября 1969 года. 29 октября 1969 года "Аполлон-12" вместе с астронавтами на борту успешно прошел демонстрационную проверку предстартового отсчета и имитацию запуска. Дальнейшая предстартовая подготовка ракеты-носителя с космическим кораблем протекала нормально до 12 ноября 1969 года, когда была обнаружена течь в бачке с жидким водородом для водородно-кислородных топливных элементов командно-сервисного модуля корабля. На следующий день неисправный бачок был заменен бачком, демонтированным с корабля "Аполлон-13", который в это время проходил проверку в здании для вертикальной сборки космодрома. После замены бачка предстартовая подготовка проходила нормально, если не считать мелких неполадок (выход из строя усилителя, поломка насоса жидкого кислорода в наземном блоке и пр.).
Тем временем холодный атмосферный фронт медленно надвигался с севера на юг Флориды, где расположен Космический Центр Кеннеди. Этот фронт стал источником сильных дождей и низкой облачности, которая должна была сохраняться и в день запуска "Аполлона-12".
Перед стартом "Аполлона-12" президент США Ричард Никсон с супругой прилетели в Космический Центр Кеннеди для того, чтобы увидеть запуск - это был единственный раз в программе "Аполлон", когда на старте присутствовал действующий президент США. Никсон с супругой прибыли за 40 минут до старта и расположились в зоне для гостей, их также сопровождали астронавт Фрэнк Борман и Администратор НАСА Томас Пэйн. На космодроме и в прилегающих районах старт наблюдали примерно 300 тыс. человек (старт "Аполлона-11" наблюдали примерно 1 млн. человек).
Несмотря на ухудшившиеся метеорологические условия - дождь, низкая (300 м) облачность, грозовые тучи - запуск решили не откладывать, поскольку при запуске в следующее ноябрьское окно (16 ноября) пришлось бы отказаться от посадки в районе аппарата "Сурвейор-3" и от всех связанных с этим экспериментов.
Корабль "Аполлон-12" был запущен в расчетное время 14 ноября 1969 года в 16 час 22 мин со стартовой площадки А комплекса №39 на мысе Кеннеди.
На 9-й секунде полета ракета вошла в плотный слой облаков, а уже на первой минуте полета возникла аварийная ситуация вследствие двух атмосферных разрядов. Первый разряд произошел через 36,5 сек после старта (Т+36,5 сек), когда ракета с кораблем находились на высоте примерно 2 км, и скорость полета составляла 115 м/сек. Возникновению разряда способствовала ионизированная истекающая струя двигателей, которая создала "электрический мост" между грозовым облаком и Землей.
Разряд вызвал аварийное отключение топливных элементов корабля и вывел из строя четыре датчика температуры на корпусе сервисного модуля и четыре датчика расхода топлива во вспомогательных двигателях, также смонтированных на корпусе этого отсека. Голосовая связь с астронавтами сохранялась. Второй разряд произошел в Т+52 сек между двумя грозовыми облаками.
Этот разряд привел к тому, что гироскопы инерциальной системы наведения и навигации корабля встали на упоры. По докладу астронавтов, они видели яркую вспышку, после чего на пульте загорелось столько аварийных сигналов, что они были не в состоянии реагировать на все. Однако система наведения самой ракеты-носителя не пострадала и "Сатурн-5" продолжал полет до орбиты, корректно выполняя циклограмму запуска.
Находившийся в Центре управления в Хьюстоне инженер Джон Аарон, специалист по электрическим системам корабля, вспомнил похожую ситуацию с отказом основных источников электроснабжения на борту, которая произошла во время испытательного теста примерно за год до полета "Аполлона-12". Внимание Аарона тогда привлекло то, что нормальная телеметрия могла быть восстановлена переключением системы преобразования сигнала (SCE) на дополнительный источник питания при пониженном энергопотреблении путем перемещения соответствующего переключателя в кабине в позицию AUX. В напряженный момент, когда ни сами астронавты, ни кто-либо еще в Центре управления не знал, что делать в данной ситуации, а руководитель полета Джерри Гриффин даже начал думать об отмене миссии (путем активации системы аварийного спасения), Аарон сообщил по связи, что нужно передать астронавтам: "Попробуйте SCE на AUX". Ни руководитель полета, ни оператор связи, ни даже командир корабля Конрад не знали, что это означает. К счастью, пилот лунного модуля Алан Бин, находившийся в правом кресле бортинженера, вовремя смог вспомнить как эпизод на тренировке с подобным отказом, который произошел за год до полета, так и расположение находившегося прямо напротив него соответствующего переключателя на панели, о котором говорил Аарон. Таким образом знание и сообразительность Джона Аарона вместе с памятью и быстротой реакции Алана Бина спасли миссию "Аполлона-12" от провала и преждевременного завершения. После восстановления телеметрии Конрад немедленно произвел переключение на систему стабилизации и управления (SCS), которая в аварийных ситуациях заменяет систему наведения и навигации, поскольку получает питание не от топливных элементов, а от химических батарей. Бин снова включил топливные элементы, которые начали обеспечивать энергию в Т+92 сек. К Т+270 сек, ещё до прекращения работы двигателей второй ступени, астронавты снова ввели в строй все выключившиеся при разрядах системы, кроме системы наведения и навигации, поскольку, для того, чтобы выставить гироплатформу, необходимо было провести наблюдения звезд с помощью астронавигационных приборов (блок секстант + сканирующий телескоп). Это было осуществлено в Т+32 мин, когда выведенная на начальную геоцентрическую орбиту последняя ступень с кораблем вошла в тень Земли.
Электрические разряды не отразились на системе наведения ракеты-носителя. В противном случае было бы неминуемо аварийное прекращение полета.
Миссия была спасена, и к астронавтам вернулось веселое настроение: "Вот это была тренировочка". Хьюстон вздохнул облегченно, убедившись, каких "железных" парней он отправил на Луну. Томас Стаффорд, присутствовавший на командном пункте, также отметил хладнокровие астронавтов, а поскольку он всегда был противником включения в космические экипажи не летчиков, у него появился лишний козырь в спорах.
После выхода ступени с кораблем на начальную геоцентрическую орбиту астронавты в течение примерно двух часов производили проверку бортовых систем, обращая особое внимание на поиск возможных повреждений в результате электрических разрядов. Был даже поднят вопрос о том, не продлить ли пребывание последней ступени с кораблем на геоцентрической орбите ещё на один виток (2,5 вместо 1,5 витка) для более тщательной проверки. Но такое продление сочли нецелесообразным, поскольку проверка (за исключением выхода из строя датчиков) не обнаружила никаких неисправностей, а продление пребывания на геоцентрической орбите нарушило бы штатную программу полета и создало дополнительные трудности.
На Земле тоже проводили тесты оборудования. Все работало. Одного на Земле не знали – разряды могли вызвать срабатывание пиросредств парашютной системы командного модуля, и если это так, то астронавты неминуемо погибнут при возвращении на Землю, как Владимир Комаров в 1967 году. Крафт, Слейтон, МакДивитт и новый шеф программы "Аполлон" Рокко Петроне приняли решение: все равно с парашютной системой сделать ничего нельзя, а раз так, пусть уж лучше Конрад и Бин получат шанс поработать на Луне.
Дорога к Луне.
Двигатель последней ступени ракеты-носителя был вторично включен в Т+2 час 45 мин, проработал расчетные 345 сек и вывел ступень с кораблем на траекторию полета к Луне. Маневр по перестроению отсеков был осуществлен в соответствии с программой и завершился примерно в Т+3 час 33 мин. В это же время проходил первый сеанс телевизионной передачи с борта "Аполлона-12".
После проверки срабатывания захватов стыковочного узла и наполнения кислородом переходных туннелей-лазов корабль отделился от последней ступени ракеты-носителя. Когда корабль был уведен на безопасное расстояние от ступени, начался слив жидкого кислорода через двигатель ступени, с тем чтобы сообщить ей необходимое приращение скорости, чтобы в дальнейшем ступень под влиянием притяжения Луны вышла на гелиоцентрическую орбиту (находясь на сравнительно небольшом расстоянии от ступени, астронавты наблюдали интенсивное истечение паров жидкого кислорода, по-видимому, через прогоревший клапан).
Однако персонал Центра управления не имел времени уточнить фактические параметры траектории ракеты и определил потребное приращение по расчетным данным. В результате ступень прошла 18 ноября 1969 года на расстоянии 7400 км от Луны (расчетное расстояние 500 - 5000 км) и осталась на квазистабильной эллиптической геоцентрической орбите. О её судьбе стало известно благодаря астроному Уильяму Ёну 3 сентября 2002 года. Он принял её за астероид, но позже, с помощью вычислений, в НАСА всё же пришли к выводу, что это третья ступень "Сатурна-5". Ступень покинула земную орбиту в июне 2003 года, но в дальнейшем она может вернуться в 2032 году.
На трассе "Земля - Луна" для обеспечения терморегулирования корабль был закручен относительно продольной оси, ориентированной перпендикулярно направлению на Солнце.
Астронавты Конрад и Бин провели проверку бортовых систем лунного модуля, для чего переходили в него два раза. Проверка показала, что все системы лунного модуля исправны, хотя телеметрия на Земле иногда показывала и обратное.
Из четырех коррекций, возможных на пути к Луне, была проведена только одна, обеспечившая перевод корабля с траектории свободного возвращения на "гибридную траекторию" (все предыдущие экспедиции к Луне летали по траектории "свободного возвращения", позволявшей вернуться к Земле при отказе основного маршевого двигателя корабля). "Гибридная траектория" имела много преимуществ, но при отказе маршевого двигателя корабля для возвращения на Землю надо было использовать двигатель лунного модуля. Маршевый двигатель корабля был включен на 8,8 сек и сообщил кораблю расчетное приращение скорости 19,5 м/сек. 15 ноября, в Т+30 час 18 мин полета началась 47-минутная цветная телетрансляция хорошего качества с борта "Аполлона-12", главной целью которой было показать подготовку экипажа и проведение маневра коррекции траектории.
Для поддержания физической формы астронавты на трассе "Земля - Луна" совершали упражнения с эспандером. Между тем корабль все больше отдалялся от Земли и приближался к Луне.
Когда "Аполлон-12" после трёх дней полёта приблизился к Луне астронавты сделали интересный снимок Луны. На этом снимке Луна видна в профиль (справа), если считать что с Земли мы всегда видим Луну анфас. Те моря и океаны Луны, которые мы привыкли видеть с Земли на этом снимке находятся в левой его части, а в правой части снимка видна часть обратной невидимой с Земли стороны Луны.
Третья телетрансляция, также отличного качества, началась 17 ноября в Т+62 час 52 мин полетного времени и продолжалась 56 мин. В ходе неё астронавты показали интерьер корабля, переход Конрада и Бина в лунный модуль, виды Земли и Луны с расстояния около 330 000 км от Земли.
Продолжение следует. Если у вас есть вопросы, замечания и пожелания пишите в комментариях, которые открыты для всех желающих. Автор очень ценит обратную связь с читателями.