Приветствую вас, мои космические друзья!
14 апреля 1964 года ракета-носитель "Атлас-D" стартовала в космическое пространство неся на борту полезную нагрузку в виде небольшой капсулы, которая служила для исследования условий входа в атмосферу Земли, в рамках исследовательского проекта FIRE. Целью данного проекта был сбор данных о входе капсулы космического аппарата в атмосферу Земли со скоростью, соответствующей скорости возвращения с Луны, которая составляет 10973 метра в секунду. Эти данные были необходимы для разработки теплозащитного экрана командного модуля космического корабля "Аполлон".
Проект был начат в 1961 году под управлением Исследовательского центра Лэнгли (LaRC). Руководством проекта занималось Управление перспективных исследований и технологий штаб-квартиры НАСА. Проект FIRE был сосредоточен главным образом на тестировании оснащенной приборами уменьшенной модели капсулы командного модуля "Аполлон" в аэродинамических трубах Исследовательского центра Лэнгли. Тем не менее инженеры понимали, что ничто не может заменить данные полученные в условиях реального космического полета.
Ракета "Атлас-D" вывела полезную нагрузку в виде так называемого высокоскоростного пакета, который имел длину в 4,2 метра, массой 1850 килограмм. Полезная нагрузка была выведена на баллистическую траекторию, которая пролегала над островом Вознесения где располагалась станция слежения за полетом ракет. Через пять минут после старта, был сброшен аэродинамический обтекатель, и высокоскоростной пакет отделился от основной ступени ракеты "Атлас-D". Затем двигатели системы управления ориентацией, сориентировали полезную нагрузку таким образом, чтобы она была направлена под небольшим углом к горизонту Земли.
Примерно через 21 минуту после отделения от основной ступени, на высоте 800 километров над Землей включились три небольших ракетных двигателя, чтобы раскрутить высокоскоростной пакет, обеспечив ему гироскопическую устойчивость. Через 6 секунд был запущен твердотопливного ракетный двигатель тягой 11 тонн-силы, который разгонял высокоскоростной пакет до скорости 11000 метров в секунду.
После этого, происходило отделение спускаемой капсулы, которая по своей форме напоминала командный модуль космического корабля "Аполлон". Через семь секунд капсула массой в 91 килограмм начинала вход в атмосферу на высоте 122 километра, на которой начинали проявляться аэродинамические эффекты.
Более 300 датчиков собирали данные о высокоскоростном входе в атмосферу Земли. Когда капсула достигла максимальной скорости в 11582 метров в секунду, ударная волна перед теплозащитным экраном достигла температуры около 11000° Цельсия, то есть примерно в два раза выше температуры поверхности Солнца.
Нагрев при входе в атмосферу образовал конус из ионизированного газа вокруг спускаемой капсулы, который блокировал радиосигналы. В течение этого периода, данные записывались на магнитной ленте, после чего они были переданы на Землю.
Через тридцать две минуты после старта, испытательная капсула приводнилась в Атлантическом океане, к юго-востоку от острова Вознесения, в 8000 километрах от мыса Кеннеди. Она не была предназначена для мягкой посадки.
13 месяцев спустя, 22 мая 1965 года космическое агентство НАСА провело второе испытание - FIRE II. Космический аппарат FIRE II получил прозвище "летающий термометр", потому как он передал более 100 000 показаний температуры до своего столкновения с поверхностью океана. После испытательного полета FIRE II инженеры были уверены, что они приблизились к пониманию эффектов входа космического аппарата в атмосферу Земли при его возвращении с Луны.
Более подробно о проекте FIRE читайте в статье:
В ходе беспилотных испытательных миссий "Аполлон-4" (состоявшейся в ноябре 1967 г.) и "Аполлон-6" (состоявшейся в апреле 1968 г.) были проведены полномасштабные испытания входа командного модуля «Аполлон» в атмосферу Земли. Во время пилотируемой миссии "Аполлон-8" в ходе которой второй пилотируемый космический корабль "Аполлон" совершил 10 витков вокруг Луны, вход в атмосферу нашей планеты произошел на скорости 10972 метров в секунду. Капсула космического корабля, вместе с экипажем на борту, благополучно приводнились в Тихом океане к юго-западу от Гавайских островов 27 декабря 1968 года.
14 апреля 1966 года инженеры компании Bellcomm, составили меморандум, в котором они предлагали провести испытания теплозащитного экрана перед пилотируемыми полетами на Марс и Венеру. Компания Bellcomm была создана в 1962 году в качестве подрядчика по планированию программы "Аполлон", но почти сразу же сфера ее деятельности была расширена практически на все космические программы космического агентства НАСА.
Так как Марс имеет эллиптическую орбиту вокруг Солнца, то пилотируемая космическая миссия по облету Красной планеты продолжительностью 1,5 года вернётся обратно к Земле со скоростью от 13716 до 18288 метров в секунду, в зависимости от того, где будет находится Марс во время пролёта пилотируемого космического аппарата. Космический аппарат участвующий в миссии по пролету Марса продолжительностью 2 года, вернется к Земли со скоростью от 13716 до 15849 метров в секунду. Миссия с посадкой на Марсе во время его противостояния с Землей, закончится возвращением к нашей планете со скоростью от 15240 до 21336 метров в секунду.
Венера, напротив, имеет почти круговую орбиту вокруг Солнца, поэтому все пилотируемые миссии по пролёту закончатся возвращением на Землю со скоростью 13716 метров в секунду. Все миссии с выходом космического корабля на круговую орбиту вокруг Венеры, вернуться обратно к Земле со скоростью от 13716 до 15240 метров в секунду. Пилотируемые миссии которые бы предполагали одновременный пролет мимо Венеры и Марса также вернулись бы к Земле со скоростью от 13716 до 15240 метров в секунду.
Инженеры пришли к выводу, что при скорости входа в атмосферу Земли свыше 15240 метров в секунду, данные, собранные в ходе испытательных полетов проекта FIRE, будут не применимы. Нагрев при входе в атмосферу будет происходить за счет других механизмов, и будет охватывать более широкий диапазон электромагнитного спектра. Это увеличило бы турбулентность и снизило бы эффективность абляционных теплозащитных экранов, которые применялись на капсулах космических кораблей "Аполлон". Фактически, при скоростях свыше 15240 метров в секунду, абляционное покрытие теплозащитного экрана способствовало бы турбулентности и дополнительному нагреву.
Инженеры Bellcomm признали, что тормозная двигательная установка космического аппарата может быть использована для замедления пилотируемой капсулы до более приемлемой скорости входа в атмосферу Земли. Однако они подсчитали, что замедление пилотируемой капсулы (которая быть создана на основе конструкции корабля "Аполлон"), летящей со скоростью 21336 метр в секунду до скорости в 15240 метров в секунду, удвоит массу марсианского космического корабля. Удвоение массы марсианского космического аппарата, в свою очередь, удвоит количество тяжелых ракет-носителей, необходимых для запуска компонентов и топлива на орбиту Земли.
Было отмечено, что наземные испытания предоставили некоторые данные о режимах и скоростях входа в атмосферу Земли, но инженеры уточнили, что проблема аэродинамического нагрева связана со сложным взаимодействием размера, формы и характеристик теплозащиты космического аппарата. Специалисты Bellcom подчеркнули, что никакие наземные испытания не заменят тестирование конкретных конфигураций и материалов в условиях реальных космических полетов.
Иженеры предложили добавить восемь спускаемых капсул с твердотопливными ракетными двигателями к одной из ракет-носителей "Сатурн-5", которая должна была стартовать в рамках программы Apollo Applications Program (AAP). Эта программа, по своей сути, была продолжением космической программы "Аполлон", и включала в себя ряд лунных миссий.
Восемь спускаемых капсул с твердотопливными ракетными двигателями, должны были размещаться в межступенчатом адаптере который соединял второю и третью ступень ракеты "Сатурн-5". Обычно при разделении ступеней межступенчатый адаптер оставался соединенным со второй ступенью, однако для подобного испытательного полета он должен был остаться соединенным с третьей ступенью ракеты "Сатурн-5".
Каждая спускаемая капсула вместе со своим твердотопливным двигателем должна была быть установлена на отдельном вращающемся барабане, который будет раскручивать ее перед отделением, для обеспечения гироскопической устойчивости.
В рамках миссии, ракета-носитель также должна была нести командно-служебный модуль "Аполлон", и небольшую лунную орбитальную лабораторию (LM Lab), созданную на основе лунного модуля "Аполлон". Третья ступень должна была вывести командно-служебный модуль, лунную орбитальную лабораторию, а также межступенчатый адаптер с восемью спускаемыми капсулами, на высокую эллиптическую околоземную орбиту.
После выключения двигателя третьей ступени экипаж должен был отстыковать командно-служебный модуль, а затем состыковать его с орбитальной лабораторией. После ее извлечения, экипаж должен был запустить маршевый двигатель космического корабля, чтобы выйти на траекторию полета к Луне. Через несколько дней, экипаж должен был вывести свой космический корабль, с пристыкованной к нему лунной орбитальной лабораторией, на орбиту вокруг Луны.
Тем временем в третьей ступени ракеты-носителя "Сатурн-5" должно было остаться около 14 тонн топлива. Через 12 часов после старта третья ступень должна была достигнуть максимальной высоты над поверхностью Земли. Сначала должен был быть запущен ракетный двигатель J-2 для того чтобы разогнать третью ступень до скорости около 12527 метров в секунду. После выключения двигателя третьей ступени, спускаемые капсулы должны были быть раскручены и отделены от межступенчатого адаптера. Затем должен были быть запущены твердотопливный двигатели каждой из капсул для их дальнейшего ускорения.
Твердотопливный двигатель "Антарес II-A5" проекта FIRE. мог увеличить скорость спускаемой капсулы массой 4,5 килограмм до скорости в 17099 метров в секунду. Он также мог разогнать капсулу массой 90 килограмм до скорости 14782 метров в секунду. В свою очередь твердотопливный двигатель TE-364, подобный тому, что использовался для торможения лунных зондов "Сервейер" во время спуска на лунную поверхность, мог бы разогнать капсулу массой 4,5 килограмм до скорости 18288 метров в секунду, а капсулу массой 90 килограмм до скорости 16306 метров в секунду.
Но к сожалению проект FIRE не имел продолжения, а космическая программа Apollo Applications Program была фактически отменена, из-за проблем с финансированием.
Ну а на сегодня у меня всё. Спасибо за внимание!