Сказать, что обстановка в НАСА перед полетом "Аполлона-14" была нервозной - значит ничего не сказать. Она была откровенно критической. 1970 год закончился для НАСА очень плохо. Сначала - авария корабля "Аполлон-13" в апреле, потом - успехи советских автоматических станций в сентябре ("Луна-16") и ноябре ("Луна-17", "Луноход-1") поставили организацию под огонь общественной критики в связи с дороговизной программы (ведь СССР сделал что-то подобное с помощью автоматов и намного дешевле) и наличием откровенного риска в её осуществлении (все сознавали, что только счастливый случай - авария произошла на пути к Луне, а не наоборот - спасла экипаж "Аполлона-13" от неминуемой гибели). Откровенно встал вопрос о завершении программы или, по крайней мере, о её существенном сокращении. В сентябре 1970 года жертвами этого процесса стали полеты кораблей "Аполлон-18" и "Аполлон-19", которые были отменены.
Та же участь грозила в начале и всем остальным полетам, но... командиром миссии "Аполлон-14" был назначен Алан Шепард, "железный Большой Ал", имевший вход в высшие сферы и сделавший все, чтобы этот полет состоялся. А вот от того, как он пройдет, действительно зависело - имеет ли будущее программа американских лунных полетов. Любая осечка полета могла бы поставить крест на всей программе.
Задачи полета.
Как я уже писал в одной из предыдущих статей, все полеты по плану полетов программы "Аполлон" обозначались соответствующей буквой. Если полет "Аполлона-11" (первая лунная экспедиция) обозначался, как миссия G, то уже второй полет на Луну ("Аполлон-12") имел обозначение миссия Н (двухдневное пребывание на Луне). Полет корабля "Аполлон-14" также относился к миссии H (это был последний полет в рамках этой миссии) и предполагал более широкий спектр исследований по сравнению с "Аполлоном-12".
Основными задачами полета космического корабля "Аполлон-14" являлись:
1. Посадка на Луну примерно в 50 км к северу от кратера Фра Мауро (место, на которое должен был совершить посадку корабль "Аполлон-13"). До аварийного полета "Аполлона-13" предполагалось, что корабль "Аполлон-14" доставит астронавтов в район кратера Литтров, однако после аварии было принято решение сажать новую экспедицию в район кратера Фра Мауро, представлявшего больший научный интерес. Все дело в том, что район кратера Фра Мауро материковый. Предыдущие лунные экспедиции совершили посадки в морских районах (Море Спокойствия и Океан Бурь). Сравнение результатов исследований морских и материковых районов было очень важно для науки. Кроме того в районе Фра Мауро предполагалось найти древние породы, выброшенные с глубины примерно 150 км при возникновении Моря Дождей. Интерес к району кратера Фра Мауро возрос ещё больше после того, как было обнаружено, что в этом районе регулярно возникают сейсмические колебания при прохождении Луной перигея. Эти колебания зарегистрировал сейсмометр, установленный астронавтами "Аполлона-12" в Океане Бурь, примерно в 200 км от кратера Фра Мауро.
2. Отработка техники посадки лунного модуля в пересеченном материковом районе Луны.
3. Установка на Луне комплекта приборов ALSEP №3, в который входили сейсмометр, геофоны, пусковые устройства с гранатами, детектор ионов, ионизационный манометр и прибор для регистрации заряженных частиц. Предусматривалась также установка на Луне двух приборов, не входящих в этот комплект: ловушки ядер атомов инертных газов в солнечном ветре и отражателя лазерного излучения.
4. Сбор образцов лунных пород. Астронавты должны были собрать аварийный, основной и документированный комплекты образцов. В частности, они должны были подняться на склон кратера Коун и отколоть образцы от крупных камней на краю кратера. Предусматривалось, кроме того, взятие проб с глубины до 1,2 метра, а также рытье траншей (длина 1,2 м, глубина 0,6 м) для изучения стратификации (разделение толщи грунта на слои для изучения).
5. Исследование локальных магнитных полей с помощью портативного магнитометра, перевозимого вместе с другим оборудованием на специальной тележке МЕТ.
6. Фотографирование и киносъемка во время выходов на поверхность Луны. В частности предполагалось фотографирование кратера Коун после подъема на его край. Киносъемку во время выходов предыдущие лунные экспедиции не производили (только фотосъемку).
7. Фотографирование Луны с селеноцентрической орбиты из командного отсека корабля "Аполлон-14". В отличие от предыдущих полетов, основной блок корабля, как и лунный модуль, должен был быть переведен на орбиту с высотой переселения 15-20 км. Это позволило бы вести съемку некоторых районов Луны с более близкого расстояния (15-20 км вместо 110 км) и обеспечить на порядок лучшее разрешение.
8. Фотографирование противосияния (отражения солнечного света сонмом пылевых частиц, находящихся на одной линии с Солнцем и Луной в дальней части пылевого облака) и, если удастся, комет с селеноцентрической орбиты.
9. Радиозондирование поверхности Луны с целью определения её электромагнитных характеристик. Астронавт в командном блоке должен облучать поверхность Луны с использованием передатчика метрового и сантиметрового диапазона. На Земле при этом регистрируется излучение, отраженное от Луны, и по его интенсивности определяются электромагнитные свойства поверхности, пересеченность рельефа, форма и геологическая структура. Сигналы сантиметрового диапазона отражаются от самой поверхности, а сигналы метрового - от подповерхностного слоя скальных пород.
10. Изучение влияния аномалий гравитационного поля Луны на селеноцентрическую орбиту, в первую очередь на орбиту с низким переселением. С этой целью были запланированы траекторные измерения, в которых должен участвовать астронавт, находящийся в командном модуле на селеноцентрической орбите..
11. Проведение телевизионных сеансов с борта корабля и с поверхности Луны с помощью камер цветного телевидения фирмы Westinghouse Electric.
12. Проведение так называемых технологических экспериментов (электрофорез биологических соединений в жидкой среде, изучение теплопередачи, исследование поведения жидкости при перекачивании, изучение процесса литья) в состоянии невесомости с одновременным проведением сеанса телевидения с борта.
13. Изучение фосфенов (зрительных ощущений, "вспышек"), которые "наблюдали" с закрытыми глазами астронавты кораблей "Аполлон-11" и "Аполлон-12" на трассах "Земля-Луна" и "Луна-Земля". Они сообщали о "точечных" фосфенах и о фосфенах в виде разряда молнии.
14. Испытания системы жизнеобеспечения в условиях повышенного расхода кислорода, что потребуется в дальнейших миссиях серии J, когда астронавты будут совершать выход в открытый космос для извлечения отснятой пленки. Для этого эксперимента будет открываться отверстие в люке командного модуля и происходить стравливание кислорода за борт.
15. Организация падения на Луну последней ступени ракеты носителя "Сатурн-5" (ракеты S-4В-509) с регистрацией на Земле сейсмических колебаний, вызванных этим падением.
16. Организация падения на Луну использованной взлетной ступени лунного модуля. Сейсмические колебания, вызванные падением, должны были регистрироваться сейсмометром, установленным астронавтами "Аполлона-12". а также сейсмометром, который должны установить астронавты "Аполлона-14". Расчетное место падения должно находиться на расстоянии 63 км от расчетного места установки второго сейсмометра.
17. Программа полета корабля "Аполлон-14" впервые предусматривала встречу лунного модуля и основного блока корабля на первом витке менее чем через 2 часа после старта с Луны. При этом не планировался использованный ранее предварительный вывод на "ко-эллиптическую орбиту". Маневры на завершающем этапе сближения должны были начаться, когда взлетная ступень на первом витке селеноцентрической орбиты оказывается в определенном положении относительно основного блока корабля (на 24 км ниже его и на 47 км позади по полету).
"Аполлон-14" - корабль и экипаж.
Корабль включал в себя основной блок, состоящий из командного и служебного модулей (образец 110) и лунный модуль (образец LM-8). Для основного блока астронавты выбрали позывной "Китти Хок" (место, где совершили свой первый полет на самолете братья Райт), для лунного модуля - "Антарес" (звезда в созвездии Скорпиона, которую астронавты должны были наблюдать во время посадки на Луну).
Вес корабля составлял 44,5 т (командный модуль 5,8 т, служебный модуль 23,4 т, лунный модуль 15,3 т) Для запуска использовалась ракета-носитель "Сатурн-5" AS-509.
Основной экипаж миссии:
Алан Шепард - командир.
Стюарт Руса - пилот командного модуля.
Эдгар Митчелл - пилот лунного модуля.
Дублирующий экипаж миссии:
Юджин Сернан - командир.
Рональд Эванс - пилот командного модуля.
Джо Энгл - пилот лунного модуля.
В основном экипаже только Алан Шепард (на тот момент самый возрастной действующий астронавт - 47 лет) имел опыт космического полета, да и тот ограничивался 15-минутами по суборбитальной траектории.
Будучи первым американцем, совершившим полет в космос, Шепард никогда не был доволен своим статусом "неполного астронавта" и готовился к следующим космическим полетам. Однако полет "Меркурий-Атлас-10", назначенный на октябрь 1963 года был отменён. В 1965 году Шепард должен был лететь на первом пилотируемом корабле "Джемини" (вместе с Томасом Стаффордом), Однако, в начале 1964 года врачи обнаружили у него болезнь Меньера (болезнь уха, нарушающая работу вестибулярного аппарата), что привело к его отстранению от полётов практически до конца 60-х годов. Место планировавшегося экипажа "Джемини-3" тогда заняли Вирджил Гриссом и Джон Янг. После успешной операции на ушной полости и восстановления лётного статуса Шепард вернулся к активной подготовке к новым полётам. Именно экипаж Шепарда должен был первоначально лететь на "Аполлоне" с несчастливым номером 13. Однако Шепард не успел полностью восстановиться после операции и место его экипажа занял экипаж Ловелла. Так экипаж Шепарда попал на миссию "Аполлон-14".
Поскольку два остальных астронавта основного экипажа вообще не имели полетного опыта, то с учетом 15-минутного полета Шепарда этот экипаж вообще имел самый минимальный полетный опыт.
Из книги "Мировая пилотируемая космонавтика" 2005 год:
Стюарт Руса добыл себе место в основном экипаже блестящей работой на поддержке "Аполлона-9". До НАСА Стю служил в специальной эскадрилье истребителей -бомбардировщиков, задачей которой был сброс ядерных бомб. На такую работу робких не берут, но и ему Шепард всегда казался личностью таинственной и устрашающей: "лорд Неприступность" выглядел стройным, прямым и как-то поособому прочно стоящим на ногах. На него нельзя было повлиять, "да" или "нет" Шепарда произносились однажды и навсегда.
Но "робость" Стю прошла на первых же тренировках. Шепард готовился так, словно "Аполлон", да и само НАСА, были придуманы для него и его экипажа. Ал верил в свою команду и не боялся отдавать многие вопросы "на разбор" новичкам.
Что касается Эда Митчелла, то лучших пилотов лунных модулей, чем он и Фред Хейз, в НАСА не было. Они вместе с инженерами Grumman строили и испытывали модуль и могли летать на нем в одиночку, с завязанными глазами. В дни и ночи "13-го» Эд пять суток почти без сна провел в тренажере лунного модуля. Стю и Ал тоже падали с ног в "команде тигров", потому что в космосе должны были быть они, а не Ловелл и его парни.
Вот такими были эти люди, на плечи которых взвалили задачу спасти программу "Аполлон".
Предстартовая подготовка, старт, выведение на геоцентрическую орбиту, второй старт в направлении Луны.
Ракета-носитель "Сатурн-5" AS-509 с кораблем "Аполлон-14" была вывезена из здания вертикальной сборки 9 ноября 1970 года и с помощью гусеничного транспортера доставлена на стартовую площадку А комплекса №39 на мысе Кеннеди.
В декабре 1970 года была обнаружена неполадка в бортовом компьютере командного модуля и в одном из переключателей, а также трещина в сварном шве кислородного бачка. Эти неполадки были устранены, и подготовка к запуску возобновилась. В ходе имитации запуска в середине января 1971 года отказала автоматическая система контроля заправки третьей ступени ракеты-носителя жидким кислородом. После 4,5-часовой задержки заправка возобновилась с использованием ручной системы контроля. По заявлению представителей НАСА после этого подготовка протекала более гладко, чем у всех остальных кораблей "Аполлон", исключая корабль "Аполлон-8".
Завершающий этап предстартовой подготовки начался в 6 часов 30 января 1971 года с состояния 28-часовой готовности.
Рабочий день астронавтов в день запуска 31 января 1971 года начался с традиционного завтрака (несмотря на частичный карантин астронавтов перед запуском), после чего они надели скафандры и подготовились к переезду на стартовую площадку.
Астронавтов доставили на стартовую площадку в Т-2 час 53 мин (Т - время старта), в Т-2 час 22 мин они заняли свои места в кабине корабля.
На мысе Кеннеди было аккредитовано 2089 журналистов (меньше, чем при старте корабля "Аполлон-11", но значительно больше, чем при старте корабля "Аполлон-13"). Отмечалось, что при первом старте Шепарда 5 мая 1961 года на мысе Канаверал собралось только 440 журналистов. Среди почетных гостей при запуске корабля "Аполлон-14" присутствовали вице-президент США Спиро Агню, наследник испанского престола с супругой, астронавт Нил Армстронг и несколько министров.
Метеорологические условия в районе мыса Кеннеди к расчетному моменту старта начали ухудшаться: к мысу Кеннеди подошел грозовой фронт, а по новой инструкции (все помнили старт корабля "Аполлон-12") запуск в таких условиях был запрещен. В итоге, ракета с кораблем стартовала в 21 час 03 мин 04 сек (Т+0) с 40-минутной задержкой.
Последняя ступень ракеты-носителя с кораблем "Аполлон-14" вышла на орбиту с высотой перигея 186 км и высотой апогея 192 км, близкую к расчетной.
В течение следующих двух с половиной часов Шепард, Руса и Митчелл проверяли состояние своего космического корабля, после чего находящийся на связи с астронавтами Гордон Фуллертон (будущий астронавт НАСА) обратился к ним: “Вы отправляетесь на Луну. Приступайте к запуску”. Шепард ответил: “Понял, приступаю к запуску”, - оба они имели в виду транслунный запуск с геоцентрической орбиты в сторону Луны.
В Т+2 час 28 мин 49 сек после примерно полутора витков по геоцентрической орбите был произведен второй старт: двигатель последней ступени ракеты-носителя был включен вторично, проработал 5 мин 52 сек, довел скорость до 10 833 м/сек и перевел ступень с кораблем на траекторию полета к Луне. Расчеты показали, что следуя по этой траектории (траектории свободного возвращения) без коррекции, корабль облетит Луну на расстоянии 3900 км.
Первые серьезные неполадки на пути к Луне.
В Т+3 час 03 мин начались операции по перестроению отсеков. Обычно они занимаю около 25 мин, но при полете "Аполлона-14" потребовали более двух часов, так как стыковка основного блока корабля с лунным модулем, находящимся на последней ступени ракеты-носителя, удалась только с шестой попытки (в предыдущих полетах все перестыковки удавались с первой попытки). Началось все с отделения основного блока корабля от третьей ступени ракеты-носителя в которой, укрытый четырехслойным адаптером, находился лунный модуль. Панели адаптера раскрылись, как лепестки цветка, и были сброшены, а основной модуль, отойдя на небольшое расстояние от третьей ступени развернулся на 180 градусов и приготовился к стыковке. Управлял основным блоком корабля астронавт Руса.
Первая попытка была произведена в Т+3 час 14 мин, когда корабль находился примерно на расстоянии 12 000 км от Земли. Относительная скорость основного блока и лунного модуля составляла 0,006 м/сек. Головка стыковочного штыря попала в приемный конус и ударилась о его стенку примерно в 2,5 - 5,0 см от отверстия, куда она должна была войти (диаметр отверстия 7,6 см), однако в отверстие не прошла. Руса отвел основной блок корабля и на стенке приемного конуса увидел царапины от защелок, что показывало, что они не утапливались. Три фиксатора на конце зонда не сработали для обеспечения первоначальной мягкой стыковки.
Активная часть стыковочного механизма – это демпфирующе-центрующее устройство, штырь с распорами и амортизаторами, установленный по оси люка-лаза командного модуля. На лунном модуле стоит пассивная часть механизма – коническая крышка с отверстием на дне для замков на головке штыря. Эти замки производят начальный захват, и амортизаторы подавляют взаимное движение двух кораблей. Затем штырь втягивается до срабатывания 12 основных замков, которые фиксируют ответные части констукции командного и лунного модулей и обеспечивают герметичность стыка.
Руса произвел ещё четыре попытки стыковки, но безуспешно (в четвертый раз время работы двигателей "на прижим" увеличили до 6 секунд). Инженеры ЦУПа подключились к устранению неполадки, доставив в помещение модель зонда стыковочной системы. Однако модель сработала штатно - все защелки защелкнулись.
T+04 час 32 мин – пятая попытка по штатной циклограмме. Не работает! Создалась достаточно сложная ситуация. Стыковку необходимо было произвести в течение 18 часов. На это время был рассчитан ресурс батарей на последней ступени, обеспечивающих электропитание системы стабилизации ступени. Если бы стыковка не удалась, то вторая подряд лунная экспедиция окончилась бы неудачей, что могло самым неблагоприятным образом отразиться на программе пилотируемых полетов на Луну в целом.
Шепард предложил разгерметизировать кабину, открыть люк и вылезти в тунель-лаз для осмотра головки штыря. Однако астронавтам пока не разрешили прибегнуть к этому опасному способу, а рекомендовали сделать ещё одну попытку стыковки, но при этом втянуть стыковочный штырь и обеспечить непосредственный контакт корпусов командного и лунного модулей, чтобы автоматические захваты попали в гнезда. Стыковка с соблюдением такой процедуры увенчалась успехом (в Т+5 час 03 мин), все 12 автоматических захватов попали в гнезда, причем, по некоторым данным, и защелки сработали нормально.
В течение всех этих операций проводился телевизионный сеанс с борта корабля. Он должен был длиться 25 мин, но фактически продолжался 1 час 53 мин, правда в коммерческую сеть изображения поступали лишь частично.
После осуществления стыковки астронавты наполнили туннели-лазы кислородом, открыли люк из командного отсека, вышли в туннель-лаз, демонтировали стыковочный штырь и внесли его в кабину для осмотра. При этом они показывали штырь по телевидению наземным специалистам. Осмотр показал, что защелки штыря работают нормально, и наблюдавшиеся неполадки повториться не могут. В противном случае пришлось бы отказаться от посадки на Луну, поскольку инструкцией запрещается разделение лунного модуля и основного блока корабля при неисправном стыковочном узле.
Если бы при стыковке стартовавшей с Луны взлетной ступени лунного модуля с основным блоком на селеноцентрической орбите произошла бы такая же неполадка, как во время перестроения отсеков, то стыковка путем непосредственного контакта корпусов была бы невозможна, поскольку взлетная ступень имеет очень небольшую массу в отличие от связки лунный модуль-третья ступень. Она бы просто отскочила при ударе до того, как автоматические захваты попали в гнезда. Это означало бы, что на селеноцентрической орбите астронавтам пришлось бы совершать аварийный переход через открытый космос (на этот случай и на взлетной ступени и на основном блоке корабля были предусмотрены поручни). Однако такой переход был весьма опасен, кроме того астронавты не смогли бы перенести с собой все взятые с Луны образцы.
Специалисты посчитали, что утапливанию защелок при первых пяти попытках стыковки во время перестроения отсеков мешало попавшее в них инородное тело (возможно замерзшая вода или грязь), которое перед последней попыткой выпало. Повторное возникновение таких неполадок посчитали исключенным, и в Т+24 час 17 мин руководители полета официально заявили, что состояние стыковочного штыря не препятствует посадке на Луну.
По завершению стыковки астронавты отделили корабль от последней ступени, и в Т+6 час 19 мин была проведена коррекция траектории отделившейся ступени для обеспечения её падения на Луну. После отделения и коррекции ступень двигалась по траектории на расстоянии нескольких тысяч километров от корабля и вращалась относительно поперечной оси, делая один оборот за 4,5 мин. Астронавту Русе позже удалось сфотографировать ступень. когда она была на удалении примерно 45 000 км от корабля.
На этом первая серьезная неполадка на пути к Луне была преодолена, а программа лунных полетов "Аполлон" получила шанс на продолжение.
Полет по трассе "Земля-Луна".
Затянувшиеся операции по перестроению отсеков заставили отложить период отдыха астронавтов. Они провели без сна почти сутки. Поэтому на следующие сутки им разрешили дополнительный час отдыха, но астронавты спали в среднем всего по 5 часов.
От первой коррекции, предусмотренной в Т+11 час 30 мин решено было отказаться, вторую (обязательную) провели в Т+30 час 36 мин. Маршевый двигатель корабля проработал 10,3 сек и обеспечил приращение скорости 22 м/сек. В результате этой коррекции корабль перешел с траектории свободного возвращения на гибридную траекторию, обеспечивающую прохождение на расстоянии 124 км от Луны, а также компенсацию 40-минутной задержки на старте. Двигаясь по гибридной траектории, корабль должен был достигнуть 4 февраля в 07 час 01 мин (как предусматривалось первоначальной программой) точки у Луны, где производится включение маршевого двигателя на торможение для вывода его на селеноцентрическую орбиту. Чтобы можно было пользоваться первоначальным полетным заданием, после второй коррекции часы на борту и в ЦУПе были переведены на 40 мин 2,9 сек вперед. Во вторые сутки полета, помимо коррекции, астронавты произвели запланированные навигационные наблюдения. После утомительных операций первого дня и плохого сна астронавты дремали и почти не вели переговоров с Землей, заслужив название "самого молчаливого экипажа". Во второй период отдыха Шепард спал 5 часов, Митчелл - 6,5 час и Руса - 7 час.
На третьи сутки полета была запланирована третья коррекция траектории и проверка бортовых систем лунного модуля. От третьей коррекции сочли возможным отказаться, что позволило компенсировать перерасход топлива вспомогательных двигателей во время многократных попыток стыковки. Во время перехода в лунный модуль был проведен телевизионный сеанс Он продолжался 47 мин и был прерван из-за неисправности наземного оборудования. Во время сеанса был показан процесс перехода астронавтов в лунный модуль и внутренний вид кабины модуля.
Шепард предложил показать ещё раз стыковочный штырь, поскольку астронавтов не оставляло беспокойство, что при стыковке на селеноцентрической орбите могут снова возникнуть неполадки, но руководители полета заявили, что повторно демонстрировать штырь нет необходимости, и что они уверены в его исправности. Проверка бортовых систем лунного модуля продолжалась более двух часов. Запланированное на эти сутки визуальное (с помощью биноклей) наблюдение астронавтами запуска связного спутника "НАТО-II" не состоялось из-за ориентации корабля, не позволившей наблюдать Землю.
Обработка телеметрической информации показала, что одна из двух батарей взлетной ступени лунного модуля обеспечивала напряжение на 0,3 В меньше номинального (37 В). Если бы падение напряжения продолжилось, то по инструкции посадка на Луну была бы отменена. Решили подождать, будет ли падение продолжаться, а пока провели очередную четвертую коррекцию в Т+77 час 38 мин. Двигаясь по скорректированной траектории, корабль проходил на расстоянии 111 км от Луны. В Т+78 час 07 мин астронавты перешли в лунный модуль и пробыли в нем около двух часов. Проверка показала, что напряжение батареи действительно на 0,3 В меньше, но дальнейшего падения напряжения не происходит. Из этого был сделан вывод, что неисправен только один элемент батареи. А поскольку таких батарей на лунном модуле было две (одна запасная) и выход из строя одного элемента опасности не представляет, то руководители полета приняли решение не отказываться от посадки на Луну (уже второе за этот полет).
На трассе "Земля-Луна" наблюдались и другие, но менее существенные неполадки: закрутку корабля удалось осуществить только со второй попытки, случайно открылся клапан в системе сброса отходов за борт и через него вытекал кислород.
При полете к Луне астронавты производили регистрацию фосфенов. Эти явления были настолько интенсивными. что Руса регистрировал их сразу же после того, как переставал светить себе в глаза фонариком. Астронавты различали "звезды", "полосы" и "пучки". Шепард сообщил, что фосфены возникают нерегулярно и имеют характер ливней.
На трассе "Земля-Луна" было также проведено фотографирование процесса рассеивания сбрасываемой за борт воды. Это было произведено с целью проверки: не окажет ли сбрасываемая вода негативного воздействия на оборудование, которое предполагалось установить на последующих миссиях снаружи модуля.
Продолжение следует. Если у вас есть вопросы, замечания и пожелания пишите в комментариях, которые открыты для всех желающих. Несогласие с
доводами автора не запрещается при соблюдении элементарных правил
вежливости и отсутствии голословных заявлений своей позиции.