Ракету Saturn V, в отличие от советских сверхтяжелых ракет, собирали и транспортировали к стартовому столу в вертикальном положении. Такое техническое решение облегчало конструкцию ракеты, но требовало здания циклопической высоты для монтажа и сборки ракеты. Здание вертикальной сборки построили в начале 1960-х годов высотой 160 м и площадью больше 3 га.
Не менее монструозными были и гусеничные транспортеры Crawler, которые доставляли вертикально установленную, но еще не заправленную ракету на стартовый стол. Для программы Apollo построили два транспортера. На тот момент каждый из них был самым большим в мире автономным транспортным средством, которое могло транспортировать до 5500 т груза. Транспортеры должны медленно и безопасно доставить ракету от здания вертикальной сборки до одного из двух стартовых столов на расстояние до 7 км. Такая дистанция необходима, чтобы обезопасить монтажно- испытательный корпус (здание вертикальной сборки) от возможной аварии на старте. Цена безопасности сборочного комплекса – 55 т дизельного топлива, которое сжигает Crawler, пока преодолевает расстояние до стартового стола.
Стартовый комплекс также представляет собой мощное сооружение, которое должно удерживать массу заправленной ракеты и выдерживать ракетное пламя, ударную волну, температуру и акустическое воздействие. В то же время система должна обеспечивать многократное использование при нескольких пусках в год.
Весь стартовый комплекс, созданный по программе Apollo, использовался для пусков ракет Saturn I и Saturn V. Когда в 1975 году полеты этих ракет прекратились, все сооружения перестроили для запусков космических кораблей Space Shuttle.
Space Shuttle были легче и ниже Saturn V, но масса свыше 2000 т также требовала надежных технических средств. Благодаря программе Apollo стартовый комплекс был практически готов для решения такой сверхсложной задачи. После модификации под новую ракетно-космическую систему два стартовых стола исправно служили еще почти 40 лет.
В 2011 году программу шаттлов закрыли и один стартовый стол передали в аренду частной компании SpaceX, а второй стали готовить к стартам новой сверхтяжелой ракеты SLS. При этом основные элементы комплекса – здание вертикальной сборки, гусеничные транспортеры, стартовые столы – модернизируются и продолжают использоваться.
Космическая транспортная система Space Shuttle значительно отличалась от Saturn V и Apollo по своим целям, задачам, идеологии, используемым технологиям. Многое разработчикам приходилось осваивать с нуля, но это были уже опытные разработчики. Программу Space Shuttle создавали практически те же люди, которые сделали реальным полет человека на Луну.
Космические корабли Space Shuttle производила компания Rockwell International, которая сформировалась путем объединения компаний North American Aviation и Rockwell. В программе Apollo эти компании создавали командный и служебный отсек, а также вторую ступень ракеты Saturn V.
Внешний кислород-водородный топливный бак космического челнока разрабатывала компания Lockheed Martin, которая во времена Apollo занималась системой аварийного спасения на ракете Saturn V.
Старт шаттла Discovery в 2007 году. NASA
Главные кислород-водородные двигатели Space Shuttle создавала компания Rocketdyne, что производила кислород- керосиновые двигатели F-1 и кислород-водородные двигатели J-2 ракеты Saturn V.
Твердотопливные боковые ускорители Space Shuttle создавала компания Thiokol – производитель твердотопливного двигателя системы аварийного спасения Apollo.
Только разработчики и производители с богатым опытом создания сложной космической техники могли создать еще более технически и технологически сложную космическую систему Space Shuttle. Челноки начали свою работу с уникального полета, когда с первого раза корабль успешно полетел в пилотируемом режиме – беспилотных испытаний всего космического комплекса Space Shuttle просто не предусматривалось.
Шаттлы привели и к самым трагическим катастрофам в пилотируемой космонавтике, погубив два экипажа суммарной численностью 14 человек, однако эти аварии произошли значительно позже начала серийной эксплуатации кораблей. Советская космонавтика тоже смогла создать многоразовую космическую систему «Энергия» – «Буран», так же успешно стартовавшую с первого раза, лишь пройдя долгий путь разработки ракет, кораблей и космических станций.
У современного поколения сотрудников NASA и американских аэрокосмических компаний нет такого опыта разработки, какой был у создателей Apollo и Space Shuttle. Этим можно объяснить сложности, превышение бюджета и задержки сроков создания современной сверхтяжелой ракеты SLS и межпланетного корабля Orion.
Как удалось достичь высокой надежности полетов людей на Луну?
КРАТКИЙ ОТВЕТ: Надежность полетов обеспечивали обширная программа испытаний на Земле и в космосе, усилия экипажа в решении технических проблем в ходе полета, а также осознание высокой ответственности со стороны разработчиков. Цену ошибки все увидели в 1967 году, когда погиб экипаж Apollo 1.
Выражаю признательность Александре Политовой и Дмитрию Олиферовичу за помощь в подготовке главы
Полеты Apollo стали одной из самых сложных космических программ за всю историю космонавтики. Даже один успешно реализованный полет на Луну с посадкой, выходом на поверхность, поездкой на ровере и успешным возвращением может считаться техническим чудом. А в ходе программы Apollo их осуществилось шесть. Если смотреть по результатам, кажется удивительным, что столько всего удалось совершить на Луне:
● шесть высадок на поверхность;
● посещение космического аппарата Surveyor 3;
● 382 кг доставленного грунта из шести разных регионов Луны;
● три буровые скважины глубиной до 3 м;
● пять размещенных автоматических научных станций длительной работы с сейсмометрами и датчиками внешних условий;
● три установленных лазерных уголковых отражателя;
● 90 км суммарного расстояния, преодоленного по поверхности;
● 14 выходов на лунную поверхность суммарной длительностью 80 часов.
Безусловный успех и бесконечное везение, хотя любой инженер знает, что чем сложнее проект, тем выше вероятность выхода из строя какого-либо элемента.
Концентрируясь на перечислении успехов, не стоит забывать, какой ценой они были достигнуты. $25,4 млрд – стоимость программы ($163 млрд в современных ценах); до 4,5 % федерального бюджета США в год на протяжении 17 лет; более 400 000 человек задействовано в программе; три сгоревших астронавта Apollo 1; авария на Apollo 13, едва не закончившаяся катастрофой; многочисленные ошибки, сбои и отказы, которые не привели к прекращению полетов только благодаря резервированию устройств и находчивости экипажа и наземной команды.
Высокую эффективность программы обеспечили следующие меры:
● испытание всех элементов ракетно-космического комплекса в условиях, максимально приближенных к реальности, в том числе в условиях космоса и окололунной среды;
● резервирование (дублирование) всех, каких только возможно, систем;
● участие экипажа в управлении, принятии решений на ключевых этапах полета и при необходимости и в ходе ремонтных работ непосредственно в процессе реализации программы;
● осознание высокой ответственности за выполненную работу всеми участниками космической программы.
В той или иной степени все эти меры применяются в других космических программах и помогают добиваться высокой надежности. И нельзя забывать, что пренебрежение прежним опытом и его недооценка зачастую оборачиваются неудачей, вплоть до трагедии, подобной катастрофе Space Shuttle Challenger.
Практически вся космическая программа США, начиная со второго этапа пилотируемых полетов – программы Gemini, была подготовкой к полету на Луну:
● восьмидневный полет Gemini 5 показал возможность человеческого организма пережить длительность полета до Луны и обратно в невесомости;
● встреча на орбите Gemini 6A и Gemini 7 показала возможность встречи орбитального корабля и лунного модуля после его старта с Луны;
● тринадцатидневный полет Gemini 7 показал возможность человеческого организма перенести длительность полной лунной экспедиции в невесомости;
● орбитальная стыковка Gemini 8 с беспилотной ступенью Agena стала репетицией регулярных стыковок кораблей Apollo с лунными модулями на этапе полета к Луне;
● посещение нижнего радиационного пояса Gemini 10 на высоте 750 км и Gemini 11 на высоте 1370 км позволило убедиться, что полет через него в космическом корабле не представляет серьезной угрозы экипажу;
● пилот Gemini 12 Эдвин Олдрин продемонстрировал эффективную работу в открытом космосе в скафандре;
● беспилотные Apollo 4 и Apollo 6 показали возможности кораблей возвращаться на Землю со второй космической скорости и испытали ракету Saturn V;
● пилотируемый околоземный полет Apollo 7 показал готовность нового корабля;
● Apollo 8 совершил полет к Луне с выходом на орбиту вокруг нее и последующим возвращением на Землю;
● Apollo 9 испытал все возможные в орбитальном полете режимы работы лунного модуля и лунного скафандра A7L;
● Apollo 10 испытал все режимы полета Apollo и лунного модуля, вплоть до снижения до 15 км к поверхности Луны.
Кроме этих экспедиций, было немало беспилотных запусков для испытания ракеты Saturn V, орбитального корабля и лунного модуля Apollo.
Важным слагаемым успеха американской лунной программы стала ракета Saturn V. Все полеты этой сверхтяжелой ракеты были успешны или частично успешны. В Советском Союзе все четыре пуска сверхтяжелой Н-1 закончились авариями на этапе работы первой ступени. Причина неудач – отсутствие наземных испытаний.
NASA получило средства на создание гигантского испытательного стенда в Mississippi Test Facility, где можно было испытывать как отдельные двигатели, так и первую ступень ракеты целиком. Советская космонавтика не получила финансовой возможности построить стенд для испытания первой ступени и положилась на опыт ракетостроителей. В результате ракета Н-1 стала провалом, который похоронил надежды советских космонавтов ступить на Луну вслед за американскими, а советское руководство перенацелило космическую отрасль на конкуренцию в разработке околоземных челноков.