Испытательный комплекс B2 Mississippi Test Facility в процессе размещения первой ступени ракеты Saturn V для испытаний блока двигателей F-1. NASA
В Mississippi Test Facility возвели все необходимые стенды для испытания двигателей и ступеней ракеты Saturn V, включая самую мощную – первую. Именно возможность провести на земле испытания всех компонентов ракеты и стала гарантией надежности ее будущих пусков. В отличие от NASA, в Советском Союзе отказались от дорогостоящего и длительного строительства испытательного стенда для первой ступени ракеты Н-1 с целью экономии времени и средств и сокращения отставания в лунной гонке. И это решение оказалось роковым для исхода всей гонки – все четыре испытательных пуска Н-1 закончились аварией первой ступени.
После завершения лунной программы США испытательную базу Mississippi Test Facility перестроили под программу Space Shuttle. Там испытывали как отдельные кислород-водородные двигатели RS-25 тягой 189 т, так и полный блок из трех RS-25, т. е. главную двигательную установку шаттла.
Позже там проводились испытания самого мощного кислород-водородного двигателя RS-68 тягой 319 т, который применяется в ракете Delta IV, в том числе в Delta IV Heavy.
Новая лунная программа США Artemis также требует испытаний. В ближайшие годы в Центре Стенниса ожидается проверка двигательной установки первой ступени, состоящей из четырех двигателей RS-25 для сверхтяжелой ракеты SLS. Там же проводятся испытания и сравнительно малых ракетных двигателей, в том числе – частных космических компаний.
Важной частью наследия лунной программы Apollo стала долговременная орбитальная станция Skylab. К ее созданию начали готовиться еще в конце 1960-х годов, на случай, если развития лунной программы не будет и NASA не получит средств на возведение долговременной обитаемой лунной базы. NASA пришлось даже сократить число лунных полетов, которые завершились полетом Apollo 17, хотя ожидалось еще не менее трех. Когда стало ясно, что несколько ракет Saturn V останутся без работы, создатели ракеты предложили другие способы ее применения на околоземной орбите. Оригинальной идеей стал проект переделки верхней ступени Saturn V в околоземную долговременную орбитальную станцию.
Рисунок станции Skylab с установленным дополнительным теплоизолирующим щитом. NASA
Съемка поверхности Солнца в различных диапазонах излучения, проведенная со станции Skylab. NASA
Станция Skylab массой 77 т стартовала в 1973 году и приняла на борту три экспедиции по три человека в течение одного года. Длительность первой и второй экспедиций составила 28 и 60 суток соответственно, а третья экспедиция продолжалась в течение 84 суток, и каждая была рекордной на момент проведения. Рекорд длительности полета экипажа Skylab побили через четыре года советские космонавты на станции «Салют-6». В американской космонавтике рекорд длительности полета был побит только в 1990-е годы, когда астронавты начали участвовать в длительных полетах на российской станции «Мир».
Skylab оказала важное влияние на развитие пилотируемой космонавтики – продемонстрировала доступный на тот момент предел длительности пилотируемых полетов. Кроме того, американская станция показала потенциал пилотируемой космонавтики для проведения научных и инженерных исследований в условиях микрогравитации на низкой околоземной орбите. На Skylab проводили эксперименты, наблюдали поверхность Земли и Солнце.
Для астрономии Skylab послужила в качестве базы для солнечного телескопа. Установка Apollo Telescope Mount позволила наблюдать Солнце в широком диапазоне длин волн электромагнитного излучения – от видимого до рентгеновского. Такие наблюдения невозможно вести с Земли из-за поглощения рентгеновских лучей атмосферой. Телескоп снимал на фотопленку, которую приходилось заменять, для чего астронавты совершали выходы в открытый космос. За время работы Skylab удалось получить и доставить на Землю более 150 000 снимков.
Астрономия и съемка Земли не единственная научная деятельность на Skylab. Астронавты проводили инженерные, медицинские и биологические эксперименты. Серия экспериментов проведена для изучения влияния невесомости на поведение жидкостей и металлов: опробовали пайку, плавление, сварку. Ряд исследований провели по студенческим проектам: например, в образовательном эксперименте на орбиту слетал паук, и астронавты следили за его попытками плести паутину.
Завершающим этапом программы Apollo стал уникальный в своем роде околоземный полет корабля для стыковки с советским космическим кораблем «Союз». Программа Apollo – Soyuz Test Project (ASTP) в 1975 году стала важным достижением мировой космонавтики в условиях противостояния двух мировых сверхдержав – США и СССР. Космическое объединение и совместная работа на орбите показали, что даже самые яростные противники на Земле могут пожать друг другу руки в космосе, работать сообща и обмениваться опытом в мирных целях.
Корабль Apollo с переходным отсеком и андрогинно-периферийным стыковочным узлом. NASA
В технической реализации проекта «Союз» – «Аполлон» главная сложность состояла в стыковке двух кораблей с разным типом атмосферы. На Apollo дышали кислородом под давлением 0,3 атмосферы, а на «Союзе» – воздухом при нормальном атмосферном давлении. Потребовалось создание переходного отсека. Стыковочным узлом занялась советская сторона. Используемые ранее в обеих странах системы стыковки по принципу «штырь – конус» не подходили для ASTP, поэтому советские конструкторы разработали новый тип: андрогинно-периферийный стыковочный узел АПАС-75.
Во время полета корабли проводили маневрирование на орбите для изучения процессов полета и даже научных целей – искусственного затмения. Используя корабль Apollo в качестве коронографа, советские космонавты снимали солнечную корону, пока американский корабль создавал тень, закрывая солнце.
Наиболее значимым техническим результатом ASTP стала конструкция стыковочного узла АПАС-75. Впоследствии на его основе были созданы узлы, обеспечившие стыковку американских кораблей Space Shuttle и российской станции «Мир». Затем новое поколение стыковочных узлов такого типа обеспечивало стыковку шаттлов и Международной космической станции. Часть компонентов современной американской стыковочной системы IDA, применяемой на кораблях Dragon и Starliner, также производится в России на основе технологии АПАС.
Взаимодействие двух крупнейших космических организаций непосредственно после полета «Союз» – «Аполлон» не продолжилось из-за изменения политического фона. К 1980-м годам снова наступило охлаждение отношений между странами. Зато спустя двадцать лет после первого парного полета началась новая совместная программа «Шаттл» – «Мир», в рамках которой космические челноки совершали полеты к российской станции, а американские астронавты участвовали в длительных миссиях в составе ее экипажей. Впоследствии эта работа стала основой создания Международной космической станции.
Создание сверхтяжелой ракеты и межпланетного корабля, каких никогда не бывало в истории человечества, потребовало особых средств для транспортировки. Самые большие компоненты ракеты Saturn V – первая и вторая ступени – транспортировались от места производства до места испытания, а потом к месту окончательной сборки ракеты водным транспортом – на баржах. Железная дорога не всегда подходила, так как многие грузы NASA выходили за пределы дорожного габарита. Третья ступень была достаточно легкой для перевозки самолетом, но ее размеры не вписывались ни в какие возможности грузовой авиации тех лет. Тогда компания Aero Spacelines разработала оригинальный самолет, получивший название Pregnant Guppy («Беременная гуппи») за свой необычный вид.
Pregnant Guppy создали на базе пассажирского самолета Boeing-377 Stratocruiser специально для транспортировки негабаритных грузов американской космической программы 1960-х годов. Самолет со значительно увеличенным диаметром фюзеляжа начал летать в 1963 году с грузами NASA. За время лунной программы было создано еще несколько экземпляров самолетов, которые позволяли значительно экономить время по сравнению с использованием водного транспорта.
Super Guppy, который в настоящее время эксплуатируется NASA. NASA
Следующим поколением Pregnant Guppy стал самолет Super Guppy, стартовавший в 1965 году. Именно этой модификации удалось совершить полеты с третьей ступенью сверхтяжелой ракеты Saturn V. Один из Super Guppy до сих пор служит NASA для перевозки негабаритных грузов, таких как ракетные ступени и космические аппараты.
Ракета Saturn V относилась к классу сверхтяжелых и до сих пор остается самой мощной и тяжелой за всю историю космонавтики. Чтобы осуществить пуск ракеты массой почти 3000 т космонавтике США пришлось подготовить подходящую пусковую инфраструктуру: сборочный комплекс, транспортеры, стартовый стол, заправочные системы, средства пожаротушения, наблюдения и все прочее сопутствующее оборудование. Многое, включая стартовые столы, пришлось делать в двух экземплярах – для надежности всей программы в случае какого-либо сбоя.
Лишь два места на Земле были подготовлены для пусков сверхтяжелых космических ракет: в США – Космический центр Кеннеди на мысе Канаверал, а в СССР, в Казахстане, – космодром Байконур. С мыса Канаверал стартовали сверхтяжелые космические системы Saturn V, Space Shuttle, Falcon Heavy, готовится к полетам ракета SLS. С Байконура стартовали ракеты Н-1 и «Энергия».
Здание вертикальной сборки и транспортное устройство Crawler. Автомобили сопровождения позволяют оценить масштабы конструкций. NASA
Чтобы совершить успешный пуск ракеты, требуется провести немалую работу на космодроме: доставить все компоненты ракеты и полезной нагрузки, собрать, проверить качество сборки, установить на стартовый стол, заправить ее, снова проверить, обеспечить безопасность всех людей, произвести пуск и проследить за точностью полета. Если дело касается сверхтяжелой ракеты, то задача из трудной превращается в сверхтрудную. Для ее решения необходимо создать монтажно-испытательный корпус, где будут собирать ракету; транспортную систему, которая доставит готовую к пуску ракету на стартовый стол; сам стартовый стол с фермами обслуживания; заправочную станцию и все необходимые топливные и энергетические коммуникации. Пилотируемые полеты в обязательном порядке требуют системы экстренной эвакуации. Все это было создано на мысе Канаверал.