Приветствую Вас мои космические друзья!
Сначала предыстория
В начале 1966 года НАСА и его подрядчики шли вперед к первым испытательным полетам реальных кораблей "Аполлон", в надежде совершить первый пилотируемый полет к концу года.
20 января 1966 года на ракетном полигоне Уайт-Сэндс в Нью-Мексико было успешно проведено последнее испытание на прерывание запуска, получившее обозначение A-004. Но в отличие от предыдущих подобных испытаний, в которых использовались шаблонные модели командного модуля "Аполлон", это был первый полет, в котором использовалось реальное летное оборудование — командный модуль CM-002 изготовленный компанией North American Aviation.
Об этом испытании на канале ранее выходила статья:
26 февраля 1966 года НАСА запустило командно-служебный модуль "Аполлон" (CSM) в свой первый испытательный полет в космос. Этот был также первый полет новой ракеты "Сатурн-IB". Миссия имела обозначение AS-201. Космический корабль CSM-009 стартовал в свой 37-минутный суборбитальный полет, который закончился успешным приводнением возвращаемой капсулы командного модуля корабля в Атлантическом океане.
Несмотря на то, что миссия под номером AS-201 выполнила все поставленные задачи, этот полет выявил ряд проблем с командно-служебным модулем "Аполлон", которые необходимо было решить, прежде чем стартует следующая миссия, получившая обозначение AS-202.
Чтобы не отставать от графика полетов, в апреле 1966 года представители НАСА объявили, что запустят следующую миссию по программе "Аполлон" под номером AS-203, не по графику. В отличие от других испытательных полетов по программе "Аполлон", в испытательном полете AS-203 должно было быть испытано только оборудование ракеты-носителя "Сатурн-IB". В результате, эта довольно странная испытательная миссия по программе "Аполлон", включала в себя только ракету "Сатурн-IB", без командно-служебного и лунного модулей.
Цели полета AS-203
Основным испытываемым оборудованием в полете "Аполлон" AS-203 была ракета "Сатурн-IB", которая также получила обозначение SA-203. Ракета-носитель "Сатурн-IB" была существенно улучшенной версией ракеты "Сатурн-I", которая первоначально была разработана командой инженеров во главе со знаменитым ракетчиком Вернером фон Брауном, в Центре космических полетов имени Маршалла НАСА (MSFC) в Хантсвилле.
Первая ступень этой новой ракеты, была построена компанией Chrysler и получила обозначение S-IB. Это была обновленная версия первой ступени S-I, ракеты "Сатурн-I" которая совершила десять успешных полетов в период между 1960 и 1965 годами, во время программы испытательных полетов. Как и ступень S-I, ступень S-IB состояла из восьми баков диаметром 1,8 метра, в которых размещались керосин и жидкий кислород. Носитель имел восемь модифицированных аэродинамических стабилизаторов, а также множество других изменений в аппаратном обеспечении. Первая S-IB была на 9 тонн легче чем ступень первая ступень ракеты "Сатурн-I" S-I. Она была оснащена восемью усовершенствованными двигателями Rocketdyne H-1, общая тяга которых была увеличена с 6683 до 7120 килоньютон (с 751 тонн силы до 800 тонн силы).
Безусловно, саму большому изменению при переходе от ракеты "Сатурн-I" к "Сатурну-IB" подверглась вторая ступень, которая была обозначена как S-IVB. Вторую ступень изготавливала компания Douglas Aircraft Company. Вместо шести ракетных двигателей фирмы Pratt & Whitney RL-10, стоявших на второй ступени "Сатурна-I", на новой ступень S-IVB был установлен один двигатель Rocketdyne J-2, который создавал тягу в 890 килоньютон (100 тонн силы). Топливную пару составляли жидкий водород и жидкий кислород.
Ракета "Сатурн-IB" имела увеличенную грузоподъемность, и могла выводить на околоземную орбиту командно-служебный и лунный модуль "Аполлон", во время первых испытательных полетов. Первые запуски "Сатурн-IB" также позволили провести летные испытания почти идентичной версии ступени S-IVB, которая будет использоваться в качестве третьей ступени ракеты "Сатурн-V", которая отправит первого человека на Луну.
К ступени S-IVB был пристыкован 2100-килограммовый кольцеобразный приборный блок (IU), который управлял ракетой во время ее полета.
Носитель "Сатурн-IB", без полезной нагрузки, имел высоту 43,2 метра и был способен вывести на низкую околоземную орбиту около 21 метрической тонны полезной нагрузки. Общая высота связки "Аполлон-Сатурн IB" составляла 68,3 метра, а взлетная масса — 598 тонн.
Целью миссии "Аполлон" AS-203 было испытание ракеты "Сатурн IB", а особенно второй ступени S-IVB. Основные цели включали в себя оценку второй ступени S-IVB и приборного блока IU в орбитальном полете. Поведение жидкого водорода внутри топливного бака ступени S-IVB можно было наблюдать с помощью двух телевизионных камер, для оценки его влияния на различные элементы конструкции бака. Также в реальном полете должен был испытываться ракетный двигатель J-2. На орбите Земли двигатель должен будет имитировать повторный запуск, который должен будет происходить во время полета лунной ракеты "Сатурн-V".
Поскольку для этого полета не требовался космический корабль «Аполлон», ракета была дополнена простым 1680-килограммовым аэродинамическим носовым обтекателем, который оставался прикрепленным к ракете в течение всей миссии. В дополнение к приборам для выполнения полета, в носовом обтекателе проводился эксперимент по исследованию поведения криогенного жидкого азота, для будущей разработки системы топливных элементов. Жидкий азот был выбран в качестве суррогата жидкого водорода, который обычно используется в топливных элементах, из-за его схожих свойств и безопасности при обращении.
Для того, чтобы еще больше облегчить "Сатурн-IB" и увеличить количество жидкого водорода, оставшегося в баке ступени после выхода на орбиту, вторая ступень на SA-203, обозначенная как S-IVB-203, содержала меньшее количество жидкого кислорода — 53,8 тонн вместо обычной нагрузки в 86,6 тонн. Это сократило время работы двигателя ступени с семи минут, до четырех минут и 50 секунд, гарантируя, что по крайней мере 8,4 тонны жидкого водорода останутся в ступени после того, как она достигнет орбиты.
Расчетная масса второй ступени, носового обтекателя и другого оборудования после их выхода на орбиту составила 26,55 тонн, включая остаточное топливо, что на то время делало ее самым тяжелым объектом, когда-либо запущенным на орбиту. На момент старта SA-203 ракета имела высоту 52,7 метра и стартовую массу 538 метрических тонн — это был самый легкий "Сатурн-IB", который когда-либо запускался.
Поскольку ступень S-IVB-200, используемая в этой миссии, отличалась по некоторым ключевым параметрам от модели S-IVB-500, которая должна была использоваться на "Сатурне-V", в ее конструкцию пришлось внести ряд изменений. Обе версии ступени S-IVB включали вспомогательную двигательную установку (APS) для управления креном при работе двигателя J-2 и для поддержания ее ориентации во время полета на орбите. APS состояла из пары модулей, защищенными аэродинамическими обтекателями в основании ступени, в которых размещались три двигателя тягой 670-ньютон, а также бак для самовоспламеняющегося топлива. APS на модели ступени S-IVB-500 была увеличена по сравнению с моделью S-IVB-200 для работы с более массивной полезной нагрузкой, и до 4 часов полета на опорной орбите вокруг Земли. Ступень также включала в себя пару двигателей мощностью 310 ньютонов, чтобы помочь удерживать топливо в баках ступени во время полета в невесомости.
Для обеспечения этой функции в миссии AS-203 ступень S-IVB-203 была оснащена парой обращенных назад сопел, которые вытесняли газообразный кислород, образовавшийся в результате испарения примерно 1700 килограммов остаточного кислорода в баке. 130 ньютонов тяги, создаваемой этой системой, в сочетании с 30 ньютонами силы от непрерывного выброса избыточного газообразного водорода обеспечивали достижение всех целей этой миссии, которая, как ожидалось, продлится около четырех витков.
Другой важной целью этой миссии, в поддержку разработки ракеты "Сатурн-V" был имитация перезапуска двигателя J-2. Этот запуск требовался для вывода "Аполлона" с его временной опорной орбиты на траекторию полета к Луне. Для этого испытания двигатель J-2 был оснащен системой охлаждения и рециркуляции, аналогичной той, что используется на модели ступени S-IVB-500. Эта система будет использовать криогенное топливо для предварительного охлаждения двигателя J-2 и связанных с ним систем в течение пяти минут перед зажиганием. Было решено, что в этом полете не будет предпринято никаких попыток повторного запуска J-2. Для этого потребовалось бы дополнительно 1,8 тонн жидкого кислорода, а также 1,4 тонны дополнительного оборудования, что поставило бы под угрозу выполнение других задач миссии.
Основываясь на опыте инженеров во время наземных испытаниях двигателя J-2, было решено, что испытание на перезапуск двигателя на орбите был бы не так полезен, как достижение других целей полета. Миссия AS-203 должна была закончиться целенаправленным нагнетанием избыточного давления в бак с жидким водородом до тех пор, пока его общая переборка с баком содержащим жидкий кислород не разрушится. Это было сделано для проверки результатов испытаний на отказы, проведенных на Земле. Естественно, никаких попыток возвращения какого-либо оборудования не планировалось.
Полет AS-203
Первым элементом носителя, который прибыл на мыс Кеннеди (ныне мыс Канаверал), была вторая ступень S-IVB-203, которая была доставлена 6 апреля 1966 года. Первая ступень ракеты "Сатурн-IB", с серийным номером S-IB-3, прибыла на барже 12 апреля. Первая ступень была была установлена на недавно модифицированной стартовой площадке "B", стартового комплекса LC-37, шесть дней спустя. За девять месяцев до этого данная стартовая площадка использовалась для последнего запуска ракеты "Сатурн-I".
Стартовая площадка комплекса LC-34, которая использовалась для более ранней миссии AS-201, с 4 марта 1966 года была занята ракетой "Сатурн-IB", которая предназначалась для миссии AS-202, поэтому она не могла быть использована для запуска миссии AS-203.
21 апреля к первой ступени была пристыкована вторая ступень S-IVB, за которой последовала стыковка с приборным модулем IU, и носовым обтекателем. С 25 апреля 1966 года, началась длинная серия предстартовых испытаний.
С завершением испытаний на летную готовность, с 28 июня начались операции по заправке первой ступени керосином для демонстрационных испытаний обратного отсчета. Первая часть этих испытаний была завершена 29 июня, а вторая к 1 июля. После завершения этого последнего ключевого предстартового испытания было принято решение продолжить обратный отсчет для запуска миссии в 9:00 утра следующего дня.
Обратный отсчет шел гладко до 8:45 утра по восточному поясному времени, когда за 15 минут до старта был объявлен перерыв. Это дало наземным диспетчерам время, чтобы выяснить что стало причиной сбоя передачи изображения, от одной из двух телевизионных камер, которые должны были наблюдать за жидким водородом в топливном баке второй ступени.
После задержки почти на полтора часа, проблема с телекамерой так и не была решена. Было принято решение продолжить обратный отсчет от отметки Т-15 минут, и запустить ракету только с одной рабочей камерой. После дополнительной двухминутной задержки всего за три минуты до старта для проверки состояния радара на станции слежения на Бермудских островах, ракета "Сатурн-IB" наконец оторвалась от земли в 10:53:17 утра по восточному поясному времени.
Обладая относительно небольшой стартовой массой, ракета разгонялась быстрее чем обычного, достигнув скорости 1 Маха на высоте в 6,67 километра всего за 51,6 секунду полета, что на 12,9 секунды быстрее, чем более раннем полете - SA-201. Первая ступень продолжала свою работу почти номинальном режиме, отделение второй ступени произошло всего на 0,8 секунды раньше, на 143,4 секунде после запуска.
После этого две телекамеры, которые снимали отделение ступени, были отброшены из отработанной первой ступени, но только одну из них смогли поднять из вод Атлантики. Вторая ступень также проработала без сбоев, отключение ее двигателя произошло вовремя. Теперь вторая ступень S-IVB-203, носила присвоенное ей международное обозначение присваиваемое спутникам- 1966-059A, и находилась на орбите параметром 185,4 на 189,3 километра с наклонением 32,0°, что было немного ниже планируемой 190-километровой круговой орбиты.
Во время первого витка единственная работающая телевизионная камера в верхней части топливного бака наблюдала за реакцией жидкого водорода, когда для оседания топлива в баке использовались различные комбинации вентиляции. Поведение криогенного жидкого водорода, а также его взаимодействие с различными элементами конструкции топливного бака соответствовало прогнозам.
При имитации повторного запуска двигателя J-2, проводилась проверка работы систем охлаждения и рециркуляции, которые будут использоваться на модели ступени S-IVB-500. Были достигнуты и другие планируемые цели испытаний, в том числе успешная эксплуатация приборного блока (IU) и вспомогательной двигательной установки (APS) которая проводилась на орбите впервые.
Эти успешные испытания ключевых систем второй ступени S-IVB, помогли повысить уверенность в правильном решении о первом полете ракеты "Сатурн-V" который был запланирован на 1967 год.
К началу четвертого витка почти непрерывная вентиляция выполнявшаяся для оседания остаточного топлива в ступени, подняла орбиту со190 до 216,9 километров. После успешного выполнения всех остальных задач миссии были начаты финальные испытания. Вентиляционные отверстия бака с жидким водородом были закрыты, в то же время все вентиляционные отверстия бака с жидким кислородом были открыты для снижения давления внутри него. По мере того, как жидкий водород кипел, увеличивался перепад давления на общей переборке между двумя баками. Примерно через шесть часов и 20 минут после старта, ближе к началу пятого витка, станция слежения в Космическом центре Кеннеди получила последние телеметрические данные от второй ступени S-IVB-203, после чего она вышла за пределы наблюдения. Две минуты спустя, когда ступень должна была наблюдаться Центром слежения НАСА на Тринидаде, радар обнаружил только облако обломков. Последующее изучение телеметрии подтвердило, что разрушение переборки и разрушение всей ступени S-IVB произошло примерно при том же перепаде давления, что и во время наземных испытаний.
Остатки разрушенной ступени S-IVB быстро сошли с орбиты над Карибским морем, что привело к завершению миссии AS-203. После успешного завершения полета AS-203 и достижения всех основных и второстепенных задач, усилия были сосредоточены на том, чтобы в августе 1966 года состоялся последний беспилотный испытательным полет космического корабля "Аполлон" перед началом пилотируемых полетов. Благодаря этому испытательному полету США стали еще на один шаг ближе к достижению своей цели по высадке человека на Луну.
Видео со старта данной миссии тут👇
Ну а на сегодня все. Спасибо за внимание.