Apollo-12
14 ноября 1969 г. в 16 ч 22 мин по Гринвичу стартовала ракета-носитель Saturn V и корабль Apollo-12 с экипажем в составе: Чарльз Конрад (командир корабля), Ричард Гордон (пилот командного отсека) и Алан Бин (пилот лунного корабля).
1. В качестве основной задачи управления и навигации в полете Apollo-12 было осуществление точной посадки лунного корабля в заданную расчетную точку на поверхности Луны с координатами 2°56' ю. ш., 23°27' з. д. (участок посадки № 7; место, где находится Surveyor юго-восточнее кратера Лансберг и северо-западнее кратера Фра Мауро в Океане Бурь). С этой целью были проведены подробные исследования посадки на Луну Apollo-11 и установлено, что небольшие, но накапливающиеся движения лунного корабля привели к изменению первоначально известной орбиты перед запуском ЖРД посадочной ступени. Это было причиной посадки Apollo-11 с ошибкой по дальности 7 км и по боковому отклонению около 1200 м. Изучались вентиляционные характеристики корабля Apollo, вследствие которых появляются небольшие моменты тяги. Отверстия, сбрасывающие газ из системы охлаждения электронного оборудования, были снабжены экранами, пропускавшими часть газа, а часть ударялась об экран. Такая система должна была свести на нет действие сил вентиляционной системы. Однако, конфигурация экранов была недостаточно эффективной и возникал импульс тяги, по подсчетам равный 0,091 кг.ч. Конструкция деталей корабля Apollo-12 была изменена, чтобы исключить появление даже небольших импульсов тяги.
Для обеспечения точной посадки лунного корабля впервые в полете Apollo-12 был применен наземный блок обработки информации.
На лунном корабле имеется основная система управления и навигации и аварийная система управления, являющаяся резервной по отношению к основной системе. В полете данные от этих двух источников информации сравниваются и в нормальных условиях находятся в близком соответствии один к другому. Если возникает большое расхождение между показателями двух систем, возникает проблема выявления неисправной системы. Она может быть решена только с помощью третьего, независимого источника информации о состоянии лунного корабля. Таким источником могут служить данные слежения за лунным кораблем в S-диапазоне. Данные слежения включают совокупность допплеровских измерений от трех-четырех наземных станций слежения и выдают скорость изменения дальности вдоль каждой линии визирования от наземной станции к лунному кораблю. После интегрирования они дают изменение дальности. Допплеровские измерения весьма точны. Хотя расстояние между Землей и Луной большое, с. к. о. случайной ошибки измерения дальности всего около 0,2 cм. Систематическая ошибка по скорости, обусловленная дрейфом осцилляторов на станциях слежения, не превосходит 0,003 м/сек. Из-за, того, что расстояния от станции до лунного корабля значительно превосходят удаление одной станции от другой, точность определения нормальных составляющих скорости, получаемых непосредственно из допплеровских измерений, значительно ниже. Для получения требуемой точности по всем составляющим вектора скорости лунного корабля в наземном блоке обработки информации был применен дискретный фильтр Калмана.
Наземный блок обработки информации использовался для компенсации ошибки оценки продольной составляющей положения лунного корабля. В полете Apollo-12 по данным, полученным в течение 5 мин, предшествующих моменту начала активного участка спуска лунного корабля, с помощью основной системы управления и навигации и наземного блока обработки информации оценки ошибки измерения дальности составила +1300 м. Эта величина была сообщена по радио экипажу лунного корабля через 2 мин после начала спуска и введена в основную систему управления и навигации для изменения хранящейся в запоминающем устройстве информации о положении цели, чтобы избежать промаха. В результате такой коррекции полета лунного корабля, Apollo-12 удалось посадить очень близко к КА Surveyor.
2. Сбор 50 кг образцов лунного грунта.
3. Установку на поверхности Луны научных приборов общим весом около 77 кг: трехосевого магнитометра, ионного детектора, ионизационного манометра для регистрации лунной атмосферы или газовых выделений из недр Луны, спектрометра частиц в солнечном ветре, пассивного сейсмометра. Кроме перечисленных приборов в состав комплекта научного оборудования входит телеметрическая система для передачи данных на Землю и радиоизотопный термоэлектрический генератор SNAP-27 для питания приборов энергией в течение 1,5 лет.
4. Демонтаж с КА Surveyor-3 телекамеры, куска стеклянной облицовки, куска кабеля, алюминиевой трубки с микроорганизмами.
5. Сброс взлетной ступени после ее встречи и стыковки с основным блоком на поверхность Луны примерно в 30 км от пассивного сейсмометра. Зарегистрированный сигнал будет использоваться в качестве эталонного при анализе колебаний лунной поверхности.
6. Фотографирование участков поверхности Луны с орбиты ИСЛ для выбора мест посадки последующих кораблей Apollo.
Общая продолжительность полета по программе 244 ч 35 мин.
Эти данные могут использоваться при всех анализах весов Saturn V.
Ракета-носитель Saturn V Apollo-12, в основном такая же, как и ракета-носитель Apollo-11, имела измененную регулировку расхода топлива. У ЖРД F-1 расход топлива был доведен до 13 031,26 кг/сек, что обеспечило увеличение тяги двигательной установки на взлете до 3 459 663,74 кг и на высоте, перед выключением центрального ЖРД, до 4 105 087 кг; тяга двигательной установки ступени S-II увеличена с 499 915 до 527 262 кг; тяга ЖРД S-IVB увеличена с 80 350 до 94 200 кг.
При подготовке к старту в момент времени To -17 ч была обнаружена утечка из бака жидкого водорода, питающего водородо-кислородные топливные элементы служебного отсека. Аналогичный топливный бак был снят с корабля Apollo-13 и поставлен вместо дефектного на корабль Apollo-12. Эта неисправность не потребовала отсрочки старта.
Непосредственно перед стартом условия погоды на м. Кеннеди были крайне неблагоприятными и имелись основания на отсрочку старта. Однако, отсчет времени продолжался и окончательное разрешение на старт было выдано в To -13 мин. директором старта Вальтом Каприян, занимавшим эту должность впервые.
В этот момент скорость ветра у Земли составляла 26 м/сек и был сильный ливень; стояла разорванная грозовая облачность с нижним краем 250…300 м и верхним краем облаков до 3000…6500 м над побережьем. Старт был дан в расчетное время. Как только ракета стала подниматься, дождь усилился и через 15 сек ракета скрылась в облаках.
На 36,5-й сек полета в ракету ударила молния, грозовой разряд из облачности прошел через ракету на Землю, и произвел аварию в электросети. Выключились 3 топливных элемента служебного отсека; в командном отсеке погас свет, включились аварийные сигналы и многие сигнальные лампы, отказало большинство измерительных приборов. Было зарегистрировано прекращение телеметрической связи с кораблем. Второй грозовой разряд произошел через 13,5 сек после первого. Отказала гиростабилизированная платформа управления полетом ракеты и далее должен был произойти автоматический аварийный сброс командного отсека.
Ч. Конрад переключил ракету на аварийную систему управления, получающую питание от аккумуляторов. В то же время А. Бин пытался подключить в электросеть топливные элементы.
ЖРД F-1 первой ступени выключились через 2 мин 42,3 сек ниже расчетной высоты на 185 м, на дальности на 370 м больше и при скорости на 9,2 м/сек меньше расчетной. Выключение двигательной установки второй ступени произошло на 1 сек позже расчетного времени и при скорости на 21,7 м/сек меньше расчетной. Через 5 мин 40 сек после старта экипаж доложил о низкочастотной вибрации с максимальной амплитудой 3,6 g, но ниже предельной величины в 11 g, зарегистрированной на Apollo-9. Двигательная установка J третьей ступени выключилась на 4,5 сек позже расчетного времени, и орбита корабля Apollo-12 оказалась в перигее на 2,2 км ниже, а в апогее на 3,15 км выше расчетной.
Дальше была произведена проверка бортового оборудования корабля. Центр управления полетом обнаружил, что клапан окислителя на воспламенителе Н2/О2 остался открытым после наддува пускового бака для повторного запуска ЖРД J-2 ступени S-IVB. Командой, поданной из Центра управления, удалось клапан закрыть. Высказывались большие опасения, что удар молнии в ракету мог разрушить чувствительную аппаратуру посадочного радиолокатора и неудастся осуществить посадку лунного корабля на Луну,
Однако была проведена обычная подготовка к старту с у орбиты ожидания; в момент времени To +2 ч 47 мин 20,6 сек был включен ЖРД J-2 ступени S-IVB, он проработал 5 мин 44 сек, сообщил приращение скорости 3210 м/сек и корабль Apollo-12 перешел на траекторию полета к Луне.
В отличие от полета корабля Apollo-11, который был выведен на траекторию свободного возвращения, для корабля Apollo-12 была выбрана гибридная траектория. При полете по такой траектории в случае отказа от перехода на орбиту ИСЛ корабль пройдет на расстоянии 3000 км от поверхности Луны и при возвращении к Земле без коррекции – на расстоянии 82 000 км от поверхности Земли. Коррекция траектории возвращения обеспечивается только ЖРД основного блока или ЖРД взлетной и посадочной ступени лунного корабля. Таким образом, в случае отказа этих двигателей корабль пройдя от Земли на расстоянии 82 000 км должен выйти на гелиоцентрическую орбиту. Полная уверенность в надежности ЖРД и выгоды, обеспечиваемые гибридной траекторией, послужили основанием для NASA осуществить полет Apollo-12 к Луне таким методом.
Гибридная траектория дает возможность осуществить запуск к Луне в дневное время суток; ЖРД J-2 ступени S-IVB в этом случае запускается над Тихим океаном; увеличивается продолжительность полета к Луне, что позволяет произвести посадку лунного корабля в условиях благоприятной освещенности места посадки; экономится топливо, так как исключается корректирующий импульс, равный 19,5 м/сек; оказывается возможным следить за снижением и посадкой лунного корабля со станции в Голдстоуне, имеющей антенну диаметром 64 м.
Расстыковка лунного корабля и основного блока Apollo-12 производилась по специально разработанной методике, обеспечивающей минимальные изменения первоначально известной орбиты.
Р. Гордон осторожно открыл 12 замков, обеспечивающих стыковку лунного корабля и основного блока, и лунный корабль остался висеть на стыковочном штыре основнго блока, удерживаемый тремя защелками на конце штыря, затем был медленно выдвинут штырь и освобождены защелки и корабли отделились. Маневр выполнялся при вертикальной ориентации корабля Apollo-12 вдоль лунного радиуса и движение расстыковки было направлено по радиусу, а не по вектору или против вектора орбитальной скорости, чтобы не изменилась орбита. Расстыковка была произведена в момент времени To +108 ч 24 мин 42 сек. После группового полета Р. Гордон включил ЖРД РСУ и, сообщив импульс 0,75 м/сек, отвел основной блок на 4,6 км от лунного корабля. В момент времени To +109 ч 23 мин 38 сек ЦАП включил ЖРД посадочной ступени корабля на 28,2 сек, орбитальная скорость, равная 1620 м/сек, уменьшилась на 22 м/сек, и корабль перешел на эллиптическую орбиту снижения с высотой в периселении 15 км над поверхностью Луны.
Сложность посадки Apollo-12 заключалась в дополнительных маневрах, не применявшихся в предыдущих полетах: и специально разработанных, чтобы обеспечить посадку лунного корабля в расчетную точку.
Еще до расстыковки начальная орбита корабля Apollo-12 была смещена на 9,25 км к северу от номинальной плоскости посадки; предполагалось, что во время 13 оборотов по орбите ИСЛ особенности гравитационного поля Луны и ее геометрия сместят первоначальную орбиту на 9,25 км к югу перед спуском на поверхность Луны. Однако Центр управления полетом обнаружил еще во время движения корабля по орбите ИСЛ, что расчеты о смещении орбиты к югу не оправдываются. Было решено боковое смещение свести на нет на активном участке торможения при посадке корабля.
Впервые при посадке Apollo-12 была применена специальная программа, исключающая ошибку по дальности. Эта ошибка накапливалась во время орбитальных полетов и к моменту начала этапа торможения составляла 1280 м.
Так как наблюдаемая с Земли траектория Apollo-12 почти на 1540 км длиннее траектории Apollo-11, Центр управления полетом имел достаточно времени для слежения за траекторией и смог рассчитать ошибку по дальности до начала этапа торможения. Новая программа для автоматической коррекции дальности была передана на корабль за 2 мин до этапа торможения.
Р. Гордон из командного отсека отслеживал орбиту спуска лунного корабля и установил, что место посадки на 732 м выше, чем было принято в предполетных расчетах. Эти данные были переданы на лунный корабль и была введена поправка на траекторию, скорректировавшая первоначальную иформацию.
В момент времени To +110 ч 20 мин 36 сек на высоте 16 250 м над поверхностью Луны ЦАП включил ЖРД посадочной ступени лунного корабля. В отличие от посадки Apollo-11 лунный корабль Apollo-12 был ориентирован окнами вверх, астронавты находились в горизонтальном положении лицом вверх, ногами по направлению полета и Луны не видели. В процессе торможения корабль начал переходить в вертикальное положение и астронавты увидели лунный горизонт.
А. Бин считывал показания экрана индикатора бортовой ЭЦВМ, указывавшие, где должна появиться цель. Когда кратер-цель появился в окне точно, как было запланировано, у Ч. Конрада отпали сомнения в расчетах траектории посадки. На высоте 150 м над поверхностью Луны Ч. Конрад перевел ЦАП на программу Р-66 автоматического управления вертикальной скоростью снижения, которую при желании можно-корректировать с помощью рукояток управления кораблем. В дополнение к этому на панели управления был установлен тумблер, переключаемый щелчком вверх и вниз и дающий возможность точно увеличить или уменьшить вертикальную скорость на 0,3 м/сек. А. Бин непрерывно сообщал данные о снижении: высоту, вертикальную скорость снижения и остаток топлива в процентах. Сообщения А. Бина:
«58 м, снижаемся, 55 м, 9% [остаток топлива], идете хорошо, поднимается пыль, 40 м, 38 м, 36,5 м, 1,83 [м/cек], 9% [топлива], 8% [топлива] идете хорошо 29,3 м, 1,83 [м/сек], уменьшение скорости снижения, 24,4 м, 1,22 [м/сек], идете действительно хорошо, 19,3 м, 18,3 м, 0,915 [м/сек], 15,25 м, снижаемся, ожидайте пыль, около 14 м нижний предел, 12,8 м, 1,22 [м/сек], снижаемся 0,61 [м/сек] хорошо, пускаю часы, внимание пыль, 9,75 м, 9,15 м, скорость снижения 0,61 [м/сек], у Вас избыток газа, садитесь здесь, 8,5 м, скорость снижения 0,61 [м/сек], снижаемся здесь, контакт! световой сигнал!».
Посадка произведена в момент времени To +110 ч 32 мин 35 сек в точке с координатами 3,036° ю. ш. и 23,416° з. д. Surveyor-3 находился в точке с координатами 3,04° ю. ш. и 23,411° з. д. Место посадки лунного корабля Apollo-12 находилось в 180 м западнее Surveyor-3.
Первый выход на поверхность Луны был посвящен сбору образцов лунных пород и установке на поверхности Луны комплекта научных приборов. Ч. Конрад находился на поверхности Луны 3 ч 52 мин, А. Бин на 30 мин меньше. Во время выполнения работы на Луне пульс у Ч. Конрада доходил до 150 ударов в 1 мин, у А. Бина до 151. После 5 ч сна и отдыха астронавты снова вышли на поверхность Луны; по просьбе Ч. Конрада примерно на 90 мин раньше, чем планировалось. Астронавты отправились к Surveyor-3. По дороге изучали окружающую местность и сообщали в Центр ynpавления полетом, собирали образцы различных пород у кромок кратеров. Центр управления полетом часто обращался с просьбой к астронавтам остановиться и отдохнуть несколько минут.
Первым в кратер, где находился Surveyor-3, начал спускаться Ч. Конрад, связанный с А. Бином страховочным тросом. Убедившись, что грунт не скользкий, а склон достаточно пологий, астронавты сняли страховочный трос и вместе продолжили спуск к Surveyor-3. Достигнув цели, они произвели фотографирование, отрезали кусок кабеля, сняли трубку с микроорганизмами, кусок стеклянной облицовки, и телевизионную камеру. Затем астронавты вернулись к лунному кораблю пройдя в общей сложности по Луие около 2 км.
В момент времени To +142 ч 03 мин 07 сек, на 2 мая позже расчетного времени, взлетная ступень стартовала с поверхности Луны. ЖРД проработал на 1,5 сек дольше расчетного времени и скорость в конце активного участка траектории была 1680 м/сек на 10 м/сек больше расчетной. Стыковка с основным блоком была успешно выполнена через 3 ч 32 мин 25 сек после старта с Луны. Ч. Конрад и А. Бин возвратились в командный отсек, захватив контейнеры с образцами лунных пород, снятое с Surveyor-3 оборудование и фотопленки. В момент времени To +148 ч 04 мин 30 сек основной блок отделился от взлетной ступени, и отошел на безопасное расстояние.
По расчетам, произведенным Центром управления полетом, взлетная ступень лунного корабля весом 2450 кг была сброшена на поверхность Луны и упала на расстоянии 72 км от места посадки Apollo-12. Сейсмометр зарегистрировал в течение первых 7…8 мин интенсивные колебания лунной поверхности с частотой 1…1,5 гц, затем колебания затухали в течение 55 мин.
На 39-ом витке по орбите ИСЛ был включен ЖРД служебного отсека на 19,1 сек и плоскость орбиты сместилась к северу на 3,8°. Затем был произведен цикл фотосъемок участков Луны для посадки будущих кораблей Apollo: вблизи кратера Фра Мауро (3°36' ю. ш., 17°24' з. д.); близ кратера Декарта (8° ю. ш., 15°34' в. д.); и близ кратера Лаланд. (4°55' ю. ш., 8°30' з. д.). Полученные снимки позволяют различить детали на поверхности Луны размером 1,5 м.
На 45-м витке, когда основной блок находился за диском Луны, был включен ЖРД служебного отсека, скорость увеличилась с 1622,6 до 2550,5 м/сек и корабль перешел на траекторию возвращения к Земле. Основной блок находился на орбите ИСЛ 89 ч 2 мин.
На траектории возвращения к Земле была сделана одна коррекция с помощью ЖРД РСУ с импульсом 0,67 м/сек, изменившая угол входа в атмосферу Земли с -7,95 до -6,5°. Командный отсек корабля Apollo-12 вошел в атмосферу в To +244 ч 22 мин 18 сек со скоростью 11 015,4 м/сек и в To +244 ч 36 мин 24 сек на 14 сек позже расчетного времени произвел посадку в Тихом океане в точке с координатами 15°49' ю. ш. и 165°10' з. д. в 645 км юго-восточнее о. Самоа.
Руководство NASA оценило полет Аро11о-12 как полностью успешный.
Apollo-13
11 апреля 1970 г. в 19 ч 13 мин по Гринвичу стартовала ракета-носитель Saturn V и корабль Apollo-13 с экипажем в составе: Джеймс Ловелл (командир корабля), Джон Суиджерт (пилот командного отсека) и Фред Хейс (пилот лунного корабля).
В первоначальный состав экипажа в качестве пилота командного отсека входил Томас Мэттингли. Но за неделю до старта заболел краснухой астронавт Чарльз Дьюк, входивший в состав дублирующего экипажа. Все члены основного экипажа находились в контакте с Ч. Дьюком и при медицинском анализе оказалось, что все астронавты имеют иммунитет, кроме Т. Мэттингли, и возникло опасение, что он может заболеть краснухой в полете. Руководство NASA приняло решение заменить его Д. Суиджертом из дублирующего экипажа.
Д. Ловелл возражал против такого решения и предлагал перенести запуск на 10…11 мая 1970 г., однако руководство NASA не согласилось отсрочить полет, так как это потребовало бы дополнительных расходов в сумме 800 тыс. долл.
В течение двух дней на м. Кеннеди были проведены совместные тренировки Д. Ловелла, Д. Суиджерта и Ф. Хейса, которые показали, что Д. Суиджерт способен эффективно выполнить свои обязанности в составе основного экипажа. После этого директор NASA Т. Пейн с полного согласия командира корабля Д. Ловелла официально включил Д. Суиджерта в состав основного экипажа корабля Apollo-13.
Во многих газетах, по радио и телевидению в США высказывалось мнение людьми, далекими от космической техники, что полеты на Луну становятся обычным делом, полет Apollo-13 это уже пятый пилотируемый полет к Луне и он не вызывает сомнений в надежности.
Однако, как показали дальнейшие события, когда Apollo-13 находился в Дальнем космосе на расстоянии 320 000 км от Земли, произошел взрыв бака в служебном отсеке.
Продолжая полет в облет Луны на аварийном корабле, экипаж в течение более 3 сут находился на грани катастрофы, а на Земле были приняты все меры для спасения экипажа.
Программой полета Apollo-13 предусматривалось следующее.
1. Произвести точную посадку лунного корабля на расстоянии 0,5 км от кратера Фра Мауро высотой 122 м в центре лунного диска. С этой целью основной блок должен перевести корабль Apollo на эллиптическую орбиту с высотой над поверхностью Луны в периселении 18 км до расстыковки с лунным кораблем.
2. Исследования Луны в районе посадки; с этой целью отойти от лунного корабля на расстояние 1 км и подняться ла высоту 100 м.
3. Установить иа Луне комплект научного оборудования.
4. Собрать 46 кг различных пород лунного грунта.
Программа была рассчитана на пребывание астронавтов на поверхности Луны вне лунного корабля в течение 8…9 ч; общая продолжительность пребывания на Луне 33,5 ч; основной блок на орбите ИСЛ должен был сделать 45 оборотов вокруг Луны. Общая продолжительность полета по программе 241 ч.
Начальный вес космической системы Saturn V Apollo-13 был равен 2 953 659,1 кг.
Тяга двигательной установки первой ступени ракеты была увеличена на взлете до 3 443 405,2 кг и перед выключением центрального ЖРД F-1 до 4 083 779 кг. Тяга двигательной установки ступени S-II была увеличена от 418 590 до 527 237 кг и средняя тяга двигателя ступени S-IVB была 90 715 кг.
В To -1 ч 28 мин перед стартом отказал клапан жидкого кислорода № 2 ступени S-IC.
После нескольких циклов включения и выключения и проливки вокруг клапана его удалось закрыть в To -1 ч 21 мин.
После происшедших во время старта корабля Apollo-12 двух ударов молнии в ракету, были установлены следующие условия, запрещающие старт ракеты Saturn V на Луну если:
1. Номинальная траектория полета ракеты проходит в ливневых и грозовых облаках или в 8 км от штормовой облачности.
2. Холодный фронт простирается выше 3 км.
3. Средняя облачность толще 2000 м и возможно обледенение,
4. Кучевая облачность высотой 3000 м или более.
При старте ракеты-носителя Saturn V с кораблем Apollo-13 метеорологические условия были хорошие, старт произошел в расчетное время.
Ступень S-IC отработала нормально, но наружные ЖРД F-1 выключились на 0,4 сек. раньше. В момент времени To +02 мин 46,0 сек произошло зажигание ЖРД J-2 ступени S-II и возникли сильные колебания давления в системе жидкого кислорода одновременно с вибрацией подвески центрального ЖРД. Колебания давления в системе питания жидким кислородом явились причиной падения давления ниже требуемого минимума, возникшая кавитация на входе в кислородный насос снизила к. п. д. насоса и вызвала падение тяги ЖРД, как показало исследование давления в камере сгорания. Падение и колебания тяги явились причиной того, что сработало реле тяги, выключившее двигатель в To +05 мин 30,6 сек.
Сильные колебания низкой частоты 14…16 гц были локальными. Датчик на кожухе центрального ЖРД показал ускорение более 20 g, в то время как на командном отсеке было зарегистрировано ~0,1 g. Колебания, возникшие на ракете-носителе Saturn V в полете Apollo-13, превысили все ранее наблюдавшиеся колебания.
После выключения центрального ЖРД J-2S, (на 2 мин 12,4 сек раньше срока) колебания ступени и наружных ЖРД снизились до номинального уровня. Вследствие уменьшения тяги 4 наружных ЖРД J-2S проработали сверх запланированного номинального времени 34,1 сек. В результате в момент выключения наружных ЖРД скорость полета была на 68 м/сек меньше расчетной. Отделение второй ступени произошло на высоте 183,5 км. Двигательная установка ступени S-IVB начала работать в момент времени To +09 мин 56,9 сек и работала на 9,2 сек больше расчетного времени, чтобы компенсировать недостающую скорость. Однако, при выключении ступени S-IVB скорость полета все же оставалась меньше расчетной на 0,37 м/сек, и орбита, на которую вышел корабль (185/188 км), оказалась ниже расчетной круговой орбиты высотой 190 км. После выхода на орбиту ожидания был тщательно проанализирован имевшийся запас топлива, так как перерасход топлива ступенью S-IVB был весьма существенным.
Однако оказалось, что топлива достаточно, чтобы вывести корабль Apollo-13 на траекторию полета к Луне.
После 1,5 витков по орбите ожидания в момент времени To +02 ч 35 мин 46,4 сек был вторично включен ЖРД ступени S-IVB; он проработал 5 мин 50,7 сек, на 5 сек больше, чем требовалось по параметрам орбиты ожидания. Экипаж доложил о небольшой вибрации, возникшей за 90 сек до выключения ЖРД; управление, навигация и все системы приборного отсека и корабля работали нормально. Корабль Apollo-13 был выведен на траекторию свободного возвращения с начальной скоростью полета к Луне 10 700 м/сек.
Д. Ловелл передал управление кораблем Л. Суиджерту, который осуществил перестроение отсеков и отделение корабля Apollo-13 от ступени S-IVB.
В отличие от предыдущих полетов, в которых ступень S-IVB выводилась на гелиоцентрическую орбиту, в полете Apollo-13 было решено сбросить S-IVB на поверхность Луны в цель диаметром 700 м с центром в восточной части кратера Ландсберг (3° ю. ш., 30° з. д.), в 200 км западнее места посадки Apollo-12. Сейсмический удар заданной силы использовался для тарировки находящихся на Луне пассивных сейсмометров и исследования характера распространения сейсмических волн в поверхностном слое Луны.
После запуска ЖРД РСУ для осуществления маневра отклонения орбиты S-IVB от траектории полета Apollo-13 через 21 мин был произведен сброс остатков жидкого кислорода через ЖРД ступени S-IVB. Первый запуск ЖРД РСУ для направления S-IVB в цель на поверхности Луны был произведен на 11 мин 2 сек раньше запланированного времени, скорость возросла на 8,5 м/сек. Анализ траектории полета показал, что удар произойдет в точке с координатами 6°53' ю. ш., 30°53' з. д., поэтому вторая коррекция не потребовалась. Перед ударом ступень S-IVB двигалась по траектории с углом наклона к горизонту Луны 80° и со скоростью 2,68 км/сек, обладая энергией 5,3.1017 эрг, эквивалентной взрыву 11,5 т тринитротолуола.
Фактическая и номинальная последовательность операций при выводе корабля Apollo-13 на траекторию полета к Луне приведена в табл. 25.
Таблица 25
* Расчетные данные взяты из материалов Центра космических полетов им. Маршалла и являются рабочей траекторией полета Apollo-13
12 апреля в момент времени To +11 ч 41 мин должна была состояться первая коррекция, но так как траектория полета Apollo-13 была близка к расчетной, от коррекции отказались. В To +24 ч 42 мин корабль находился на расстоянии от Земли приблизительно 300 тыс. км.
13 апреля в момент времени To +30 ч 41 мин с помощью ЖРД служебного отсека, включенного на 3,4 сек, был произведен маневр перехода Apollo-13 с траектории свободного возвращения на гибридную траекторию. Утром 13 апреля, находившийся на связи в Центре управления полетом астронавт В. Бранд, сообщил экипажу, что курс корабля весьма точен и по достижении окрестностей Луны корабль должен выйти на минимальное расстояние 114 км над поверхностью обратной стороны Луны. В момент времени To +37 ч начался запланированный отдых экипажа продолжительностью около 10 ч.
Центр управления полетом решил провести незапланированную проверку баллонов с гелием системы подачи топлива в лунном корабле, так как за 4 сут до старта при испытаниях обнаружилось, что баллоны с гелием нагреваются быстрее, чем это следует при нормальном процессе. 14 апреля в To +54 ч 47 мин Ф. Хейс произвел в лунном корабле проверку баллонов с гелием и установил, что давление и температура в них близки к нормальным. Вскоре после возвращения астронавта в командный отсек произошел взрыв бака с кислородом в служебном отсеке. Впоследствии аварийной комиссией было установлено, что в момент времени To +55 ч 55 мин взорвался кислородный бак № 2, взрыв повредил и бак № 1, в результате вытек почти весь кислород, предназначавшийся для топливных элементов и создания в кабине командного отсека кислородной атмосферы.
В To +55 ч 58 мин пилот командного отсека Д. Суиджерт сообщил в Центр управления полетом, что полностью упало напряжение в электромагистрали В, снабжавшей электроэнергией системы и оборудование основного блока. Центр управления полетом дал указание экипажу свести расход электроэнергии к минимуму. Вскоре стало падать напряжение и в электромагистрали А и система электроснабжения основного блока полностью вышла из строя. Экипаж доложил, что давление в кислородном баке № 2 равно нулю, а в баке № 1 продолжает падать. В момент времени To +56 ч 47 мин давление в кислородном баке № 1 упало до уровня ниже 50% от нормального.
Это означало, что система жизнеобеспечения командного отсека сможет обеспечить жизнь экипажа только в течение 15 мин.
Д. Ловелл и Ф. Хейс перешли в лунный корабль, включили энергетическую установку и систему жизнеобеспечения экипажа в лунном корабле. Д. Суиджерту, оставшемуся в командном отсеке, кислород подавался из лунного корабля через переходной туннель.
В To +58 ч 07 мин руководство NASA приняло решение об отказе от посадки Apollo-13 на Луну и аварийном возвращении на Землю после облета Луны. И через 30 мин это решение было объявлено официально. В To +58 ч 22 мин представители заявили, что для ускорения полета Apollo-13 по траектории возвращения к Земле 15 апреля в To +79 ч 30 мин будет произведена коррекция траектории не с помощью ЖРД служебного отсека, который работать не может, а с помощью двигательной установки посадочной ступени лунного корабля.
В To +61 ч 29 мин экипаж успешно осуществляет все необходимые маневры и производит коррекцию траектории полета Apollo-13, в результате которой корабль снова перешел на траекторию свободного возвращения к Земле; коррекция выполнялась с помощью ЖРД посадочной ступени лунного корабля, который проработал 2 мин.
В To +67 ч 08 мин произведенный расчет траектории полета показал, что посадка командного отсека Apollo-13 должна произойти примерно в To +142 ч 47 мин (17 апреля в 18 ч по Гринвичу) в Тихом океане на расстоянии 1200 км к северо-востоку от Новой Зеландии.
Однако терпящий бедствие Apollo-13 продолжает удаляться от Земли. Еще не ясно, хватит ли оставшегося кислорода для возвращения экипажа на Землю, если не хватит, то им грозит гибель. Возникают предложения увеличить скорость полета и уменьшить продолжительность возвращения к Земле. В частности, предлагается вариант посадки в Индийском океане на 1 сут раньше (16 апреля в 18 ч по Гринвичу).
В момент времени To +77 ч 07 мин корабль Apollo-13 уходит за диск Луны и на 25 мин радиосвязь с ним прекращается. Корабль облетел Луну на минимальном расстоянии от ее поверхности около 250 км.
В To +77 ч 56 мин ступень S-IVB упала на Луну. Позднее ученые установили, что пассивный сейсмометр, установленный на поверхности Луны регистрировал в течение 4 ч колебания лунной коры.
В To +79 ч 28 мин на 10 сек были включены 2 ЖРД РСУ для осадки топлива в баках посадочной ступени лунного корабля, затем был включен посадочный ЖРД, проработавший 5 сек на тяге 10% максимальной, 21 сек на тяге 40% максимальной и 3 мин 54 сек на максимальной тяге. В результате курс Apollo-13 не изменился, а скорость полета к Земле увеличилась на 265 м/сек. Коррекция скорости полета прошла успешно и было объявлено, что посадка произойдет в To +141 ч 54 мин (17 апреля в 17 ч 07 мин по Гринвичу) в Тихом океане в точке с координатами 21°40'ю. ш., 165°83' в. д. В Центре управления полетом было решено, что поврежденный служебный отсек корабля будет сброшен за 2 ч до входа в атмосферу, а лунный корабль – часом позже.
15 апреля в To +90 ч 25 мин Apollo-13 находился на расстоянии 332 843 км от Земли.
16 апреля в Центре управления полетом установили, что корабль отклонился от правильного курса и снова необходимо произвести коррекцию траектории. В противном случае промах при пролете Земли составит 167 км, Apollo-13 не войдет в атмосферу, пойдет по сильно вытянутой эллиптической орбите вокруг Земли, и астронавты погибнут от недостатка кислорода еще до того, когда можно будет снова произвести попытку посадить корабль на Землю.
16 апреля в To +102 ч 12 мин Apollo-13 находился в 296 730 км от Земли; температура внутри кабин лунного корабля и командного отсека упала до +2…4°C; от холода астронавты не могут уснуть. В To +105 ч 12 мин с целью коррекции траектории полета производится третье включение ЖРД посадочной ступени лунного корабля. Двигатель проработал 7,4 сек и скорость полета уменьшилась на 2 м/сек.
Но и эта коррекция не обеспечила требуемой траектории полета и промах мимо Земли не устранила. В To +125 ч 39 мин 17 апреля предпринимается четвертая коррекция траектории, рассчитанная так, чтобы корабль вошел в атмосферу Земли и находился в пределах расчетного коридора входа. В результате этой коррекции, проведенной с помощью ЖРД РСУ лунного корабля, скорость Apollo-13 уменьшилась на 1,5 м/сек.
Корабль приближался к Земле. В центре управления полетом снова возникли серьезные сомнения в возможности спасения экипажа. Предстояло произвести сброс аварийного служебного отсека. Отделение служебного отсека осуществляется взрывными болтами. Сработает ли исправно эта система? Кроме того, нерасчетное выполнение операции отделения может создать боковые усилия и отклонить Apollo-13 от правильного курса. В To +138 ч 02 мин операция отделения служебного отсека была успешно выполнена астронавтами. После отделения были произведены осмотр и фотографирование служебного отсека. Астронавты обнаружили, что одна панель обшивки секции № 4 целиком разрушена взрывом, происшедшим в служебном отсеке. Д. Ловелл и Ф. Хейс возвращаются в командный отсек и вместе с Д. Суиджертом используют оставшийся ограниченный запас кислорода.
В To +141 ч 17 мин отделяется лунный корабль.
В дальнейшем время стало весьма критическим фактором. Хватит ли экипажу остатков кислорода до посадки на Землю? Ранее по этой причине обсуждался вопрос об отделении лунного корабля за 15 мин до входа в атмосферу. Специалистов в Центре управления полетом беспокоило состояние теплозащитного экрана командного отсека. Сохранилась ли целой конструкция экрана? Он мог быть разрушен взрывом. В этом случае температура внутри командного отсека могла сильно возрасти.
Командный отсек Apollo-13 вошел в атмосферу со скоростью 11 000 м/сек, выше чем во всех предыдущих полетах, но эксперты NASA считали эту скорость допустимой. В To +142 ч 49 мин раскрылись главные парашюты и в To +142 ч 54 мин командный отсек Apollo-13 произвел посадку в Тихом океане в 100 км к юго-востоку от о. Самоа.
Полет Apollo-13 продемонстрировал исключительную роль астронавтов в предотвращении катастрофы после происшедшего на корабле взрыва в Дальнем космосе. Только исключительные качества экипажа – мужество и выдержка, большой летный опыт, развитая техническая интуиция – позволили принять правильное решение в сложной аварийной ситуации и избежать катастрофы.
Центром управления полетов были приняты все меры по оказанию помощи экипажу в управлении кораблем и аварийном возвращении Apollo-13 на Землю.
Согласно заключению аварийной комиссии, непосредственной причиной взрыва кислородного бака № 2 в служебном отсеке Apollo-13 было короткое замыкание в электропроводке вентиляторов внутри бака. Короткое замыкание возникло в результате неправильных действий персонала на космодроме в ходе предстартовой проверки Apollo-13 27…28 марта. После проверки систем служебного отсека, когда сливали жидкий кислород из бака № 2, полностью осуществить слив не удалось; включили нагреватели в баке, чтобы вызвать интенсивное испарение жидкого кислорода и газообразный кислород стравить; такая процедура допустима, но при включении нагревателей было подано напряжение 65 в, в то время как они рассчитаны на напряжение не более 28 в. Специальные испытания показали, что повышенное напряжение выводит из строя предохранительные устройства (свариваются контакты), которые должны автоматически выключать нагреватели, если температура в баке превысит 27°C. Сваривание контактов предохранительных устройств приводит к повышению температуры в баке до 500°C и тефлоновая изоляция электропроводки отслаивается, оголяя провода. При включении вентиляторов в кислородном баке № 2 Apollo-13, произошло короткое замыкание оголенных проводов, загорелась изоляция и бак взорвался от возросшего давления. Взрыв бака № 2 привел к повышению давления в секции № 4 служебного отсека, повреждению бака № 1 и разрушению панелей обшивки служебного отсека. Аварийная комиссия рекомендовала сделать следующие доработки корабля Apollo.
1. Установить в служебном отсеке третий бак с кислородом.
2. Не ставить внутри кислородных баков вентиляторы.
3. Заключить всю электропроводку внутри кислородных баков в стальные кожухи.
4. Полностью заменить в кислородных баках материалы, способные гореть в кислородной атмосфере при большом давлении.
5. Установить бортовую систему сигнализации, предупреждающую об угрозе подобной аварии.
Apollo-14
31 января 1971 г. в 21 ч 03 мин по Гринвичу стартовала ракета-носитель Saturn V и корабль Apollo-14 с экипажем в составе: Алан Шепард (командир корабля), Стюарт Руса (пилот командного отсека) и Эдгар Митчелл (пилот лунного корабля).
Программой полета Apollo-14 предусматривалось следующее.
1. Выполнение посадки лунного корабля примерно в 48 км севернее кратера Фра Мауро (координаты центра участка посадки 3°40'19" ю. ш., 17°27'46"з. д.), там где не удалось совершить посадку корабля Apollo-13.
2. Проведение исследований лунной поверхности до кратера Коун в 120 м от места посадки.
3. Сбор 34 кг образцов лунных пород.
4. Установка на Луне научной аппаратуры: пассивных сейсмометров; трех активных сейсмометров и приборов для регистрации подрыва 21 пиротехнического заряда; четырех пусковых устройств с гранатами, которые будут через полгода подорваны с Земли (колебания грунта будут регистрироваться геофонами); детектора ионов для измерения состава и энергии заряженных частиц; ионизационного манометра для измерения плотности нейтронной атмосферы на Луне в диапазоне 10-6…10-12 мм рт. ст., оценки температуры и вариаций плотности; детектора заряженных частиц для регистрации протонов и электронов солнечного происхождения; лазерного отражателя.
5. Проведение научных экспериментов. Измерение напряженности и размеров магнитного поля локальных лунных структур. Измерение прибором механических свойств лунного грунта. Получение снимков в темноте с целью обнаружения источников света в конусе с углом 20° вдоль линии Земля – Солнце, с противоположной от Солнца стороны Земли.
6. Установка рулона алюминиевой фольги-ловушки ядер инертных газов в солнечном ветре.
7. Проведение научных исследований в командном отсеке. Измерение электромагнитных свойств лунной поверхности путем регистрации отраженных электромагнитных волн. Исследование вариаций гравитационного поля Луны вдоль траектории полета основного блока путем регистрации допплеровского смещения сигналов. Фотографирование областей Луны, интересных для селенологов, и участков посадки для будущих полетов кораблей Apollo. Уточнение координат ориентиров на Луне сканирующим телескопом.
8. Проведение сеансов телевидения.
9. Проведение на траектории полета к Луне экспериментов в невесомости и передача их по телевидению; электрофорез биологических соединений в жидкой среде; изучение теплопередачи; изучение поведения в невесомости жидкости; изучение процесса литья.
10. Продолжение наблюдения фосфенов – зрительных ощущений, вызываемых необычными для глаза раздражителями.
11. Изучение сейсмических колебаний, вызванных падением ступени S-IVB. Колебания должны регистрироваться пассивным сейсмометром, установленным на Луне астронавтами Apollo-12. Вес ступени при падении 11,3 т, скорость 2,5 км/сек.
12. Изучение сейсмических колебаний, вызванных падением взлетной ступени лунного корабля.
Программа была рассчитана на пребывание астронавтов на Луне вне лунного корабля в течение 8 ч 35 мин; общая продолжительность пребывания на Луне 33 ч 31 мин; общая продолжительность полета по программе 216 ч 38 мин.
В соответствии с рекомендацией комиссии по расследованию аварии Apollo-13, служебный отсек был модернизирован, вес его увеличился на 290 кг. Расходы на модернизацию составили 15 млн. долл.
Была подвергнута модернизации и вторая ступень S-II ракеты-носителя, чтобы исключить возможность возникновения продольных колебаний типа Pogo.
С этой целью в трубопроводе подачи жидкого кислорода в центральный ЖРД ступени S-II была установлена сферическая емкость, наполненная гелием, выполняющая роль демпфера колебаний. Установлены датчики, выключающие центральный ЖРД в случае возникновения колебаний большой амплитуды. Электроклапаны системы регулирования состава смеси всех пяти ЖРД были заменены двухпозиционными клапанами с пневматическим приводом.
Перед стартом ракеты-носителя Saturn V с кораблем Apollo-14 над м. Кеннеди прошел грозовой фронт, задержавший старт на 40 мин. Вывод на орбиту ожидания прошел нормально, ступень S-IVB с кораблем Apollo-14 вышла на эллиптическую орбиту 186/192 км (расчетная орбита – круговая высотой 191 км). Через 1,5 оборота по орбите ожидания в To +2 ч 28 мин 49 сек был вторично включен ЖРД J-2 ступени S-IVB; он проработал 5 мин 52 сек. и третья ступень ракеты вместе с кораблем Apollo-14 вышла на траекторию полета к Луне с начальной скоростью 10 833 м/сек. Эта траектория обеспечивает свободное возвращение на Землю после облета Луны на минимальном расстоянии от ее поверхности 4000 км.
В момент времени To +3 ч 03 мин начались операции по перестроению отсеков. Однако, 5 попыток произвести стыковку основного блока с лунным кораблем оказались неудачными, так как не утапливались защелки стыковочного штыря. А. Шепард обратился в Центр управления полетом с предложением разгерметизировать кабину командного отсека, открыть люк, выйти в открытый космос и осмотреть головку и защелки штыря. Однако Центр управления полетом не разрешил этой операции, а рекомендовал сделать еще одну попытку стыковки, но со втянутым штырем, чтобы обеспечить непосредственный контакт корпусов основного блока и лунного корабля. Пока производилась шестая попытка стыковки, NASA рассматривал вопрос об аварийном прекращений полета Apollo-14, так как кончался ресурс аккумуляторов на ступени S-IVB, обеспечивавших работу системы навигации и, управления. Последняя попытка оказалась успешной, и стыковка была произведена в момент времени To +6 ч 03 мин. После стыковки астронавты наполнили переходной туннель кислородом, открыли верхний люк кабины командного отсека, демонтировали стыковочный штырь и приемный конус и внесли их в командный отсек. Осмотр показал, что пружинные защелки штыря работают нормально, и по мнению специалистов на орбите ИСЛ трудности со стыковкой не должны повториться.
После отделения ступени S-IVB от корабля Apollo траектория S-IVB была откорректирована с расчетом попадания в Луну 4 февраля в момент времени To +82 ч 38 мин.
В ходе полета к Луне Apollo-14 наблюдался ряд неполадок. 2 февраля обнаружилось, что при выбрасывании отходов за борт происходит утечка кислорода из кабины командного отсека; астронавты проверили и отрегулировали клапан. 3 февраля экипажу сообщили из Центра управления полетом, что в одном из аккумуляторов взлетной ступени лунного корабля по данным телеметрической информации напряжение ниже номинального значения 37 в на 0,3 в. Астронавты подтвердили эти телеметрические данные, однако дальнейшего падения напряжения не наблюдалось. Для обеспечения всех операций при старте с Луны достаточно одного аккумулятора, второй является резервным, но по инструкции, посадка на Луну разрешается только при исправности обоих аккумуляторов.
Первая коррекция траектории по плану полета Apollo-14 не производилась, так как в ней не было необходимости. Вторая коррекция была произведена в момент времени To +30 ч 36 мин; ЖРД служебного отсека проработал 10,3 сек, скорость была увеличена на 22 м/сек и корабль Apollo-14 перешел на гибридную траекторию. Эта коррекция позволила компенсировать 40-мин задержку на старте и обеспечила минимальное расстояние при пролете Луны 124 км. Третья коррекция не производилась, а четвертая была выполнена 4 февраля; ЖРД служебного отсека проработал 0,6 сек и увеличил скорость полета корабля на 1,15 м/сек. В момент времени To +82 ч 36 мин 42,7 сек был включен ЖРД служебного отсека; он проработал 6 мин 12,23 сек, скорость корабля уменьшилась на 921,8 м/сек и он перешел на начальную эллиптическую орбиту ИСЛ высотой 106,5/311 км.
В момент To +82 ч 57 мин на Луну упала ступень S-IVB примерно в 165 км к юго-западу от места установки пассивного сейсмометра, ближе, чем предполагалось. Координаты точки падения 7°72' ю. ш., 26°03' з. д.; сейсмометр регистрировал колебания поверхности Луны в течение ~3 ч. После двух витков Apollo-14 по орбите ИСЛ вновь был включен ЖРД служебного отсека; он проработал 21,38 сек, скорость уменьшилась на 62,97 м/сек и корабль перешел на эллиптическую орбиту с высотой периселения 17,2 км и высотой апоселения 109 км. На втором витке по этой орбите С. Руса фотографировал район вблизи кратера Декатр – предполагаемое место посадки корабля Apollo-16.
В момент времени To +103 ч 27 мин лунный корабль с астронавтами А. Шепардом и Э. Митчеллом отделился от основного блока, а С. Руса с помощью ЖРД служебного отсека перевел основной блок на орбиту ИСЛ высотой 94/119 км. За 1,5 ч до расчетного времени включения ЖРД посадочной ступени лунного корабля для посадки на Луну на пульте управления лунного корабля появился сигнал о том, что в бортовую ЭЦВМ введена программа Р-70 (аварийное прекращение посадки) и Р-71 (аварийное возвращение к основному блоку). Это произошло в результате замыкания тумблера, вводящего в бортовую ЭЦВМ эти программы. Отработка программы аварийного прекращения посадки началась бы автоматически через 26 сек после включения посадочного ЖРД. Приборная лаборатория Массачусетского технологического института срочно разработала программу, которая должна была исключить автоматическую отработку программ Р-70 и Р-71. Программа была введена в бортовую ЭЦВМ лунного корабля и проверки показали, что она обеспечивает поставленные перед ней задачи. Эти операции были закончены всего за 10 мин до расчетного момента включения ЖРД посадочной ступени. В момент времени To +108 ч 42 мин был включен ЖРД посадочной ступени и в соответствии с требованиями новой программы им управлял А. Шепард, вручную дросселированием поддерживая тягу на уровне 477 кг. Далее он перевел ЖРД на режим максимальной тяги, после чего началась отработка ЦАП лунного корабля штатной программы Р-63. На высоте 9140 м должен был произойти захват лунной поверхности посадочным радиолокатором, но захвата не произошло. Если бы захвата не произошло до высоты 3 км, то по инструкции пришлось бы отказаться от посадки. Э. Митчелл несколько раз включал и выключал радиолокатор, но захват произошел лишь спустя 2,5 мин на высоте ~8 км. При входе в дальний коридор на высоте 2,3 км над лунной поверхностью скорость корабля относительно Луны была 493 км/ч. А. Шепард и Э. Митчелл увидели кратер Коун, являющийся для них ориентиром. Перед входом в ближний коридор А. Шепард включил модифицированную полуавтоматическую программу Р-66, а на высоте 200 м перешел на полностью ручное управление посадкой. Когда корабль снизился до высоты 30 м, поднялось облако лунной пыли. Когда щупы коснулись поверхности Луны, вертикальная скорость равнялась 0,9 м/сек. В момент посадки в баках посадочной ступени оставалось топлива на 60 сек полета.
Посадка произошла в момент времени To +108 ч 55 мин на 75 сек позже расчетного времени. Лунный корабль Apollo-14 совершил посадку между группой кратеров Триплет и группой кратеров Дуплет на площадке с уклоном 8° в точке с координатами 3°40'27" ю. ш., 17°27'58" з. д. в 26,5 м от расчетного места посадки.
После посадки астронавты в течение 3 мин находились в готовности совершить аварийный старт с Луны, затем они получили из Центра управления полетом разрешение оставаться на Луне. А. Шепард и Э. Митчелл стравили остатки топлива из баков посадочной ступени, выключили бортовые системы, которые не должны работать на Луне и начали подготовку к выходу на Луну. Выход задержался на 1 ч, так как пришлось устранять неисправность в системе радиосвязи, расположенной в ранцевой системе скафандра А. Шепарда. В момент времени To +114 ч 17 мин кабина лунного корабля была разгерметизирована. В момент To +114 ч 31 мин А. Шепард вышел на Луну первым, через 5 мин за ним вышел Э. Митчелл. Астронавты сняли с корпуса посадочной ступени 2-колесную тележку весом 9 кг, предназначенную для перевозки научных приборов, пород лунного грунта и изучения динамики движения колесной установки по поверхности Луны. Каркас тележки алюминиевый, шины колес из полиэфирного корда, рассчитанного на работу в диапазоне температур от -65 до +121°C; камеры шин надуваются до давления 0,07…0,14 ат.
Э. Митчелл собрал аварийный комплект образцов лунных пород, А. Шепард перенес и установил телевизионную камеру в 15 м от лунного корабля. Астронавты погрузили на тележку комплект научного оборудования и направились к месту установки приборов на расстоянии 100 м от лунного корабля. Катить тележку было легко, но астронавты трижды останавливались, Э. Митчелл тяжело дышал и вынужден был отдыхать. Используя лунную карту, они с трудом ориентировались на пути к цели. На расчетном месте от корабля оказалась впадина и они прошли к западу еще 10 м, чтобы разместить приборы на возвышенности. К моменту времени To +116 ч 37 мин астронавты пользовались ранцевой системой жизнеобеспечения уже 2 ч 18 мин; когда они приступили к установке научных приборов у А. Шепарда пульс был 90…100, а у Э. Митчелла 100…120 ударов в 1 мин. В момент времени To +117 ч 47 мин установка приборов была закончена и Э. Митчелл пошел вдоль кабеля с геофонами, подрывая ударником пиротехнические заряды. Из 21 заряда ему удалось привести в действие 13. Когда прошло 3 ч 56 мин с момента перехода астронавтов на ранцевую систему жизнеобеспечения, Центр управления полетом продлил на 30 мин пребывание на Луне, но предупредил, что им потребуется 18 мин на возвращение к кораблю.
На обратном пути к кораблю, когда астронавты собирали образцы лунных пород, они получили предупреждение Центра управления полетом, что у них осталось мало времени до завершения первого выхода, надо торопиться. Астронавты подошли к лунному кораблю в момент времени To +118 ч 56 мин; Э. Митчелл, а затем А. Шепард поднялись в кабину, в To +119 ч 07 мин люк был закрыт и кабина наполнена кислородом. Первый выход на Луну продолжался 4 ч 44 мин. Энергетические затраты астронавтов на поверхности Луны были на 20% ниже ожидавшихся. Система водяного охлаждения работала на режиме низкого расхода, лишь на короткое время Э. Митчелл переключал свою систему на средний расход при установке комплекта приборов. Средняя величина тепловыделения у А. Шепарда составляла 210 ккал1 ч, у Э. Митчелла 220 ккал/ч. Из общего запаса воды в системе охлаждения (3,85 кг} А. Шепард израсходовал 2,13 кг, Э. Митчелл 2,54 кг. После возвращения в корабль в ранцевой системе жизнеобеспечения А. Шепарда осталось запаса кислорода на 1 ч, у Э. Митчелла на 0,5 ч. 6 февраля астронавты предприняли второй выход на Луну. Перед этим они 2 раза принимали пищу, зарядили ранцевые системы жизнеобеспечения, спали 4,5 ч. При подготовке ко второму выходу они тщательно проверили скафандр Э. Митчелла, у которого обнаружилась утечка кислорода в соединениях скафандра с гермошлемом и перчатками. Основная задача второго выхода – путешествие к вершине кратера Коун, исследование лунной поверхности, сбор образцов лунных пород, измерение магнитного поля. По просьбе астронавтов второй выход начался раньше запланированного времени. Люк был открыт в момент времени To +131 ч 52 мин, через 5 мин на Луну вышел А. Шепард, за ним через 3 мин вышел Э. Митчелл. Астронавты погрузили на тележку оборудование и направились на восток к кратеру Коун. Первая остановка была сделана на расстоянии 75 м от лунного корабля; астронавты произвели измерение напряженности магнитного поля, зарегистрировав около 100 гамма, что превышает величины, полученные при измерении с орбиты ИСЛ. По мнению специалистов, это свидетельствует о наличии пространственных вариаций напряженности лунного магнитного поля. Астронавты прошли поле, усеянное камнями диаметром 60…90 см, и в центре площадки между тремя кратерами диаметром ~20 м приступили к сбору образцов лунных пород. Была взята колонка лунного грунта с глубины 45 см; глубже проникнуть не удалось, мешали твердые породы.
После остановки астронавты начали подъем к кратеру Коун. Крутизна подъема по их оценке составляла 18°, по мере приближения к кратеру начало попадаться все больше камней размером 1,2…1,5 м. Местность была усеяна кратерами, а ровные площадки между ними не превышали 3 м в поперечнике.
Астронавты с трудом ориентировались на местности и разошлись во мнениях, где находится кратер Уэйрд и где они должны сделать вторую остановку для взятия пробы грунта. Из центра управления полетом им сообщили, что точное место остановки не имеет значения, они находятся вблизи этого-места, поэтому следует сделать остановку для отдыха и взять пробу грунта. После непродолжительной остановки они продолжили подъем, но через несколько минут в To +133 ч 34 мин снова остановились, чтобы определить свое местонахождение. Э. Митчелл сообщил, что у них возникли серьезные сомнения в правильности маршрута, которым они идут. Он переключил систему охлаждения с низкого на средний расход воды.
После короткой остановки они продолжали подъем в направлении, как они считали, кратера Флэнк. Через несколько минут они снова должны были остановиться, чтобы сориентироваться и отдохнуть. Когда они снова начали подъем, частота пульса у обоих достигла 120 ударов в 1 мин. Подъем стал заметно круче, они уже не катили тележку, а несли ее на руках. В момент времени To +133 ч 45 мин они снова остановились отдохнуть, частота пульса у А. Шепарда достигла 150, у Э. Митчелла 128 ударов в 1 мин. В Центре управления полетом при разговоре с астронавтами слышали их тяжелое дыхание. Астронавты сообщили, что, по грубой оценке, они находятся недалеко от вершины кратера Коун, высота которого 90…100 м над поверхностью в месте посадки лунного корабля; но, по мнению астронавтов, им потребуется не менее 30 мин, чтобы добраться до края кратера. Командир корабля А. Шепард сообщил Центру управления полетом, что он считает целесообразным возвращаться к лунному кораблю, так как у них не останется времени на сбор документированных образцов. Центр управления полетом согласился с А. Шепардом и предложил им собрать образцы в месте их последней остановки. К началу возвращения в ранцевой системе жизнеобеспечения А. Шепарда оставалось 45% кислорода, у Э. Митчелла 40%.
На обратном пути, не доходя до кратера Уэйрд, астронавты вышли на участок, покрытый небольшими белыми камнями. У астронавтов повысилась температура в скафандрах, а в скафандре А. Шепарда обнаружилась небольшая утечка кислорода. Центр управления полетом приказал взять образцы пород на участке белых камней и немедленно возвращаться.
Сделав краткую остановку у кратера Уэйрд, астронавты стали спускаться к группе кратеров Триплет. К моменту времени To +135 ч 22 мин астронавты уже в течение 3 ч 33 мин пользовались ранцевыми системами жизнеобеспечения.
На следующей остановке у группы кратеров Триплет Э. Митчелл пытался взять колонку грунта, но проба высыпалась из пробоотборника. В ранцевых системах жизнеобеспечения оставалось менее 30% кислорода и Центр управления полетом дал указание закончить эксперименты и возвратиться на корабль. Когда астронавты достигли лунного корабля,, А. Шепард проверил положение телеметрической антенны у центрального блока научного оборудования, а Э. Митчелл занимался сбором образцов. Затем астронавты погрузили в лунный корабль образцы пород, рулон алюминиевой фольги, фотопленку. Люк кабины был закрыт в момент времени To +136 ч 21 мин; второй выход продолжался ~4 ч 45 мин. В общей сложности А. Шепард находился на поверхности Луны 9 ч 29 мин и прошел путь по Луне 2,75 км. Астронавты собрали 42,64 кг лунных пород.
Возвращение на Землю. Взлетная ступень лунного корабля Apollo-14 стартовала с Луны в момент времени To +142 ч 25 мин 42 сек 6 февраля. Схема встречи на орбите ИСЛ взлетной ступени с основным блоком Apollo-14 существенно отличалась от схемы встречи на орбите ИСЛ, применявшейся в предыдущих полетах. В полетах Apollo-11 и 12 взлетная ступень выводилась на концентрическую фазирующую орбиту, затем на коэллиптическую орбиту, встреча и стыковка продолжалась 3,5 ч и требовала около двух витков. В полете Apollo-14 была осуществлена прямая встреча на первом витке.
ЖРД взлетной ступени проработал 7 мин 12 сек, и вывел ступень на начальную селеноцентрическую орбиту; спустя 1 мин после выключения ЖРД взлетной ступени были включены ЖРД РСУ для триммерной регулировки; скорость возросла на 4,6 м/сек и взлетная ступень, минуя концентрическую орбиту и коэллиптическую, перешла к заключительному этапу встречи. В момент T0143 ч 09 мин была произведена первая коррекция, ЖРД взлетной ступени сообщил приращение скорости 28,4 м/сек. Стыковка произведена с первой попытки в момент To +144 ч 12 мин на 2 мин позже расчетного времени. Забрав все необходимое из лунного корабля, А. Шепард и Э. Митчелл вернулись в кабину командного отсека и взлетная ступень была отделена от основного блока. В момент To +146 ч 23 мин был включен ЖРД, затормозивший взлетную ступень и она упала на Луну в точке с координатами 3°30' ю. ш., 19°16' з. д. на расстоянии 70 км от пассивного сейсмометра, установленного на Луне экипажем Apollo-14.
В момент времени To +149 ч 14 мин был включен ЖРД служебного отсека, он проработал 147 сек, скорость полетав увеличилась на 1051 м/сек и корабль Apollo-14 перешел на траекторию возвращения к Земле.
На траектории возвращения после длительного отдыха экипаж провел запланированные технологические эксперименты в условиях невесомости. В момент To +165 ч 37 мин была проведена единственная (из трех запланированных) коррекция траектории, потребовавшая включения ЖРД служебного отсека на 3 сек. Командный отсек отделился от служебного отсека перед входом в атмосферу в момент To +215 ч 32 мин; вход в атмосферу произошел в момент To +215 ч 48 мин и 9 февраля командный отсек корабля Apollo-14 произвел посадку в Тихом океане в момент To +216 ч 02 мин, в точке с координатами 27°02' ю. ш., 172°40'з. д. в 1400 км южнее о. Самоа. Полет корабля Apollo-14 продолжался 216 ч 02 мин. Общие затраты на полет Apollo-14 составили 445 млн. долл.
Фактическое и расчетное время выполнения операции в полете Apollo-14 дано в табл. 26.
Таблица 26
Apollo-15
26 июля 1971 г. в 13 ч 34 мин по Гринвичу стартовала ракета-носитель Saturn V и корабль Apollo-15 с экипажем: Дэвид Скотт (командир корабля), Альфред Уорден (пилот командного отсека) и Джим Ирвин (пилот лунного корабля).
1. Три выхода из лунного корабля на поверхность Луны для проведения исследований Луны; 2 выхода продолжительностью по 7 ч и один 6 ч.
2. Испытание лунохода и поездка на нем на расстояние до 8 км от лунного корабля.
3. Испытание новых скафандров и системы жизнеобеспечения, увеличивающей продолжительность пребывания на Луне.
4. Испытание модифицированного лунного корабля, позволяющего увеличить в 2 раза пребывание астронавтов на Луне по сравнению с предыдущей конструкцией.
5. Старт ракеты-носителя Saturn V с самой тяжелой полетной нагрузкой из всех поднятых ракетой равной – 48 705 т.
6. Детальное картографирование поверхности Луны из командного отсека 3-камерной фотосистемой с лазерным альтиметром.
7. Вывод на орбиту 88/120 км, ИСЛ, который будет посылать на Землю в течение года информацию о характеристиках окололунного пространства.
8. Выход астронавта в открытое космическое пространство при возвращении основного блока к Земле и демонтаж фильмов картографирования Луны.
Главная задача полета Apollo-15 – исследование горного массива Apennine.
Расчетное место посадки лунного корабля Apollo-15 26°04'54" с. ш., 3°39'30" в. д. называется Handley-Apennine находится в 743 км севернее лунного экватора вблизи самого высокого на видимой стороне Луны горного массива Apennine, пики которого поднимаются на высоту 3,7 км.
Скотт и Ирвин доедут на луноходе до подножия Apennine, соберут образцы горных пород и почвы, которые, по-видимому, содержат смесь лунной коры, существовавшей до образования гор, вероятно, происшедших от удара метеорита, а также образцы горных пород, выброшенные из глубин на поверхность Луны при ударе метеорита, образовавшего огромный бассейн Imbrium.
Общая продолжительность полета по программе 295 ч 12 мин.
В отсеке № 1 посадочной ступени лунного корабля Apollo-15 в сложенном виде упакован луноход (рис. 44.1). Вес его на Земле 218 кг, он рассчитан на полезную нагрузку 485 кг. Длина лунохода 3,05 м, ширина рамы 1,85 м, база 2,3 м. Максимальная скорость лунохода 16 км/ч. Ободы колес шириной 23 см сплетены из оцинкованной рояльной проволоки диаметром 0,84 мм; к ободам прикреплены титановые пластинки, улучшающие сцепление с грунтом и защищающие от износа проволочный обод. Колеса снабжены амортизаторами, рассчитанными на преодоление препятствий высотой 25 см при скорости 8…12 км/ч.
Все 4 колеса – ведущие; в ступице каждого колеса смонтирован электродвигатель сериесного типа постоянного тока мощностью 0,25 л. с. и механизм – редуктор с передаточным отношением 80 : 1. При выходе электродвигателя из строя каждое колесо может быть переведено на свободный ход. Помимо электродвигателей в ступицах колес на луноходе установлены передний и задний электродвигатели для независимого управления поворотом передних и задних колес; эти электродвигатели мощностью 0,1 л. с. снабжены редукторами с передаточным отношением 257:1. Луноход имеет 2 серебряно-цинковых аккумулятора емкостью по 120 а.ч и напряжением 366 в, обеспечивающих максимальную дальность пробега по Луне 92 км.
Управление луноходом осуществляется Т-образной рукояткой, установленной между сиденьями астронавтов. Повороты рукоятки управляют движением лунохода по курсу. Отклонение второй рукоятки «вперед» – увеличивает, «назад» – уменьшает скорость хода.
Рис. 44.1 (а). Луноход
Луноход оснащен телевизионной камерой, кинокамерой, антеннами для связи с Землей, навигационной системой, указывающей скорость, курс, дальность до лунного корабля, пройденное расстояние.
Луноход изготовлен фирмой Boeing. Затраты на изготовление семи экспериментальных и трех летных образцов лунохода составляют 38 млн. долл., вдвое больше первоначально намеченной суммы.
Для экипажа корабля Apollo-15 фирма International Latex Corp. (США) изготовила новые скафандры марки А72-В (рис. 44.2). Этот скафандр обладает большей подвижностью рук и ног, а также в области шеи, плечевого пояса и талии; он более комфортабелен и его можно быстрее надеть (за 15…20 мин). Скафандр состоит из двух оболочек гермокостюма и наружной оболочки. Гермокостюм в области шеи, талии, на сгибах рук и ног выполнен в виде витков-спиралей, тросовые ограничители поперек груди и спины сохраняют при наддуве гермокостюма его форму и облегчают движения астронавта. Перед выходом на поверхность Луны сверху гермокостюма одевается белая противометеорная и теплозащитная многослойная тканевая оболочка.
Рис.44.1(б) Подготовка к поездке на Луноходе.
Рис. 44.2 Новый скафандр марки А-72-В.
Изменения, внесенные в конструкцию лунного корабля, установка дополнительного пятого аккумулятора, увеличение oбъема топливных баков и запаса топлива, подвеска лунохода привели к увеличению веса на 1120 кг
Увеличение веса основного блока составляет 1200 кг, складывается из дополнительного научного оборудования – 444 кг, увеличение веса конструкции, энергоустановки и управления 756 кг.
Общие затраты на изготовление космической системы научного оборудования и обеспечения полета корабля Apollo-15 составили 445 млн. долл.
Расчетная программа основных этапов полета Apollo-15 приведена в табл. 27
Таблица 27
Старт ракеты-носителя Saturn V с кораблем Apollo-15 произведен почти точно по расписанию с задержкой на 187 м сек. Центральный ЖРД F-1 ступени S-IC проработал 2 мин 15,7 сек, на 0,2 сек меньше запланированного времени. Четыре наружных ЖРД проработали 2 мин 38,8 сек. Центральный ЖРД J-2 второй ступени ракеты проработал номинальное время 4 мин 57,6 сек. Четыре наружных ЖРД проработали 6 мин 26,6 сек, меньше расчетного времени на 1,6 сек. ЖРД третьей ступени S-IVB проработал 2 мин 24,9 сек вместо расчетного времени 2 мин 28,5 сек.
Корабль Apollo-15 вышел на эллиптическую орбиту ожидания 170/173 км. После выхода на траекторию полета к Луне и отделения корабля Apollo-15 от третьей ступени ракеты-носителя были включены ЖРД реактивной системы управления и обеспечили его уход от ступени S-IVB. В момент времени To +5 ч 45 мин ( To – время старта) по команде с Земли третья ступень ракеты произвела маневр, направляющий траекторию к столкновению с Луной. Удар при падении ступени на Луну, эквивалентен взрыву 11 т тротила. Сейсмические колебания регистрируются в Океане Бурь и в районе кратера Фра Мауро сейсмометрами установленными астронавтами кораблей Apollo-12 и Apollo-14.
После отделения корабля Apollo от ступени S-IVB индикатор на пульте управления астронавтов показывал, что реле, управляющее приводами открытия и закрытия топливных клапанов группы «А» ЖРД служебного отсека, находится в положении запуска двигателя, что указывало на короткое замыкание в цепи, так как система была выключена. На Земле были приняты срочные меры к выяснению причин короткого замыкания. Астронавт Гордон, летавший на корабле Apollo-12, промоделировал создавшуюся ситуацию на имитаторе. Специалисты фирмы North American Rockwell на заводе в Дауне, где изготовляются основные блоки корабля Apollo, произвели исследования на одном из образцов основного блока.
В нормальных условиях включение ЖРД служебного отсека производится по команде цифрового автопилота двумя дублирующими группами «А» и «Б», реле и топливных клапанов. В аварийных условиях достаточно, чтобы сработала одна группа «А» или «Б». При этом тяга ЖРД будет меньше и для сообщения кораблю того же импульса двигатель должен проработать дольше. Однако по утвержденной инструкции лунный корабль не должен отделяться от основного блока с целью посадки на Луну в случае отказа одной из систем запуска ЖРД служебного отсека, так как уменьшается надежность.
В этом случае корабль Apollo для проведения научных исследований выводится на орбиту ИСЛ. Двигательная установка посадочной ступени лунного корабля используется как резервная и выведет корабль на траекторию возвращения к Земле, если полностью откажет ЖРД служебного отсека.
Если из-за короткого замыкания в реле группы «А» топливные клапаны действительно находятся в открытом состоянии, то при управлении маневром с помощью цифрового автопилота ЖРД включится несколько раньше и импульс будет больше расчетного. Чтобы предотвратить нерасчетный импульс, было решено включать ЖРД вручную, Процедура включения была отработана на Земле и передана соответствующая инструкция экипажу корабля Apollo-15.
В момент времени To +28 ч 40 мин на расстояния 200 000 км от Земли была произведена коррекция траектории. ЖРД, включенный вручную, сработал нормально. Это показало, что в группе «А» клапаны и переключатели, связанные-с ними непосредственно, работают нормально, а неполадка возникла в реле, связанном с индикатором на пульте управления. Тем не менее при всех последующих включениях ЖРД служебного отсека решили использовать только клапана группы «В», управляемые цифровым автопилотом.
Исключение решено было сделать только в двух случаях, когда требуется большой импульс: при переходе с траектории полета к Луне на селеноцентрическую орбиту и при переходе с этой орбиты на траекторию возвращения к Земле.
В этих случаях должны были включаться клапаны обеих групп «А» и «В», причем группа «В» управляется цифровым автопилотом, а группа «А» вручную, а выключаться эта группа должна несколько раньше, чтобы цифровой автопилот мог обеспечить заданный импульс, рассчитывая момент выключения группы «В».
Коррекция траектории в To +28 ч 40 мин выполненная экипажем вручную включавшим ЖРД служебного отсека точно на 0,7 сек, обеспечила прирощение скорости корабля на 1,5 м/сек и была достигнута требуемая точность в пределах 0,15 м/сек. Центр управления полетом сообщил астронавтам, что маневр ими произведен вручную великолепно. В To +33 ч 50 мин, когда корабль Apollo-15 находился на расстоянии ~ 240 000 км от Земли, астронавты Скотт и Ирвин перешли в лунный корабль для проверки бортовых систем и радиооборудования. Бортовые системы работали исправно, только разбилась стеклянная крышка на индикаторе. высоты полета над Луной.
Внутренняя крышка осталась целой и прибором можно было пользоваться. С помощью клейкой ткани астронавты собрали разлетевшиеся по лунной кабине осколки стеклянной крышки.
В To +36 ч 00 мин астронавты вернулись в командный отсек. Во время перехода внезапно погасло вспомогательное освещение из-за случайного выключения тумблера.
В To +50 ч 00 мин астронавты начали эксперимент по наблюдению «вспышек», надев предварительно очки с нанесенными на стекла двумя слоями ядерных фотоэмульсий. Каждую наблюдаемую вспышку они регистрировали вслух, записывая на магнитофонную ленту ее направление. Позднее ученые, сравнивая след, оставленный вспышкой в слоях эмульсии, определят энергию и направление частиц. Таким образом можно будет сопоставить эти вспышки с излучением Черенкова от частиц, движущихся со скоростью, близкой к скорости света. Эксперимент продолжался 1 ч. Уорден зарегистрировал 24 вспышки, Ирвин – 11, Скотт – 19. Большинство вспышек имело характер светящихся точек и лишь немногие – характер световых полос. В To +57 ч 02 мин Ирвин и Скотт совершили второй переход в лунный корабль для окончательной проверки бортовых систем. Скотт доложил на Землю, что в лунном корабле начался «небольшой потоп» из-за образовавшейся течи питьевой воды, находящейся в бачке под давлением. Гайка на трубопроводе, пропускавшая воду, была подтянута и через 10 мин после обнаружения течь была ликвидирована.
В To +73 ч 30 мин была произведена последняя коррекция траектории полета к Луне. ЖРД служебного отсека был включен на 0,81 сек. При этом использовались клапаны группы «В». В результате коррекции корабль перешел на траекторию, которая обеспечивала прохождение на расстоянии 100 км от поверхности Луны.
В To +74 ч 01 мин астронавты сбросили со служебного отсека панель (вес 77 кг, размеры 1,5x3 м), которая закрывала отделение с приборами и фотокамерами для картографирования и зондирования Луны с селеноцентрической орбиты. В To +78 ч 32 мин был включен ЖРД служебного отсека для перевода корабля Apollo-15 на начальную эллиптическую орбиту ИСЛ. При включении ЖРД использовались как клапаны группы «В», которые включались по команде цифрового автопилота, так и клапаны группы «А», которые включались астронавтами вручную по специально разработанной процедуре, позволяющей «обойти» реле с коротким замыканием на пульте управления. Эта процедура оказалась эффективной, хотя и требовала от астронавтов очень точного соблюдения включения и выключения клапанов группы «А».
Неточное выключение и небольшое увеличение импульса могло привести к падению корабля Apollo-15 на Луну.
Включение ЖРД служебного отсека, производилось астронавтами за диском Луны.
В To +78 ч 48 мин на Земле приняли сигналы, которые первоначально считали как появление корабля Apollo-15 из-за лунного диска. Прием сигналов в этот момент означал, что двигатель корабля включился, но проработал очень мало, и от посадки на Луну придется отказаться.
В Центре управления возникла очень напряженная обстановка. Однако вскоре было установлено, что эти сигналы были приняты от третьей ступени S-IVB ракеты-носителя, которая приближалась к поверхности Луны и упала на Луну в To +79 ч 25 мин на сравнительно большом расстоянии от расчетной точки падения.
Сейсмометр в районе кратера Фра Мауро зарегистрировал сейсмические колебания через 39 сек после падения S-IVB, а сейсмометр в районе Океана Бурь – через 41 сек. По расчетам этот эксперимент позволил прозондировать Луну на глубину 50…100 км. Характер колебаний был таким же, как и в прежних экспериментах. ВЧ-колебания быстро достигали максимальной интенсивности и быстро затухали. НЧ-колебания медленно достигали максимальной интенсивности и продолжались несколько часов. Характер колебаний подтверждает гетерогенную структуру Луны.
Корабль Apollo-15 вышел на начальную эллиптическую орбиту ИСЛ 108/310 км, с наклоном плоскости орбиты к экватору больше, чем в предыдущих полетах Apollo, поэтому астронавты могли наблюдать значительно большую часть поверхности Луны.
В To +82 ч 40 мин с разрешения Центра управления астронавты произвели коррекцию орбиты ИСЛ. ЖРД служебного отсека проработал 24 сек (расчетная продолжительность 24,5 сек). Маневр коррекции орбиты производился цифровым автопилотом, который для включения и выключения ЖРД управлял клапанами только группы «В». В результате коррекции корабль перешел на эллиптическую орбиту 17/108 км. В периселении корабль проходил на высоте 13 км над вершинами лунных гор. Наблюдая с близкого расстояния район посадки, астронавты сообщили, что расчетное место посадки гладкое, на нем нет больших камней. Выбранные ориентиры, в частности кратер с условным названием Индекс на краю Моря Ясности, очень легко различимы.
В To +95 ч 57 мин на десятом витке была произведена коррекция орбиты ИСЛ, так как вследствие влияния масконов орбита понизилась до 14 км в переселении и к моменту посадки могла снизиться до 9 км. В результате коррекции высота переселения увеличилась до 17 км.
В To +97 ч 50 мин Ирвин, а затем Скотт перешли в лунный корабль и начали подготовку к расстыковке.
В To +100 ч 14 мин на 12 витке по орбите ИСЛ, когда корабль находился за диском Луны, астронавты начали расстыковку. После восстановления связи с Землей Скотт доложил, что расстыковка не удалась.
Произведенный на Земле анализ телеметрической информации показал, что к стыковочному механизму не поступает сигнал на отведение защелок, по-видимому, из-за плохого контакта в штекере электросистемы. Астронавт Уорден открыл люк и пролез в туннель, там он обнаружил неплотно воткнутый штекер, укрепил его, и при повторной попытке расстыковка произошла с опозданием на 25 мин. Эта задержка не повлияла на график посадки на Луну. В To +101 ч 41 мин Уорден перевел основной блок на орбиту 101,3/120,6 км.
Пилотирование при посадке лунного корабля Apollo-15 производилось так же, как и в предыдущих полетах на Луну. Отличие состояло в том, что лунный корабль Apollo-15 садился по более крутой траектории (26° вместо 16°) и вертикальная скорость его была больше (1,5 м/сек вместо 0,9), чтобы сократить время и расход топлива, запас которого в этом полете был особенно ограничен. В To +104 ч 29 мин в периселении орбиты над восточной частью Моря Ясности, примерно в 370 км от расчетного места посадки, когда корабль находился на высоте 15 км и скорость полета равнялась 1650 м/сек, был включен для торможения ЖРД посадочной ступени.
Через 9 мин 24 сек лунный корабль прошел первый контрольный коридор на высоте 2,1 км при скорости полета 360 км/ч; через 1 мин 18 сек корабль прошел второй контрольный коридор на высоте 210 м при скорости 76 км/ч. С высоты 60 м началось вертикальное снижение на лунную поверхность со скоростью 1,5 м/сек. Когда лунный корабль находился на высоте 45 м с поверхности Луны поднялось облако лунной пыли, которое достигло высоты 30 м.
После снижения до 17 м корабль вошел в густое облако пыли, закрывшее весь горизонт, и в дальнейшем посадка осуществлялась вслепую по приборам. Корабль прилунился в To +104 ч 42 мин 30 сек, на 1/2 мин позже расчетного времени, с вертикальной скоростью не более 0,4 м/сек,
Лунный корабль Apollo-15 прилунился примерно в 450 м к северо-востоку от расчетной точки посадки. Однако было высказано предположение, что астронавты спутали ориентиры и приняли кратер Last за Index (название их неофициальное) рис. 44.3 и 44.4
Лунный корабль встал на грунт с наклоном 10°, это осложнило перемещение астронавтов в кабине, подготовку и одевание скафандров, и задержало эксперимент по фотографированию района посадки.
Скотт открыл верхний люк лунного корабля в To +106 ч. 43 мин. Местность вокруг была ровной и крупных камней не было. Скотт хорошо видел горы Apennine высотой до 4,6 км на расстоянии от места посадки примерно 3 км. Горы имеют мягкое очертание и округленные вершины. Ученые считают, что это древние горы, подвергшиеся процессу эрозии, механизм которого пока не ясен.
Скотт сфотографировал круговую панораму и в To +107 ч 10 мин закрыл люк лунного корабля.
Рис. 44.3. Вид с севера на место посадки Apollo-15. Гора Handley Delta поднимается на 3400 м над предгорьем. Борозда Handley Rille шириной 1,5 км, глубиной 370 м.
Рис. 44.4. Вид в плане района посадки Apollo-51 названного Handley-Apennine
Во время отдыха астронавтов по телеметрической информации на Земле обнаружили падение давления в кислороднoм баке на посадочной ступени со 190 до 183 кг/см?. Утечка кислорода происходила через незакрытый клапан патрубки сброса мочи за борт. Из общего количества кислорода 43 кг на посадочной ступени вследствие утечки было потеряно 4 кг. Астронавтов разбудили на 1 ч раньше расчетного времени, чтобы они закрыли клапан.
Первый выход на поверхность Луны начался в To +119 ч 35 мин. Скотт, спустившись на грунт увидел, что задняя нога шасси лунного корабля попала в яму глубиной 0,6 м и корабль наклонился на 9…10°. Толщина слоя пыли в месте посадки составляла 20…30 см. Скотт перенес телевизионную камеру на 20 м от лунного корабля, Ирвин собрал аварийный комплект образцов лунного грунта и астронавты приступили к развертыванию в рабочее положение лунохода. В лунных условиях эта операция оказалась более трудной, чем на Земле, потребовала больше времени и была завершена в To +120 ч 30 мин. Ходовые испытания лунохода показали, что система поворота передних колес не работает.
Система поворота задних колес обеспечивала управление луноходом, но радиус разворота увеличился с 3 до 6 м. Ходовые испытания лунохода продолжались 27 мин и астронавты отставали от графика на 1/2 ч, поэтому им предложили при поездке на луноходе не делать остановки у кратера Elbow на излучине борозды Handley Rille.
Поездка на луноходе началась в To +121 ч 45 мин. Луноход хорошо управлялся только с помощью задних колес, был устойчив в путевом отношении, легко объезжал кратеры и шел со скоростью 9…10 км/ч, но очень плохо демпфировался и несмотря на ровный грунт астронавты испытывали сильную тряску. У кратера Elbow они сделали остановку, так как, двигаясь с большой скоростью, уже наверстали 20 из 30 мин.
Затем продолжили поездку на запад от места посадки к борозде Handley Rille и достигли ее края в To +121 ч 57 мин (рис. 44.5 а и б). Они сошли с лунохода, произвели сбор образцов и фотографирование. Дно борозды оказалось плоским, а не V-образным, глубиной 360 м с большим количеством камней. Вдоль края борозды они поехали на юг и в To +122 ч 11 мин достигли подножия горы Handley Delta высотой 3,6 км, входящей в горную цепь Apennine. Произведя сбор образцов и фотографирование, они отправились к кратеру St. George (название неофициальное), отстоящему от места посадки на 4,1 км. Там они произвели фотографирование, сбор образцов с поверхности и взяли колонку грунта пробоотборником, заметив, что он легко входит в грунт. В связи с перерасходом кислорода Центр управления полетом предложил астронавтам возвращаться к лунному кораблю без ранее запланированных остановок.
Рис. 44.5 (а, б). Маршруты трех поездок на луноходе – I, II, III. а – вид маршрутов с севера; б – вид маршрутов в плане Поездка I: 1 – южнaя область кратера Elbow; 2, 3-предгорье Apennine; Поездка II: На восток вдоль фронта Apennine. 4 – южная группа кратеров; 5 – кратер Eron; 6, 7, 8 – остановки вдоль фронта Apennine Поездка III: 9, 10, 11 – остановки на краю террасы-борозды Handley; 12, 13 – северная группа кратеров.
Возвращаясь от кратера St. George, астронавты ориентировались по гирокомпасу и в некоторых местах по следам лунохода.
По возвращении к лунному кораблю астронавты в 100 м к западу от места посадки разместили комплект научных. приборов. При сверлении скважины глубиной 3 м для установки датчика теплового потока электробур легко прошел 2 м, но дальше порода оказалась очень твердой. Возможно, что бур достиг скального основания. Вторую скважину пройти на глубину 3 м они не успели, так как получили приказ возвращаться в кабину на 1/2 ч раньше намеченного срока из-за перерасхода кислорода. Люк лунного корабля был закрыт в To +128 ч 09 мин. Первый выход на поверхность Луны продолжался 6 ч 34 мин 14 сек.
После снятия скафандров астронавты обнаружили, что микробиологический фильтр на бачке питьевой воды дал течь и на пол вытекло 10 л воды. Фильтр сняли, отверстие загерметизировали. Специалисты на Земле заявили, что необходимости в фильтре нет, так как никаких микроорганизмов на Луне не обнаружено.
После отдыха, продолжавшегося 7 ч астронавтов разбудили в To +137 ч 56 мин.
Второй выход на поверхность Луны задержался на 1 ч в связи с возникновением неполадок в ранцевой системе жизнеобеспечения Ирвина. В бачке с водой был обнаружен воздух, который проник туда при перезарядке бачка после первого выхода. Потребовалось некоторое время для удаления воздуха. Штырь антенны на ранце Ирвина сломался, отремонтировать его не удалось. У Скотта отказал датчик пульса. Центр управления предложил Ирвину держать связь с Землей через ретранслятор на луноходе, а Скотту тщательно следить за своим состоянием.
Кабина была разгерметизирована в To +142 ч 14 мин. Вторая поездка на луноходе началась в To +143 ч 26 мин. Согласно программе маршрут пролегал на юг мимо группы кратеров South Cluster к подножию горы Handley Delta. Первая остановка планировалась у кратера Duna, входящего в группу South Cluster. Пройдя группу South Cluster, астронавты должны были, повернув на восток, достигнуть кратера Front, находящегося на расстоянии примерно 8 км от места посадки, а затем вернуться к лунному кораблю.
В To +143 ч 54 мин астронавты достигли кратера Duna. После сбора образцов, фотографирования и телепередачи, двинулись дальше на юг. На пути встречались большие камни, их приходилось объезжать. К удивлению астронавтов во время второй поездки начало работать и рулевое управление передней пары колес лунохода. Достигнув подножия горы Hendley Delta, камни кончились и астронавты повернули на восток и поехали по долине и направлении кратера Front. У кратера Kreschet сделали краткую остановку, во время которой пили из специального контейнера размещенного у горловины шлема и сосали съедобную палочку, размещенную под шлемом. Они остановились на склоне крутизной 10°, и не заметили, как въехали на склон. Со склона был виден лунный корабль, который находился на расстоянии нескольких километров. На склоне трудно было удержать равновесие. При фотографировании Скотт упал. Накануне при первом выходе дважды падал Ирвин. Однако мало вероятно, что при падении астронавты могут повредить герметичность новых скафандров. Ноги астронавтов были в липкой черной пыли. Собираемые образцы покрыты толстым слоем пыли.
Астронавты произвели съемку горы Handley Delta, ее высота более 4 км. Ирвин сказал, что Handley Delta показалась ему самой высокой из гор, какие он когда-либо видел.
Луноход почти не буксовал в глубоком слое пыли, легко поднимался на склоны крутизной до 20° и прочно удерживался на крутых склонах во время стоянок. Астронавты отключили систему управления задних колес, чтобы уменьшить чувствительность лунохода к управлению.
Кратера Spur, находящегося на расстоянии 5,7 км от лунного корабля и в 2/3 пути к кратеру Front и примерно на 0,5 км выше места посадки, астронавты достигли в To +145 ч 26 мин. Taм они обнаружили ряд интересных образцов лунных пород и по согласованию с Центром управления решили дальше не ехать. У кратера Spur некоторые камни имели белый цвет, некоторые коричневый и зеленый. Они нашли блестящий кристаллический образец, который определили как минерал, считающийся древнейшим на Луне, его возраст, как полагают составляет 4,5 млрд. лет. В To +146 ч 46 мин астронавты от кратера Spur двинулись в обратный путь к лунному кораблю, двигаясь со скоростью до 12 км/ч. Сейсмометр, установленный в месте посадки, зарегистрировал толчки, создаваемые луноходом. Лунного корабля они достигли в To +147 ч 26 мин и двинулись на запад к месту установки научных приборов, где им предстояло закончить бурение второй скважины на глубину 3 м. В скважину был опущен датчик измерения теплового потока. Была пробурена скважина глубиной 2,4 м для взятия колонки грунта. Не закончив работу астронавты вернулись в лунный корабль. Кабина была загерметизирована в To +149 ч 27 мин. Продолжительность второго выхода составила 7 ч 13 мин. На луноходе астронавты проехали расстояние 12,7 км.
Третий выход на поверхность Луны начался в To +163 ч 18 мин. По программе выхода астронавты должны были отправиться на луноходе на северо-запад к борозде Handley Rille, закончив исследование, проехать вдоль края борозды и направиться к кратерам North Complex. Общая протяженность маршрута 8 км, общая продолжительность выхода 5 ч.
В начале астронавты подъехали к месту, где во время второго выхода у них застрял электробур при бурении скважины на 2,4 м для взятия пробы грунта, и бур вытащить не успели. В течение долгого времени астронавты пытались вытащить бур. Они вспотели несмотря на то, что система теплоотвода в скафандрах была установлена на режим максимального расхода охладителя. В конце концов им удалось вытащить бур из грунта, но возникли трудности с разъемом трубки длиной 2,4 м. С начала третьего выхода прошло 1 ч 15 мин и Центр управления полетом предложил прекратить разработку бура и отправиться на луноходе к борозде Handley Rille. Северо-западный путь к борозде Handley Rille был усеян большими камнями, которые приходилось объезжать. Достигнув края борозды, астронавты сошли с лунохода, начали сбор образцов и фотографирование. Склон борозды до глубины 12 м оказался очень пологим, а затем круто обрывался. На склоне борозды было много камней, а на противоположной стороне четко были видны 3 слоя. По мнению некоторых ученых, это указывает на то, что борозда была промыта потоком лавы. Во время фотографирования Скотт дважды падал, один раз покатился по склону и выронил камеру.
У астронавтов уже не оставалось времени на поездку к кратерам North Complex. Они возвратились к лунному кораблю, где им удалось, наконец, разъединить трубку на секции.
В To +167 ч 49 мин луноход был установлен так, чтобы его телекамера могла передать процесс старта взлетной ступени с Луны. Астронавты вернулись в лунный корабль и загерметизировали кабину в To +168 ч 03 мин.
Выход третий продолжался 4 ч 45 мин.
Астронавт Уорден производил съемку и зондирование Луны с селеноцентрической орбиты пока лунный корабль оставался на поверхности Луны. Первые результаты, полученные с помощью рентгеновского спектрометра, показали, что на обратной стороне Луны процентное содержание алюминия выше, чем на видимой стороне. Уорден часто проводил физические упражнения с помощью пружинного механизма, так как ему предстояло пробыть в невесомости 12 сут. При полете Apollo-14 состояние невесомости особенно сильно отразилось на астронавте Руса, который не выходил на Луну и пробыл в невесомости 9 сут. Он потерял в весе ~4 кг, в то время как вес астронавтов Шепарда и Митчела, выходивших на Луну, практически не изменился.
Уорден с орбиты из командного отсека обнаружил на поверхности Луны конусообразные холмы пепла в юго-восточной части Моря Ясности и на площади ~100 км? в районе кратера Литтров в юго-восточной части Моря Спокойствия. Их наличие свидетельствует о сравнительно недавней в геологическом отношении вулканической активности, поскольку холмы еще не успели разрушиться под влиянием метеоритной эрозии.
Взлетная ступень лунного корабля Apollo-15 стартовала с поверхности Луны 2 августа в To +171 ч 37 мин. Через 7 мин 15 сек после старта она вышла на селеноцентрическую орбиту. В To +171 ч 54 мин астронавты из взлетной ступени засекли основной блок, который находился на селеноцентрической орбите 99/119 км. Астронавты провели 2 коррекции орбиты взлетной ступени и в To +173 ч 36 мин осуществили стыковку с основным блоком. Стыковка происходила на 51 витке основного блока по селеноцентрической орбите.
Отделение взлетной ступени, назначенное по плану в To +177 ч 21 мин, было отложено, так как после стравливания кислорода из переходного туннеля, обнаружилось что он вновь наполнен кислородом и давление его составляет 0,21 кг/см?. Это означало что в туннель кислород перетекает из взлетной ступени или из командного отсека.
Астронавты открыли оба люка проверили клапаны, протерли герметизацию, закрыли люки и снова стравили кислород из туннеля. Никакого натекания в туннель кислорода больше обнаружено не было. Для предотвращения гибели астронавтов от взрывной декомпрессии по утвержденной инструкции для полета корабля Apollo-15 астронавтам полагалось перед отделением взлетной кабины надеть скафандры. В предыдущих полетах кораблей Apollo этого не требовалось.
Отделение взлетной ступени было произведено в To +179 ч 30 мин. В To +181 ч 04 мим был включен ЖРД взлетной ступени, он обеспечил торможение скорости на 150 м/сек. Взлетная ступень упала на Луну в To +181 ч 30 мин. Сейсмические колебания, вызванные падением, были зарегистрированы тремя сейсмометрами: в районе Океана Бурь, в районе кратера Фра Мауро и в районе Handley Apennine.
5 августа Уордену предстояло выйти в открытый космос, поэтому астронавты приступили к тщательной проверке скафандров. Все скафандры были соединены в единую систему. Первая проверка показала негерметичное соединение одной из перчаток. Второе испытание также показало негерметичность, по-видимому, из-за того, что в одно из соединений попала лунная пыль. И только на третьей проверке герметичность была достигнута.
В To +220 ч 26 мин перед запуском автоматического спутника была проведена коррекция орбиты корабля Apollo-15. После коррекции корабль вышел на орбиту 110/140 км. Автоматический спутник весом 35 кг был выброшен с корабля пружинным толкателем, сообщившим ему приращение скорости 1,2 м/сек. Спутник застабилизирован вращением. На спутнике установлены магнитометр, детектор космического излучения и приемо-передаточная радиостанция. По изменению орбиты спутника будут уточняться аномалии гравитационного поля Луны.
В To +223 ч 49 мин 5 августа на 74 витке по селеноцентрической орбите, когда корабль находился за Луной, был включен ЖРД служебного отсека, он проработал 142 сек и обеспечил переход на траекторию возвращения к Земле. В To +238 ч 15 мин корабль Apollo-15 вышел из сферы действия гравитационного поля Луны.
В To +242 ч 04 мин 5 августа, когда корабль находился на расстоянии примерно 300 000 км от Земли, астронавты разгерметизировали командный отсек. Уорден вышел из командного отсека в открытое космическое пространство, держась за перила основного блока, преодолел расстояние 5,5 м, отделяющее люк командного отсека от места расположения приборов в служебном отсеке, снял касету весом 33 кг и перенес ее в командный отсек; во втором выходе он снял вторую касету весом 10 кг. Эти касеты содержат более 5000 кадров фотографий ~20% поверхности Луны.
В To +291 ч 57 мин была произведена единственная коррекция траектории возвращения к Земле, которая потребовала приращения скорости 1,5 м/сек. Коррекция осуществлялась ЖРД реактивной системы управления, которые проработали 21 сек.
В To +294 ч 46 мин командный отсек отделился от служебного отсека и в To +294 ч 58 мин он вошел в атмосферу на высоте 120 км.
На высоте 7 км по сигналу барометрического датчика был сброшен передний теплозащитный экран командного отсека. Через 1,7 сек мартирки выбросили 2 тормозных стабилизирующих парашюта диаметром 4,9 м. Эти парашюты снизили скорость со 135 до 80 м/сек. На высоте ~3 км тормозные парашюты отделились и были выброшены 3 вытяжных парашюта диаметром 2,2 м, которые вытянули 3 главных парашюта диаметром 26 м. Все парашюты раскрылись, но один внезапно опал. Опавший парашют мог запутаться в стропах остальных двух парашютов и привести к катастрофе. Но счастью этого не произошло.
В To +295 ч 11 мин 42 сек 7 августа командный отсек корабля Apollo-15 совершил посадку в Тихом океане в 10 км авианосца «Окинава», примерно в 530 км к северу от острова Оаху (Гавайские о-ва).
Apollo-15 доставил, на Землю 77 кг различных лунных образцов. [18—30].
Apollo-16
16 апреля 1972 г. в 17 ч 54 мин по Гринвичу стартовала ракета-носитель Saturn-V и корабль Apollo-16 с экипажем: Джон Янг (командир корабля), Томас Маттингли (пилот командного отсека) и Чарльз Дьюк (пилот лунного корабля).
Программой полета предусматривалась посадка лунного корабля Apollo-16 на высокогорном Плато Калей в районе кратера Декарт, три выхода астронавтов Янга и Дьюка на поверхность Луны, поездки на луноходе и исследование Луны в районе кратера Декарт, (рис. 44.6). Расчетная продолжительность полета 12 сут 3 ч 36 мин.
Рис. 44.6. Места посадок лунных кораблей Apollo, точки падения ступеней S-IVB ракет-носителей и взлетных ступеней лучнного корабля
Место посадки Apollo-16 находится в районе кратера Декарта, вблизи кратеров Абу-ль-фида, Кант, Цёльнер, Андель. Это южная часть высокогорного района Луны с высотами 7800—8050 м выше поверхности сферы Луны радиуса 1738 км.
Рис. 44.7(а) Топографическая карта района посадки Apollo-16. Разность высот между линиями равных уровней составляет 10 м. Цифра на линии уровня, например 8050, обозначает высоту уровня в м над поверхностью сферической Луны радиуса 1738 мм.
Рис. 47.7 (б,в). Место посадки Apollo-16
Координаты расчетного места посадки 9°00'01" ю. ш. 15°30'59" в д., и высота 7830 м. над поверхностью сферической Луны радиуса 1738 км. (рис. 44.7).
Эскиз исследуемого астронавтами Apollo-16 участка Луны в районе кратера Декарт приведен на рис. 44.7.
Рис. 44.8. Участок Луны исследованный астронавтами Apollo-16
Программа предусматривала три выхода астронавтов из лунного корабля на поверхность Луны продолжительностью по 7 ч каждый, наблюдение, исследование, сбор образцов лунных пород и установку на Луне комплекта научных приборов для пассивных и активных сейсмических исследований, измерений магнитного поля и теплового потока из внутренней области к поверхности Луны. Приборы связываются электрической цепью; источником энергии является термоэлектрический генератор мощностью 70 ватт, передача данных на Землю осуществляется по микроволновой радиолинии.
Измерения, проведенные в районе Апеннин в месте посадки Apollo-16 показали, что тепловой поток к поверхности Луны около 3/4-10-6 кал/см?сек. Среднее значение теплового потока у Земли только в 3 раза больше. Тепловой поток к поверхности Луны является следствием распада радиоактивных элементов. В образцах лунных пород исследованных на Земле, их оказалось очень много. Однако, такие образцы не могут быть во всей Луне, если бы они были, то внутренняя область Луны была бы полностью расплавлена.
Прибор для пассивного сейсмического исследования позволяет обнаружить естественные колебания почвы или удары о Луну частей космических аппаратов и метеоритов. Такие сигналы принимаются на Земле с мест посадок Apollo-12, 14 и 15 и наблюдается увеличение их силы, когда Луна находится на самом далеком и самом близком расстояниях от Земли, объяснения этому не найдено.
Новейшие исследования результатов падения на Луну космических аппаратов показали, что Луна покрыта корой толщиной 64 км, существенно отличающейся от вещества, составляющего внутреннюю область Луны.
Магнитное поле Луны может изменяться по амплитуде, частоте и направлению, поэтому магнитометры устанавливаемые на поверхности Луны, производят измерения поля в трех перпендикулярных направлениях тремя датчиками.
Постоянная составляющая магнитного поля Луны, измеренная в месте посадки Apollo-12, оказалась равной 35 гамма, в несколько раз больше чем ожидалось. Два измерения в месте посадки Apollo-14 дали значения величины магнитного поля 43 и 103 гамма в двух разных точках. Магнитное поле Луны очень мало, но компас показал бы Север, если трение было бы сделано бесконечно малым. Изменения магнитного поля по времени у поверхности Луны сильно зависят от электрической проводимости Луны. Электропроводимость горных пород изменяется с изменением температуры, поэтому данные магнитных измерений можно, использовать для вычисления температуры внутри Луны. Если воспользоваться имеющимися измерениями магнитного поля и подсчитать температуру, то оказывается, что Луна внутри сравнительно холодная. Ее температура 600…800°C. Но существует и другая точка зрения, заключающаяся в том что метод подсчета температуры содержит ошибки, на самом деле Луна внутри имеет более высокую температуру. Интересно, какая из этих двух точек зрения окажется справедливой.
В местах посадки кораблей Apollo исследуемая астронавтами поверхность Луны органичивается несколькими километрами и в сравнении со всей поверхностью исследуется только точка. Однако, проведя дополнительные исследования с орбиты ИСЛ можно проэкстраполировать некоторые данные, полученные на поверхности на всю Луну. С этой цельюна борту основного блока в служебном отсеке установлен комплект приборного оборудования, содержащий:
гаммаспектрометр,
приемник рентгеновской флуоресценции,
альфаспектрометр,
приемоответчик, работающий в S-диапазоне,
масс-спектрометр,
фотоаппараты с лазерным альтиметром,
спутник, выводимый на орбиту ИСЛ с магнитометром, счетчиком элементарных частиц и приемоответчиком, работающим в S-диапазоне.
Дверка, закрывающая комплект приборного оборудования, сбрасывается со служебного отсека за 41/2 ч до выхода корабля Apollo на орбиту ИСЛ.
Первоначально Apollo-16 выводится на эллиптическую орбиту ИСЛ с параметрами 111/314 км. Через несколько часоа корабль переводится на посадочную орбиту с параметрами 14,8/111 км, с которой через 171/2 ч после расстыковки лунный корабль совершает посадку.
В течение 17? ч с помощью комплекта приборов, установленных в служебном отсеке, производятся исследования и фотографирование Луны с орбиты ИСЛ. Перед посадкой лунного корабля основной блок переводится на круговую орбиту ИСЛ с высотой 111 км над поверхностью Луны. В течение следующих трех суток продолжаются исследования Луны с орбиты ИСЛ. За 20 ч до старта второй ступени лунного корабля с поверхности Луны изменяется плоскость орбиты основного блока, чтобы он оказался в наивыгоднейшем положении для встречи и стыковки. За несколько часов до выхода на траекторию возвращения к Земле Apollo-16 переводится на орбиту с параметрами 104/141 км для запуска c борта корабля ИСЛ.
Панорамное фотографирование Луны с орбиты ИСЛ дает снимки с высокой разрешающей способностью, по которым определяется возвышение поверхности Луны вдоль следа траектории полета. Для этой цели используются два фотоаппарата и лазерный альтиметр. Фотоаппараты снабжены автоматическим управлением. Фотокамера непрерывно вращается в плоскости, перпендикулярной к траектории полета для осуществления панорамного сканирования. Она покачивается вперед и назад для получения стереопокрытия. Чтобы избежать смазывания изображения автоматически компенсируется поступательное движение основного блока. Кроме того одним из датчиков определяется отношение поступательной скорости к высоте над поверхностью Луны и автоматически вводится коррекция. Снимки, сделанные с высоты 111 км, получаются с разрешающей способностью 1…1,8 м.
Вторая 76 мм картографическая фотокамера имеет соединенные в одном блоке два фотоаппарата. Фотографирование Луны осуществляется через 76 мм картографическую линзу, одновременно другим аппаратом, направленным точно в противоположную сторону, фотографируется звездное небо. В дальнейшем это позволяет определить положение фотокамеры в пространстве и очень точно зафиксировав объекты поверхности Луны.
Орбита основного блока непрерывно определяется наземными станциями слежения с точностью 2…3 м. Лазерный альтиметр определяет расстояние между основным блоком и Луной с точностью около 1 м. Вычитанием мы получаем возвышение лунной поверхности. На рис. 44.9 представлены результаты измерений возвышения лунной поверхности с помощью лазерного альтиметра, произведенных в полете Apollo-15.
Рис. 44.9. Возвышения Лунной поверхности измеренные лазерным альтиметром в полете Apollo-15
Анализ результатов показывает, что центр массы Луны смещен на 21/2 км от центра объема в сторону середины расстояния между Морем Ясности и Морем Кризисов. Уже около двух лет известно, что в этих двух Морях находятся две самых больших гравитационных аномалии на видимой поверхности Луны.
С орбиты ИСЛ в полете Apollo-16 проводятся три различных исследования химического состава лунной поверхности непосредственно под основным блоком, позволяющие экстраполировать результаты, полученные астронавтами в месте посадки на всю Луну. Чувствительными приборами обследуется ограниченная площадь на лунной поверхности. Измерения, произведенные из любой точки орбиты ИСЛ, есть среднее значение величины для нескольких квадратных километров поверхности Луны под основным блоком.
Приемником рентгеновской флуоресценции и стандартным методом обработки измерений определяются входящие в состав лунной почвы элементы: литий, бериллий, бор, углерод, азот, кислород, неон, натрий, магний, алюминий, кремний и измеряется их количественный состав.
На рис. 44.10 показано изменение отношения алюминия к кремнию по долготе для одного оборота вокруг Луны по измерениям, произведенным в полете Apollo-15.
Измерения альфаспектрометром энергии альфа частиц происходящих при распаде радона, позволяет определить количество тория и урана в горных породах.
Рис. 44.10 Отношение интенсивностей Al/Si по долготе для одного оборота вокруг Луны. По измерениям в полете Apollo-15.
1 – Интенсивность Al/Si. 2 – Долгота, гр. 3 – Север Долины Шротер. 4 – Вблизи Долины Шротер. 5 – Море Дождей. 6 – Вблизи Архимеда. 7 – Апеннины. 8 – Кромка Моря Ясности. 9 – Море Ясности. 10 – Кромка Моря Ясности. 11 – Возвышенность восточнее Моря Ясности. 12 – Юго-Западнее Моря Кризисов. 13 – Кромка Моря Кризисов. 14 – Море Кризисов. 15 – Кромка Моря Кризисов. 16 – Возвышенность между Морями Кризисов и Смита. 17 – Кромка Моря Смита. 18 – Море Смита. 19 – Кромка Моря Смита. 20 – Возвышенность между Морем Смита и Циолковским. 21 – Возвышенность восточное кратера Циолковский.
Гаммаслектрометром измеряется энергия и длина волны ?-излучения. По ним определяются типы горных пород и составляется карта распределения различных типов горных пород по поверхности Луны. Эти исследования дают информацию о природе и эволюции Луны.
Масс-спектрометром определяется состав и плотность газовых молекул вдоль траектории полета. В течение 40 ч полета Apollo-15 по орбите ИСЛ было обнаружено много различных газов. До сих пор неясно почему приборы зарегистрировали вокруг Луны большое количество газа.
Приемоответчик, работающий в S-диапазоне, используется для регистрации небольших вариаций гравитационного поля Луны.
Если большая глыба, вещество с поперечником в 75 km и плотностью в 2 раза, больше, чем плотность Луны, окажется под орбитой полета Apollo-16, то корабль, приближаясь к ней, будет испытывать притяжение и скорость его станет возрастать, когда он пролетит над глыбой и начнет удаляться от нее, сила притяжения глыбы будет тормозить движение корабля и его скорость начнет уменьшаться. Эти небольшие изменения скорости измеряются с высокой точностью. С Земли на корабль посылается радиоволна очень стабильной частоты 2114 Мгц. Принятая кораблем частота умножается на постоянную 240/221 и передается на Землю. По допплеровcкому сдвигу частоты, принятой на Земле с летящего корабля, определяются небольшие изменения его скорости.
По измеренным вариациям скорости полета корабля определяются изменения гравитационного поля Луны вдоль следа орбиты ИСЛ.
Программа поездок на луноходе и исследований Луны в полете Apollo-16 приведена в таблице 28.
Старт ракеты-носителя Saturn V с кораблем Apollo-16 произведен в расчетное время в 28 ч 54 мин 16 апреля (здесь и далее время московское)[5]. Перед стартом был обнаружен выход из строя гироскопа в дублирующей системе управления ракеты-носителя Saturn V. Однако, анализ неисправности показал, что опасность не настолько велика, чтобы откладывать полет. В 21 ч 06 м последняя ступень ракеты-носителя с кораблем Apollo-16 вышла на орбиту ожидания с параметрами 172/176 км.
Второе включение ЖРД ступени S-IVB было произведено в 23 ч 13 мин. Двигатель проработал 343 сек и вывел корабль Apollo-16 на траекторию полета к Луне. 17 апреля в 0 ч 13 мин, когда корабль находился на расстоянии 11 000 км от Земли, закончилось перестроение отсеков Apollo. В 1 ч 09 мин корабль Apollo-16 отделился от ступени S-IVB.
В 4 ч 45 мин астронавты увидели в окно командного отсека летящие крупные хлопья и поток частиц коричневого цвета. От лунного корабля отделялась разрушающаяся теплоизоляция. В начале возникло предположение, что разрушение теплоизоляции происходит из-за утечки из какого-либо бака на лунном корабле.
Таблица 28
Основные этапы полета Apollo-16 приведены в табл. 29.
Было принято решение немедленно произвести проверку, баков. В 5 ч 15 мин астронавты Янг и Дьюк перешли в лунный корабль, и была произведена проверка баков. Ни в одном из баков не было обнаружено падения давления, что свидетельствовало об отсутствии утечки. В дальнейшем специалисты пришли к выводу, что разрушалась краска на кремнийорганической основе, являющаяся дополнительным средством теплоизоляции на случай, если корабль будет запущен на сутки позже и соответственно на сутки позже лунный корабль совершит посадку на поверхность Луны и будет находиться при более высоком восхождении Солнца. Поскольку старт произведен в расчетное время, необходимость в дополнительной теплоизоляции не возникает. Наиболее вероятной причиной разрушения, по-видимому, явилось попадание на изоляцию струи газов из ЖРД системы управления ориентацией основного блока.
Таблица 29
17 апреля после 8 ч отдыха и завтрака астронавты провели эксперименты по электрофорезу в условиях невесомости и регистрировали вспышки фосфенов. В 22 ч 20 мин 17 апреля корабль находился на половине расстояния между Землей и Луной.
18 апреля в 3 ч 26 мин была произведена первая коррекция траектории полета. Маршевый ЖРД служебного отсека проработал около 2 сек. и сообщил кораблю приращение скорости 3,75 м/сек. В 5 ч 59 мин, в соответствии с программой астронавты Янг и Дьюк перешли в лунный корабль для проверки бортовых систем. Проверка продолжалась два часа. 18 апреля после 8 ч отдыха Маттингли проводил очередную коррекцию гиростабилизированной платформы, наблюдая в телескоп планету Юпитер, внезапно зажегся аварийный сигнал, показывающий, что не происходит поворота одного из гироблоков. С Земли были переданы команды, которые Маттингли ввел в бортовую ЭЦВМ, и гироблок снова начал поворачиваться. Наблюдать звезды в телескоп было очень трудно из-за того, что вокруг корабля летали частицы отслоившейся краски. Поэтому Маттингли произвел выставку гироплатформы по Солнцу и Луне, наблюдавшимся без затруднений.
Проведенная имитация выставки гироплатформы на корабле Apollo-17 показала, что при заданной последовательности операций происходит отказ бортовой ЭЦВМ. Чтобы избежать повторения подобной неисправности, которая будет особенно опасной при переводе корабля на орбиту ИСЛ и при других маневрах была изменена последовательность операций. Руководители полета заявляли, что если бы не удалось устранить эту неисправность, от перевода корабля на орбиту ИСЛ пришлось бы отказаться, и он, облетев Луну на расстоянии 131 км, должен был возвратиться на Землю.
18 апреля вместо 20 ч 24 мин астронавтов разбудили на час раньше в связи с тем, что отказала автоматическая система переключения антенн. На трассе Земля – Луна корабль Apollo непрерывно вращается вокруг продольной оси, чтобы был равномерный нагрев корпуса Солнцем. Передатчик телеметрической информации, работающий на две антенны, автоматически переключается синхронно с вращением корабля на ту антенну, которая обращена к Земле. Отказ автоматического переключения привел к тому, что после каждого 11-минутного сеанса передачи телеинформации следовал перерыв продолжительностью 7,5 мин. В начале астронавты производили переключение антенн вручную, а затем была исправлена автоматическая система переключения.
Астронавты продолжали наблюдения фосфенов. В течение часа не зарегистрировали ни одной вспышки. Однако затем начали наблюдаться серии вспышек, и в течение часа Дьюк зарегистрировал 20 вспышек, а Янг 50. Маттингли не зарегистрировал ни одной, что пока не нашло объяснения.
19 апреля в 2 ч 44 мин астронавты Янг и Дьюк перешли в лунный корабль для очередной проверки бортовых систем. Провели тренировку по надеванию скафандров в условиях невесомости. Скафандр Дьюка оказался очень тесным. Янгу было очень трудно застегнуть «молнию» на спине скафандра Дьюка.
В 5 ч 07 мин корабль Apollo-16 вошел в поле тяготения Луны. Коррекция траектория, намеченная на 18 ч 23 мин, была отменена. При сближении с Луной на расстоянии примерно 30 000 км астронавты вели съемку Луны из командного отсека. В 18 ч 53 мин, когда корабль находился на расстоянии 21 000 км от Луны, была сброшена дверка, закрывающая комплект научных приборов, установленный в служебном отсеке.
В 23 ч 12 мин корабль Apollo-16 скрылся за диском Луны. В 23 ч 23 мин, когда корабль находился за Луной, был включен ЖРД служебного отсека, который проработал 375 сек и уменьшил скорость примерно на 1 км/сек. Когда корабль вышел из-за лунного диска, измерения показали, что он перешел на орбиту ИСЛ с параметрами 106/304 км. На третьем витке начальной орбиты ИСЛ астронавтам было разрешено перевести корабль на низкую эллиптическую орбиту, с которой производится посадка на Луну.
20 апреля в 3 ч 33 мин за Луной был включен ЖРД служебного отсека и проработал 24,2 сек, скорость корабля уменьшилась на 60 м/сек. Если бы ЖРД проработал на одну сек дольше расчетного времени, то корабль перешел бы на траекторию столкновения с Луной. Фактическая орбита корабля имела параметры 19,6/109,3 км. После ужина в 7 ч 24 мин начался очередной девятичасовой период отдыха астронавтов.
В 0 ч 03 мин 20 апреля, на 39 мин позже расчетного времени, на Луну упала ступень S-IVB ракеты-носителя Saturn V. Предполагалось, что ступень упадет в 220 км к западу от места посадки корабля Apollo-12 в Океане Бурь. Фактически ступень упала в 102 км к северу от места посадки Apollo-12. Скорость при падении равнялась 2,6 км/сек. При весе ступени около 15 т сила удара была эквивалентна взрыву 11 т тротила. Падение ступени было зарегистрировано сейсмометрами в местах посадок кораблей Apollo-12, 14 и 15. Анализ распространения сейсмической волны показал, что до глубины 24 км Луна имеет гетерогенную структуру. На глубине 64 км скорость сейсмической волны возросла до 8,8 км/сек. В настоящее время трудно объяснить какая структура лунных пород может привести к такому повышению скорости.
У экипажа корабля Apollo-15 наблюдались весьма значительные потери калия, у Скотта и Ирвина, выходивших на поверхность Луны, – до 15%, а у Уордена до 10%. Калий выделяется под действием нервных потрясений и выводится из организма мочой. Потеря калия может приводить к апатии, слабости и сердечной аритмии. У Скотта и Ирвина наблюдалась сердечная аритмия. Значительная потеря калия может вызвать паралич дыхательных мышц или остановку сердца.
Поэтому для экипажа корабля Apollo-16 была приготовлена пища с повышенным содержанием калия. Для Янга и Дьюка, которым предстоял выход на Луну, предусмотрено получение с пищей 135 миллиэквивалентов калия в сутки, для Маттингли – 105.
Янг и Дьюк перешли в лунный корабль в 18 ч 02 мин и начали проверку бортовых систем. Ими была обнаружена неисправность в системе управления остронаправленной антенны. На устранение этой неисправности ушло около часа.
На 12 витке по орбите ИСЛ в расчетное время 21 ч 07 мин, когда корабль находился за Луной, было произведено мягкое разделение лунного корабля от основного блока. В момент разделения параметры орбиты были 19,8/107,2 км.
В 22 ч 34 мин 17 сек Маттингли должен был включить ЖРД служебного отсека и перевести основной блок на орбиту встречи с параметрами 96/127 км. В 23 ч 04 мин лунный корабль вышел из-за Луны, Янг и Дьюк сообщили, что ЖРД служебного отсека не включался. Когда была восстановлена связь с основным блоком, Маттингли доложил, что при проверке перед включением ЖРД он обнаружил неисправность резервной системы управления отклонением ЖРД на кардане. В таком случае инструкцией запрещается включение ЖРД.
На пульте управления в командном отсеке имеется индикатор, указывающий отклонение ЖРД на кардане. При подключении резервной системы управления вектором тяги Маттингли обнаружил, что стрелка индикатора колеблется, это означало, что ЖРД в карданном подвесе не зафиксировался и качается относительно оси рыскания. Возникла весьма критическая ситуация. В связи с тем, что основной блок не был переведен на орбиту встречи, посадка лунного корабля была отложена.
Центр управления полетом располагал 10 ч (пять витков по орбите ИСЛ) для оценки аварии и принятия решения о возможности использования ЖРД служебного отсека. Если бы оказалось, что включение ЖРД могло привести к гибели корабля и экипажа, то предусматривалась немедленная стыковка основного блока с лунным кораблем и использование ЖРД посадочной ступени лунного корабля для возвращения на Землю. Так как это было сделано при аварии Apollo-13 в 1970 г
После разделения лунный корабль находился на расстоянии 180 м от основного блока. Когда была обнаружена неисправность и могла потребоваться аварийная стыковка, Центр управления полетом передал команду Маттингли сблизиться с лунным кораблем до расстояния 30 м, используя ЖРД реактивной системы управления ориентацией и совершать полет строем, соблюдая эту дистанцию. Основной блок и лунный корабль были ориентированы так, чтобы можно было немедленно начать операции по стыковке.
Для определения причины и серьезности аварии на Земле проводились испытания аналогичных двигательных установок, ситуация воспроизводилась на моделирующих устройствах, велись расчеты на вычислительных машинах. Группы анализа работали в Центре управления полетом в Хьюстоне, в приборной лаборатории Массачусетского политехнического института и на заводе фирмы North American Rockwell в Дуани. Анализ показал, что, пбо-видимому, произошел обрыв электрической цепи в контуре обратной связи системы управления сервоприводами отклонения ЖРД на кардане. Подобная авария произошла в свое время на корабле Apollo-9. Специалисты пришли к выводу, что ЖРД можно использовать. Даже если выйдет из строя основная система управления вектором тяги и произойдет автоматическое переключение на частично неисправную резервную систему, то угрозы разрушения корабля не возникнет.
21 апреля на 15 витке по орбите ИСЛ Маттингли получил указание включить ЖРД служебного отсека. ЖРД был включен в 4 ч. 16 мин, проработал 6 сек и перевел основной блок на орбиту с параметрами 98,2/125,4 км. ЖРД посадочной ступени лунного корабля был включен в 5 ч 11 мин на 16 витке по орбите ИСЛ. В связи с тем, что лунный корабль совершил три дополнительных витка, он оказался в момент включения ЖРД на 6,4 км южнее и на 4,8 км выше расчетной точки, вследствие возмущения орбиты ИСЛ аномалиями гравитационного поля Луны. Программа работы ЖРД посадочной ступени была рассчитана, так чтобы компенсировать возмущение орбиты и обеспечить посадку лунного корабля в расчетном месте. Торможение началось на расстоянии 370 км от точки посадки. Полет на завершающем участке висения перед посадкой продолжался дольше номинального времени, так как Янгу пришлось маневрировать, выбирая ровное место. Дьюк дважды обращал внимание Янга на камни, которые могли помешать посадке. Фактическое место посадки оказалось на 150 м севернее и 215 м западнее расчетной точки. Согласно докладу астронавтов участок посадки на 30…40% загроможден большими камнями.
Еще находясь на орбите ИСЛ во время анализа аварии, происшедшей на борту основного блока, Янг и Дьюк просили: разрешения у Центра управления полетом отдохнуть перед выходом на поверхность Луны.
Период отдыха астронавтов на Луне начался в 8 ч 50 мин.
После посадки Apollo-16 работа на Луне осуществлялась. по новой программе. Так как посадка была произведена почти на 6 ч позже ранее запланированного срока.
Из-за аварии в системе управления вектором тяги ЖРД служебного отсека лунный корабль и служебный отсек сделали 3 лишних витка по орбите ИСЛ, и расход бортовых ресурсов превысил норму.
Решено было сократить на одни сутки полет по орбите ИСЛ основного блока после стыковки со взлетной ступенью лунного корабля, чтобы не включать лишний раз ЖРД служебного отсека с неисправной системой управления вектором тяги.
21 апреля астронавты Янг и Дьюк проснулись в 17 ч. Дьюк перед сном принимал снотворное «секонол». После подготовки к выходу кабина была разгерметизирована в 19 ч 49 мин и в 20 ч Янг и Дьюк вышли на поверхность Луны. Осмотрев поверхность, они обнаружили, что им удалось посадить лунный корабль в самом центре кратера диаметром 50 м с высотой стенки 4…5 м. Только в центре кратера имелась ровная площадка, а склоны поднимались под углом 30°.
Астронавты установили на Луне ультрафиолетовый спектрограф в тени лунного корабля, направив его вначале на туманность в созвездии Лебедя, а, примерно, через час навели его на Землю для съемки водородной геокороны в ультрафиолетовых лучах. Затем они спустили с лунного корабля луноход и смонтировали его в рабочее положение. При проверке лунохода была обнаружена неисправность в одном из аккумуляторов и в системе рулевого управления задних колес.
Затем астронавты приступили к установке научных приборов на поверхности Луны на расстоянии 100 м от лунного корабля. Дьюк пробурил три скважины глубиной 3 м. В двух были установлены зонды для измерения теплового потока к поверхности Луны. Третья скважина бурилась для получения образцов грунта.
Закончив с установкой научных приборов, астронавты на луноходе направлись на Запад к кратеру Флаг, который был на расстоянии 1,6 км от места посадки. Там они произвели сбор образцов и отправились к кратеру Опук, произвели сбор образцов и сняли панораму кратера. Астронавты провели измерения портативным магнитометром. От кратера Спук они направились к кратеру Плам и Бастер, провели сбор образцов и вернулись в лунный корабль в 2 ч 57 мин 22 апреля.
Первый выход на поверхность Луны продолжался 7 ч 11 мин. Общая протяженность поездки на луноходе 4,2 км.
Астронавты обнаружили, что тончайший верхний слой грунта в несколько миллиметров имеет серый цвета грунт под ним белый. Считают,что серый цвет верхнего слоя объясняется воздействием космических лучей солнечного ветра и метеорной пыли. Ученые считают, что грунт в районе посадки Apollo-16 более древний, чем в местах посадки предыдущих кораблей.
Астронавты отмечали легкость управления луноходом, несмотря на то, что задние колеса буксовали как на снегу. При движении против Солнца или от Солнца трудно ориентироваться на местности. В некоторые моменты они теряли ориентировку. От кратера Спук они возвращались по колее и считают что иначе они могли заблудиться.
Расчеты показывают, что во время выхода астронавтов температура на освещенной Солнцем стороне была плюс 46°С, а в тени минус 65°C. Однако Янг жаловался, что он мерзнет даже находясь на Солнце и совершая активную работу.
В 6 ч. 54 мин 22 апреля начался период отдыха астронавтов. Спали они 7 ч без скафандров в гамаках, подвешенных в лунном корабле.
Второй выход на поверхность Луны начался в 19 ч 34 мин. Погрузив на луноход необходимые предметы в 20 ч 20 мин астронавты поехали поперек Плато Калей к горе Каменной. Они ехали со скоростью 12 км/час, но затем, камни, загромождавшие путь, заставили снизить скорость до 6 км/час.
Первая остановка была сделана у Каменной горы в 4,1 км от лунного корабля. Это расстояние они проехали за 30 мин. Остановка продолжалась 40 мин. За это время они собирали образцы лунного грунта и фотографировали местность.
Затем они начали подъем на луноходе на Каменную гору. Крутизна склона в среднем составляла 10°, а иногда достигала 20°. Подъем шел тяжело, так как грунт напоминал вспаханное поле. От тряски вышел из строя индикатор дифферента лунохода. В дальнейшем дифферент определяли на Земле и сообщали астронавтам. Один раз они сообщили, не знают что происходит в данный момент подъем или спуск. С Земли им сказали, что в этот момент они совершали сравнительно крутой подъем.
От тряски отломилось пылезащитное крыло от переднего колеса и астронавтов засыпало пылью. Позже почти полностью вышла из строя система навигации лунохода и они возвращались к лунному кораблю по колее. Были неполадки и в системе рулевого управления. Несмотря на эти неполадки при движении на гору они развивали скорость до 8 км/час, а с горы до 11 км/час. И только большое количество камней заставляло их снижать скорость до б км/час.
Вторую остановку, продолжительностью 48 мин, они сделали на склоне горы. Третья остановка еще выше у кратера Краун, четвертая в месте максимального подъема у группы из 5 кратеров, названной Чинко. С наивысшей точки подъема они видели лунный корабль, фотографировали местность, произвели сбор образцов, переворачивали большие камни в поисках кристаллических образцов вулканического происхождения. Астронавты возвратились в лунный корабль 23 апреля в 2 ч 57 мин. Выход продолжался 7 ч 23 мин. Астронавты проехали на луноходе 11,5 км и собрали 40,5 кг образцов лунных пород.
Третий выход на поверхность Луны начался в 18 ч 33 мин. Навигационную систему лунохода удалось исправить и астронавты поехали к краю Северного лучевого кратера.
Расстояние в 5 км они проехали за 35 мин. По пути исследовали и описывали местность, в частности отметили, что вокруг много недавно образовавшихся кратеров.
У края кратера, к которому они поднялись по склону, крутизной 15°, они обнаружили много камней. Некоторые были размером 10…15 м. Камни покрыты слоем пыли. По просьбе ученых они откололи образцы от белого и черного камней. Затем они подошли к самому краю кратера. Глубина кратера по измерениям с Земли составляет 400 м, диаметр 1200 м. Они не могли увидеть дна кратера и отметили, что внутренняя стенка очень крутая (60°).
Большое неудобство доставляли сумки для образцов, приклеенные липкой лентой к наспинному ранцу астронавтов. Из-за высокой температуры (87° на Солнце) клей растапливался и сумки отрывались.
У Северного лучевого кратера астронавты пробыли около часа. В 21 ч 41 мин они двинулись в обратный путь и покрыли расстояние до лунного корабля за 28 мин. На одном участке скорость лунохода достигла 16 км/ч. С Земли им посоветовали уменьшить скорость.
Вернувшись к Лунному кораблю, они установили луноход на расстоянии 100 м от места посадки, чтобы телевизионная камера лунохода могла снимать старт взлетной ступени с Луны. Сняли пленку из ультрафиолетового спектрографа. Перед возвращением в лунный корабль, астронавты долго очищали щеткой скафандры от лунной пыли. Третий выход закончился в 0 ч 03 мин 24 апреля и продолжался 5 ч 40 мин. Протяженность поездки на луноходе составила 11,4 км.
Старт взлетной ступени с Луны был произведен в 4 ч 26 мин 24 апреля. Взлетная ступень вышла на начальную орбиту ИСЛ с параметрами 16,5/75 км. Через 10 мин после старта Янг сообщил, что он видит основной блок. Стыковка была произведена в 6 ч 35 мин, позже расчетного времени на 18 мин, так как Маттингли по заданию руководителей полета облетел и осмотрел взлетную ступень, чтобы определить, какие детали от нее отвалились при старте с Луны. Маттингли сообщил, что это были куски теплоизоляции.
Общая продолжительность пребывания Янга и Дьюка на Луне составила 71 ч 02 мин, а три выхода на поверхность. Луны в общей сложности составили 20 ч 14 мин.
Всего Янг и Дьюк собрали 111 кг образцов горных пород и лунного грунта.
24 апреля астронавтов разбудили в 18 ч 13 мин. В течение 45 мин им передавали иструкции, которые они должны внести в план полета. Затем они перенесли из взлетной ступени в командный отсек все вещи, подлежащие возвращению на Землю, и закрепили их. Трудно было разместить и закрепить камень весом 18 кг.
В 23 ч 54 мин была отделена взлетная ступень. Предполагалось по команде с Земли затормозить взлетную ступень и сбросить ее на Луну. Однако, в связи с неоднократным изменением программы, не был поставлен в нужное положение переключатель на пульте управления для приема команд с Земли. После отделения взлетная ступень начала кувыркаться, стабилизировать ее не удалось, она осталась на орбите ИСЛ, просуществует около 250 суток после чего, под влиянием лунного тяготения, упадет на Луну.
0 ч 57 мин 25 апреля Маттингли подал команду на сброс автоматического спутника весом 40 кг, он в течение года будет передавать измерения магнитного поля и космического излучения.
Перед включением ЖРД служебного отсека для перевода основного блока на траекторию полета к Земле, астронавтов предупредили, что будет подаваться аварийный сигнал, поскольку дублирующая система управления вектором тяги неисправна. Астронавты не должны обращать внимания на аварийный сигнал. Исследование этой ситуации на Земле показало, что опасности для астронавтов не возникает даже в случае, если во время работы ЖРД служебного отсека откажет основная система регулирования направления вектора тяти и произойдет автоматическое переключение на дублирующую систему. В этом случае корабль станет раскачиваться и вибрировать, однако ЖРД все же обеспечит требуемый импульс, и корабль перейдет на траекторию полета к Земле близкую к расчетной.
Кронштейн, на котором выносится из служебного отсека масс-спектрометр, заклинило, и его не удалось убрать. Это нарушает центровку основного блока и недопустимо в момент включения ЖРД для перевода корабля на траекторию полета к Земле, поэтому Маттинтли произвел отстрел кронштейна вместе с прибором.
ЖРД служебного отсека был включен на 64 витке полета основного блока по орбите ИСЛ в 5 ч 15 мин, когда корабль находился за Луной. ЖРД проработал нормально 162 сек, израсходовав около 5 т топлива, и перевел основной блок на траекторию возвращения к Земле.
25 апреля в 17 ч 36 мин корабль вошел в поле тяготения Земли. В 18 ч, когда он находился на расстоянии 330 000 км от Земли, была произведена первая коррекция траектории полета, с помощью ЖРД РСУ, которые проработали 8 сек.
В 23 ч 15 мин 25 апреля Маттингли вышел в открытый космос, когда корабль находился на расстоянии около 300 000 км от Земли. Маттингли был соединен фалом длиной 7,6 м с комадным отсеком, по которому подавался в скафандр кислород и вода. Он перенес в командный отсек касету с отснятой пленкой из панорамной камеры, весящую 32,7 кг. При втором выходе он принес касету с отснятой пленкой топографической камеры. Выход Маттингли продолжался 62 мин. Частота пульса у него была 130…168 ударов, а у Янга и Дьюка 70…80 ударов в мин.
27 апреля астронавтов разбудили в 16 ч 10 мин. Основной блок находился на расстоянии от Земли примерно 80 000 км.
В последний день полета индикатор на пульте управления показал неисправность основной системы управления и навигации. Специалисты с Земли сказали, что, несмотря на показания аварийного индикатора, астронавты могут пользоваться системой во время управляемого спуска в атмосфере Земли. Один из астронавтов ударил ногой по пульту управления, аварийный сигнал погас и больше не загорался.
В 19 ч 31 мин, когда основной блок находился на расстоянии 44 000 км от Земли, была проведена последняя коррекция траектории полета.
После отделения служебного отсека, командный отсек вошел в атмосферу в 22 ч 30 мин. При этом его скорость составляла 11 026 м/сек. Приводнение произошло в 22 ч 45 мин в Тихом океане в точке с координатами 00°40' ю. ш., 156°03' з. д. на расстоянии 1,8 км от авианосца «Тикондерога».
Apollo-17
В 05 ч 53 мин (здесь и далее время московское) стартовала ракета -носитель Saturn V и корабль Apollo-17 с экипажем: Юджин Сернан (командир корабля), Рональд Эванс (пилот командного отсека) и Харрисон Шмитт (пилот лунного корабля), ученый геолог.
Цель полета – посадка лунного корабля Appollo-17 в районе Тавр – Литтров, в восточной части лунного диска, за Морем Ясности. Программой предусматривалось три выхода Ю. Сернана и X. Шмитта на поверхность Луны, продолжительностью по 7 ч. установку на Луне комплекта научных приборов, питаемых от радиоизотопной энергетической установки, поездку на луноходе по различным маршрутам общей протяженностью около 37 км с целью исследования Луны в районе посадки, сбора образцов лунного грунта, киносъемки и фотографирования Луны. Программа содержала 7 новых экспериментов. Один из них – оценка сейсмического профиля Луны, вместо пассивного сейсмического исследования примененного в предыдущих полетах. На поверхности Луны размещается 8 взрывных зарядов весом от 0,75 до 2,73 кг на расстояниях 0,16 до 2,4 км от места расположения комплекта научных приборов. Заряды последовательно подрываются по команде с Земли, после старта Apollo-17 с Луны. Предусматривалась запись удара при падении на Луну взлетной ступени лунного корабля в 9 км от места посадки, наблюдение по телевидению взрывов 6 из 8 зарядов и падения взлетной ступени.
Еще один новый эксперимент, измерение гравитационного поля Луны по маршрутам лунохода, гравиметром установленным на луноходе. Кроме того, предусматривалось провести зондирование и картографирование Луны с орбиты ИСЛ, с помощью комплекта приборов, установленных в служебном отсеке.
Расчетное место посадки корабля Apollo-17 на видимой с Земли стороне Луны в точке с координатами 30° 45' в. д. и 20° 10' с. ш., в районе Тавр-Литтров. Этот район выбран как наиболее интересный с точки зрения селенологическьх исследований. Ученые считают что слой темного вещества, покрывающий большую часть поверхности в месте посадки, может оказаться наиболее молодым образованием на Луне, имеющем возраст около 500 млн. лет и там же надеются найти древнейшие образцы горных пород возраста 4,5 млрд.лет.
В отличие от предыдущих полетов на Луну старт Saturn V с кораблем Apollo-17 должен происходить в ночное время, чтобы обеспечить необходимый угол возвышения Солнца над горизонтом Луны в момент прибытия корабля. По этой же причине, старт с орбиты ИСЗ и переход на траекторию полета к Луне должен осуществляться над Атлантическим океаном, на третьем витке по орбите ИСЗ, вместо старта на втором витке над Тихим океаном.
Посадка корабля Apollo-17 на Луну сложнее посадки предыдущих кораблей, в том числе и Apollo-15, посадочная траектория, которого проходила над горным районом Handley Rille, но можно было осуществить посадку за расчетной точкой и по обе стороны от нее. Траектория захода на посадку лунного корабля Apollo-17 проходит в узкой долине между Северным и Южным горными массивами с крутым обрывом за расчетным местом посадки.
Выбранное в восточной части лунного диска место посадки Apollo-17, потребовало принятия специальных мер обеспечения безопасности. Одним из наиболее опасных моментов в полете на Луну являются маневры уменьшения скорости, производимые за диском Луны. Слишком большое снижение скорости – переторможение, может явиться причиной падения корабля на Луну по баллистической траектории.
Чем дальше на восток находится перилуний орбиты снижения, тем меньше времени имеет Центр управления полетом для анализа новой орбиты и принятия решения об аварийном возвращении, если предвидится столкновение с Луной. По этой причине перилуний орбиты снижения лунного корабля Apollo-17 установили 10° западнее места посадки (у траектории Apollo-16 перилуний был 16° восточнее места посадки). Соответственно, торможение лунного корабля перед посадкой на поверхности Луны должно начаться на 12 км выше перилуния. И чтобы снизить высоту начала этапа торможения, с которой ресурс посадочной двигательной установки сможет обеспечить посадку корабля, перилуний орбиты снизили до 13 км (место 20,4 км в полете Apoll-16).
Все это потребовало осуществлять снижение Apollo-17 с орбиты ИСЛ в два этапа.
Первый этап осуществляется до расстыковки лунного корабля и основного блока, для торможения используется ЖРД служебного отсека, корабль переводится на орбиту 27,8/110 км. После расстыковки, на втором этапе торможения с помощью ЖРД РСУ лунный корабль переводится на орбиту ИСЛ 13/111 км.
После возобновления связи с лунным кораблем Центр управления полетом имеет в этом случае, около 10 мин на принятие решения произвести посадку на Луну или нет.
NASA указывает на следующие преимущества двухэтапного снижения с орбиты ИСЛ:
снижение перилуния до 13 км уменьшает высоту начала этапа торможения до 17,25 км и обеспечивает 165 сек висения лунного корабля перед посадкой (экипаж Apollo-16 использовал 91 сек из располагаемых для висения 168 сек). Посадочный вес снижается благодаря расходу топлива ЖРД РСУ лунного корабля на втором этапе торможения. Вероятность переторможения непосредственно перед заходом на посадку уменьшается, так как большее изменение скорости осуществляется на первом этапе торможения предшествующей ночью.
Последняя экспедиция на Луну наиболее продолжительная и самая дорогая, она рассчитана на 304 ч 31 мин и стоит 450 млн. долл., включая 45 млн. долл стоимость комплекта научного оборудования.
Предстартовая подготовка ракеты—носителя Saturn V с кораблем Apollo-17 проходила нормально до начала автоматического предстартового цикла. Переключение на автоматику осуществляется в T0 минус 190 сек (где T0 – расчетное время старта). В ходе автоматического цикла наземная вычислительная машина не выдала команды на наддув кислородного бака третьей ступени. Оператором вручную была послана команда для наддува бака, но вычислительная машина не зарегистрировала наддува. В результате сработала система автоматической блокировки, прекратившая дальнейшие операции за 30 сек до расчетного времени старта. Астронавты, как положено по инструкции, немедленно выключили бортовые пиротехнические устройства. Центр управления полетом и специалисты различных служб начали искать способ ввести в вычислительную машину информацию о наддуве бака.
Стартовое окно для полета на Луну Apollo-17 допускало запуск 7 декабря с 05 ч 53 мин до 09 ч 31 мин. Следующее окно допускало запуск 8 декабря и если запуск не был бы произведен, то последующая дата запуска, которая позволяла обеспечить посадку в районе Тавр – Литтров была бы только 4 января 1973 г.
Однако отсрочка запуска Apollo-17 до 4 января 1973 г. вызвала бы отсрочку запуска орбитальной станции Skylab намеченного на 30 апреля 1973 г. Эти отсрочки повлекли бы за собой дополнительные расходы в сумме 11 млн. долл.
Наземные спецслужбы разработали способ ввода информации о ручном наддуве бака в наземную вычислительную машину. В Центре управления полетом была произведена проверка и отработка предложенного способа на специальном стенде. Окончательная предстартовая подготовка ракеты-носителя с кораблем возобновилась с 8 минутной готовности в 8 ч 25 мин.
Ракета-носитель Saturn V с кораблем Apollo-17 стартовала в 08 ч 33 мин с опозданием на 2 ч 40 мин по сравнению с расчетным временем старта. Это был первый запуск по программе Apollo, произведенный в ночное время.
Корабль Apollo-17 вместе с третьей ступенью ракеты-носителя в 08 ч 45 мин вышел на эллиптическую орбиту ожидания 167/171 км (расчетная орбита круговая высотой 170 км). X. Шмитт с большим интересом наблюдал Землю с орбиты ожидания и комментировал наблюдаемый ландшафт с точки зрения геолога. В частности сказал, что хотя он не является сторонником теории дрейфа континентов, однако наблюдая с высоты орбиты и сравнивая очертания береговых линий «разорванных» материков нельзя не признать, что они весьма соответствуют друг другу.
В 11 ч 45 мин 34 сек, когда корабль завершил второй виток вокруг Земли и находился над Ямайкой (17°28 с. ш. и 78° з.д.) был вторично включен ЖРД третьей ступени, он проработал 5 мин 42 сек и перевел корабль Apollo-17 на траекторию полета к Луне. Чтобы компенсировать задержку на 2 ч 40 мин на старте и обеспечить прибытие корабля к Луне в расчетное время ЖРД третьей ступени был включен раньше на 9 мин и проработал на 6 сек дольше расчетного номинального времени. В 12 ч началось перестроение отсеков, а через 30 мин основной блок был состыкован с лунным кораблем, но из 12 замков автоматически закрылись только 9, поэтому одному из астронавтов пришлось войти в туннель и вручную закрывать остальные замки. В 13 ч 20 мин корабль Apollo-17 отделился от третьей ступени ракеты-носителя. С помощью двигателей РСУ она была отведена в сторону от корабля, по команде с Земли осуществлена проливка оставшегося топлива через камеру основного ЖРД, ступень получила дополнительный импульс и перешла на траекторию столкновения с Луной в районе кратера Фра Мауро.
Период отдыха астронавтов начался в 17 ч 30 мин и продолжался до 23 ч 36 мин. Спали они плохо. Ю. Сернан и Р. Эванс по 3 ч, X. Шмитт – 4 ч и часто просыпался.
После окончания отдыха астронавты произвели проверку бортовых систем и вели астронавигационные измерения.
Рабочий день астронавтов решили сократить, в связи с тем, что они спали плохо. Второй период отдыха начался в 09 ч 33 мин. Все астронавты приняли снотворное «Секонол».
К 14 ч 36 мин корабль Apollo-17 прошел половину расстояния между Землей и Луной.
В 17 ч 33 мин астронавтов разбудили сигналом с Земли. Ю. Сернан и X. Шмитт спали по 6,5 ч, Р. Эванс 7,5 ч. Самочувствие астронавтов хорошее, но Ю. Сернан жаловался, что пучит живот. Причиной, по-видимому является диета с повышенным содержанием калия, назначенная для предотвращения сердечной аритмии наблюдавшейся у астронавтов корабля Apollo-15. В 20 ч 03 мин на расстоянии около 230 тысяч км ог Земли была произведена первая коррекция траектории полета корабля, от предшествующей по плану коррекции отказались. Маршевый двигатель служебного отсека проработал 1,58 сек увеличил скорость полета на 3 м/сек и перевел корабль на траекторию, проводящую на кратчайшем расстоянии в 100 км от поверхности Луны. До коррекции корабль летел по траектории столкновения с Луной. X. Шмитт проделал эксперимент для оценки влияния физической нагрузки в невесомости на сердечную деятельность. С этой целью работая с эспандером он увеличил пульс с 60 до 140 ударов в минуту, затем начал интенсивный бег на месте, но пульс выше 140 не поднимался. Время, потребное для возвращение пульса к его норме, оказалось таким же как на Земле.
В 00 ч 57 мин астронавт X. Шмитт и Ю. Сернан перешли в лунный корабль и перенесли 18 кассет с пленкой, ножницы, наушники, одеяла и другие предметы, необходимые им во время пребывания на Луне. Проверка бортовых систем лунного корабля показала, что системы работают нормально, за исключением несущественной неисправности в настройке остронаправленной антенны для радиосвязи с Землей. При возвращении в 02 ч 33 мин в командный отсек астронавты заметили, что один из 12 автоматических замков стыковочного узла не закрыт. Р. Эванс хотел вручную закрыть замок, но Центр управления полетом запретил это делать, чтобы неисправный замок не создал трудностей при расстыковке, а для надежной герметизации достаточно, чтобы из 12 замков были закрыты только 3. В 03 ч 33 мин астронавты начали эксперимент по изучению тепловых потоков в жидкости в условиях невесомости. Подобный эксперимент осуществлялся во время полета корабля Apollo-14, но на Apollo-17 оборудование и методика были усовершенствованы.
В 09 ч 33 мин начался третий период отдыха астронавтов продолжавшихся до 17 ч 33 мин. После отдыха Ю. Сернан и X. Шмитт снова переходили в лунный корабль для проверки его бортовых систем.
От третьей коррекции траектории полета намеченной по плану в 22 ч 48 мин отказались.
Полет Apollo-17 проходит нормально. От четвертой коррекции траектории полета намеченной по плану на 17 ч 48 мин в Центре управления полетом сочли возможным отказаться, так как траектория близка к расчетной. Таким образом, на трассе Земля—Луна из четырех запланированных коррекций произведена только одна. В связи с отменой коррекции траектории был продлен очередной период отдыха астронавтов и их разбудили в 15 ч 25 мин.
В расчетное время 18 ч 19 мин астронавты сбросили со служебного отсека панель, которая закрывала отделение с приборами и фотокамерами для картографирования и зондирования Луны с селеноцентрической орбиты.
В 22 ч 47 мин, когда корабль находился над обратной стороной Луны астронавты включили ЖРД служебного отсека для перевода Apollo-17 на начальную селеноцентрическую орбиту. Двигатель проработал 6,5 мин и уменьшил скорость полета на 900 м/сек. Спустя 23 мин, когда корабль вышел из-за Луны, траекторные измерения показали, что высота периселения над поверхностью Луны 97 км, апоселения 315 км (расчетная эллиптическая орбита 96,5/317 км).
В 23 ч 33 мин на Луну упала третья ступень ракеты-носителя Saturn V.
При столкновении с Луной она имела скорость около 2,5 км/сек точка падения находится в 150 км к Западу от расчетной, в 80 км к востоку от места посадки корабля Apollo-14 и в 500 км к западу от места посадки корабля Apollo-16. Колебания лунной поверхности, вызванные падением ступени регистрировались в течение 2 ч 40 мин четырьмя сейсмометрами, установленными на Луне астронавтами предыдущих лунных экспедиций.
В 03 ч 06 мин была произведена коррекция начальной селеноцентрической орбиты. ЖРД служебного отсека проработал 22 сек и перевел корабль на эллиптическую орбиту 24/106 км. X. Шмитт начал комментировать наблюдаемый ландшафт. Он заметил вспышку у темного горизонта Луны, которая по его мнению, была вызвана падением метеорита в районе кратера Гимальди. Проверить это предположение было невозможно, так как сейсмометры регистрировали сильные колебания, вызванные падением третьей ступени ракеты-носителя. На втором витке по селеноцентрической орбите астронавты рассматривали расчетное место посадки лунного корабля Apollo-17. На третьем витке X. Шмитт наблюдая в бинокль Землю зарегистрировал облачность в северной части Тихого океана и северо-западной части США.
Ю. Сернан снова жалуется на боли, вызванные скоплением газов в кишечнике. Боли усиливаются во время приема пищи. Медики считают что боли являются следствием обогащения пищи калием, но калий астронавтам необходим,чтобы избежать сердечной аритмии, которая опаснее болей в желудке. Ю. Сернану предложили принимать по две таблетки слабительного перед каждой едой, не жевать резинки, не есть овсянки, фруктов и кексов, пить больше воды. Был созван консилиум из пяти врачей и астронавта Д. Янга, командира, корабля Apollo-16. Д. Янг тоже страдал от таких болей и уверял Ю. Сернана, зная по собственному опыту, что боли пройдут на Луне при интенсивных движениях и под действием лунного тяготения. Позднее были организованы переговоры Ю. Сернана с консилиумом врачей по закрытой радиолинии не прослушиваемой прессой.
Бортовые системы корабля Apollo-17 работают нормально, за исключением небольшого перегрева бачка с жидким водородом, который легко устраняется астронавтами с помощью ручной регулировки силы тока в подогревателе. Плохо работает механизм выдвижения и втягивания топографической камеры.
В 07 ч 38 мин начался очередной период отдыха астронавтов, длившийся 8 ч.
Все три астронавта спали по 7,5 ч. В расчетное время 17 ч 50 мин Ю. Сернан и Х. Шмитт перешли в лунный корабль и выпустили посадочное шасси. На двенадцатом витке по селеноцентрической орбите было дано разрешение на отделение лунного корабля от основного блока. Астронавты рассмотрели район расчетного места посадки. Они опознали кратеры Камелот и Шерлок, служащие навигационными ориентирами захода на посадку и кратер Паппи около расчетной точки посадки (название всех кратеров неофициальное).
В 20 ч 20 мин, когда Apollo-17 находился за Луной было произведено отделение лунного корабля от основного блока. Затем Р. Эванс с помощью ЖРД РСУ отвел основной блок от лунного корабля. Когда оба аппарата появились из-за Луны они находились на расстоянии нескольких метров друг от друга.
В 21 ч 48 мин, на тринадцатом витке по селеноцентрической орбите был включен на 4 сек ЖРД служебного отсека, и перевел основной блок на орбиту встречи, ее периселений был равен расчетной величине 100 км.
В 21 ч 54 мин с помощью ЖРД РСУ лунный корабль переведен на орбиту с высотой периселений 13 км над поверхностью Луны.
В 22 ч 43 мин был включен ЖРД посадочной ступени лунного корабля, на высоте 16 км и дальности 590 км до расчетной точки посадки. Цифровой автопилот вывел лунный корабль в расчетное место посадки. В начале торможения, когда окна лунного корабля были обращены вверх X. Шмитт сказал, что он видит Землю. Позже, когда X. Шмитту и Ю. Сернану задали вопрос, как выглядело расчетное место посадки при подходе к нему, астронавты ответили, что им некогда было восхищаться красотами ландшафта, X. Шмитт сказал: «Командир не позволял смотреть в окно, потому что я непрерывно должен был следить за приборами».
По словам Ю. Сернана, расчетное место посадки оказалось загроможденным камнями в значительно большей степени, чем это ожидалось и ему пришлось сосредоточить все свое внимание на том, чтобы не посадить лунный корабль на камень. Он также сказал: «Здесь столько кратеров, что куда ни ступи, одна нога обязательно окажется в кратере».
При подходе к месту посадки лунный корабль прошел над горами высотой примерно 3 км. Сам район посадки это узкая долина (шириной в 10 км) между двумя горными массивами высотой до 2,5 км. В нескольких километрах к западу от места посадки возвышается гора Фемили на пути к ней лежит гряда утесов высотой около 80 м. Участок посадки изобилует кратерами, некоторые достигают почти километра в поперечнике.
По уточненным данным сообщенным Центром управления полетом лунный корабль Apollo-17 совершил посадку в 22 ч 55 мин в точке с координатами: 20°9'41" с. ш. и 30°45'25,9" в. д., в 80 м к югу и 200 м к востоку от расчетной точки. Корабль опустился на склон небольшого мелкого кратера в форме блюдца, и стал на грунт с некоторым наклоном не создающим никаких трудностей для старта с Луны.
В 03 ч 03 мин, с опозданием по техническим причинам на 20 м начался первый выход на поверхность Луны с целью исследований района Тавр – Литтров. Астронавты сообщили, что пыли в районе посадки практически нет, это подтверждает предположение, что грунт имеет вулканическое происхождение. Верхний слой грунта очень рыхлый, в нем вязнут ноги на 20…25 см.
Первое время астронавты из-за отсутствия опыта передвигались по поверхности с некоторым трудом и много скользили. Позже Ю. Сернан сказал: «Одна шестая тяготения – это настоящий подарок, если знать как им пользоваться». X. Шмитт и Ю. Сернан нагибаясь для сбора образцов часто падали и испачкали свои скафандры в рыхлом, липком грунте. X. Шмитт непрерывно коментировал особенности грунта и ландшафта и сказал: «Если и существует рай для геолога, то я попал в этот рай». Астронавты произвели сборку и подготовку лунохода. В 04 ч 17 мин. была включена на луноходе телевизионная камера и Ю. Сернан сделал пробную поездку. От тряски отвалилось заднее крыло. Попытка приклеить крыло липкой лентой не удалось. Луноход корабля Apollo-17 снабжен специальным грунтозаборником, позволяющим брать пробы грунта не сходя с лунохода.
В 100 м от лунного корабля астронавты установили комплект научных приборов: Стационарный гравиметр для регистрации приливных явлений на Луне и обнаружения гравитационных волн в космическом пространстве; масс-спектрометр для исследования состава лунной атмосферы; прибор регистрирующий частоту падения метеоритов; геофоны для регистрации сейсмических колебаний вызванных подрывам пиротехнических зарядов; датчики для измерения теплового потока из недр Луны были опущены на глубину 2,5 м в просверленные астронавтами скважины. Затем Ю. Сернан просверлил третью скважину для взятия колонки грунта до глубины 2,5 м, но никак не мог вытащить керн из грунта. С Земли ему посоветовали отдохнуть и призвать на помощь X. Шмитта. Вдвоем астронавты вытащили керн, разобрали его на секции и уложили в Луноход. По команде с Земли комплект научных приборов установленный астронавтами был включен и все приборы работали нормально. Астронавты ударником подорвали пиротехнические заряды, возникшие сейсмические колебания были зарегистрированы геофонами.
По программе астронавты должны были отправиться в поездку на луноходе на юго-восток к картерам Стено, Эмори и Фауст. Самый удаленный кратер Фауст находится на расстоянии 2,2 км от места посадки лунного корабля. В связи с тем, что астронавты вышли из графика опаздывая примерно на 30…40 мин маршрут был сокращен им было предложено доехать до кратера Стено находящегося в 1,5 км от места посадки. Поездка к кратеру Стено оказалась сложной, Ю. Сернан с трудом ориентировался по навигационным приборам и вышел к кратеру неточно. У кратера были собраны образцы грунта, установлено передающее устройство коротковолнового радиозонда для исследования электрических характеристик лунной поверхности. На пути к кратеру и при возвращении астронавты разместили заряды взрывчатого вещества, которые позже будут подорваны для сейсмического зондирования Луны.
В 09 ч 58 мин Ю. Сернан и X. Шмитт вернулись в лунный: корабль. Общая продолжительность первого выхода составила 7 ч 10 мин. На поверхности Луны астронавты пробыли 6 ч 55 мин, проезжали на луноходе 2,8 км, собрали 17 образцов лунного грунта общим весом 13 кг.
Средняя частота пульса составила 120, а во время взятия; колонки грунта доходила до 140…150 ударов в минуту.
По программе после первого выхода на поверхность Луны период отдыха Ю. Сернана и X. Шмитта должен был начаться в 13 ч 48 мин.
Астронавты попросили дать им час на то, чтобы привести в порядок все материалы принесенные в лунный корабль с поверхности Луны. В связи с этим начало второго выхода было перенесено на час позже. Период отдыха астронавтов начался в 15 ч 00 мин.
Основной блок, которым управлял астронавт Р. Эванс двигался по селеноцентрической орбите с высотой в периселении над поверхностью Луны 100 км. За 5 мин до посадки лунного корабля проходя над участком посадки Р. Эванс сфотографировал подходы и место посадки. Р. Эванс наблюдал вспышку у кратера Восточный подобную той которую видел X. Шмитт у кратера Гимальди.
Р. Эванс вел картографическую съемку и зондирование Луны с орбиты ИСЛ с помощью комплекта приборов установленного в служебном отсеке. Механизм выдвижения и втягивания топографических аппаратов работал все хуже и хуже. Плохо работал и механизм втягивания антенн импульсного радиолокатора, используемого для определения физических характеристик Луны.
Лучи антенн длиной по 24 м образуются из предварительно напряженной ленты, при выдвижении сматываются с барабана и проходя сквозь направляющие отверстия скручиваются в трубки. После эксперимента антенны должны быть убраны, они втягиваются, наматываясь на барабан. Из-за плохой работы механизма полностью втянуть антенны не удается. Перед включением ЖРД служебного отсека для коррекции орбиты антенны должны быть полностью втянуты,. если это не удается, то должен быть произведен отстрел антенн, иначе при действии ускорения они погнуться и могут повредить сопло двигателя.
График зондирования Луны с использованием испульсного радиолокатора пересмотрен и обеспечивает выполнение 99% запланированных измерений до расчетного момента включения ЖРД служебного отсека. Сканирующим радиометром инфракрасного излучения, входящим в комплект приборов в служебном отсеке, удалось отыскать «горячие участки» на Луне.
Период отдыха Р. Эванса начался в 09 ч 13 мин продолжается до 17 ч 13 мин.
В 22 ч 48 мин астронавтов Ю. Сернана и X. Шмитта разбудили, передав с Земли мелодию Вагнера «Полет Валкирии». Астронавты спали в гамаках, сняв скафандры, снотворного не принимали. Оба спали по 6 ч, но X. Шмитт часто просыпался. Врачи отмечают что астронавты хорошо едят и пьют много фруктового сока. «Как там Эванс на орбите?» был первым вопросом, который интересовал Ю. Сернана.
Во время первого выхода на поверхность Луны в поездке на луноходе потеряли оторвавшееся крыло заднего колеса. Астронавтов и приборы на пульте управления луноходом засыпало пылью настолько, что трудно было считывать показания. Ю. Сернан просил придумать способ защиты от пыли. Во время отдыха астронавтов специалисты фирмы Boeing приводящей луноходы, совместно с Д. Янгом, который занимался ремонтом лунохода во время экспедиции на корабле Apollo-16, решили сделать крыло из листов карты, изготовленных из картона, обтянутого пластмассой; прикрепить листы можно скобами имеющимися на переносной лампе в лунном корабле.
В центре управления полетом произвели эксперимент в котором оператор в скафандре укрепил заднее крыло на макете лунохода. Операция заняла 1 мин 45 сек. На Луне операция должна занять больше времени, поэтому астронавтам отвели 5 мин, несколько изменить программу второго выхода. Кроме того было предусмотрено несколько минут на нивелировку стационарного гравиметра, установленного на Луне накануне.
В 02 ч 27 мин произведена разгерметизация кабины экипажа лунного корабля и в 02 ч 36 мин Ю. Сернан вышел на поверхность Луны. Через 4 мин вышел из лунного корабля X. Шмитт. В 02 ч 40 мин включена телевизионная камера и в Центре управления полетом наблюдали, как астронавты ремонтировали крыло лунохода. X. Шмитт пешком отправился к месту установки комплекта научных приборов и установил горизонтально гравиметр. После очистки от пыли объектива телевизионной камеры качество телевизионного изображения стало настолько четким, что позволяло прочитать надписи на скафандрах астронавтов.
В 03 ч 57 мин астронавты поехали на луноходе на Юг, к горам, получившим название Южный массив. В начале луноход двигался со скоростью 11 км в час, потом на участке усыпанном камнями скорость пришлось уменьшить.
По дороге луноход останавливали и размещали заряды взрывчатого вещества. Проехав кратеры Комелот и Горацио (название неофициальное) астронавты достигали сброса у Южного массива находящегося на расстоянии 7 км от места посадки лунного корабля. Поездка продолжалась 1 ч 04 мин. У сброса были взяты образцы грунта, которые по мнению X. Шмитта могут оказаться весьма древними.
Но с уверенностью это можно будет сказать, только после тщательного лабораторного анализа. Остановка у сброса была продлена на 10 мин, так как этот район оказался весьма интересным для изучения Луны. Ученые считают что у сброса сползшие с горы образцы могут иметь возраст до 4,6 млрд. лет. Образцы лунных пород доставленные предыдущими экспедициями на кораблях Apollo имеют возраст не выше 4,1…4,2 млрд. лет.
После часа отведенного на сбор образцов у сброса астронавты поехали к холму Скарп поднимающемуся на высоту 90 м в 5 км к западу от места посадки лунного корабля и по дороге размещали заряды взрывчатого вещества, которые должны быть подорваны после отлета астронавтов с Луны. Поднимаясь по склону Скарп X. Шмитт уранил сумку, в которую складывал образцы лунного грунта. Пытаясь ее поднять он несколько раз падал, катился по склону снова раняя сумку. Когда с Земли ему предложили подняться по склону выше и взять там образцы, он отказался сказав, что те образцы не представляют интереса. Ю. Сернан тоже был против подъема на большую высоту, потому что подъем по склону опасен.
Позже у кратера Шорти Ю. Сернан обнаружил большой участок оранжевого цвета. «Только ничего не трогай пока я не подойду!» закричал X. Шмитт. По его мнению это результат воздействия на лунный грунт газов выделяющихся перед окончанием извержения вулкана. Эту находку считают самой интересной из тех, которые пока сделаны астронавтами корабля Apollo-17 на Луне. Глубина оранжевого слоя 5…8 см. X. Шмитт взял пробу грунта из траншеи.
Грунт оранжевого цвета у кратера Шорти вызвал особый интерес. Полоса такого грунта шириной около одного метра идет по краю кратера примерно на половине его периметра и по-видимому образовалась под воздействием вулканических газов. На вулканическое происхождение кратера указывает и его овальная форма. Кратеры ударного происхождения имеют круглую форму. Если подтвердится вулканическое происхождение кратера Шорти, это заставит отказаться от распространенной гипотезы, утверждающей, что последние 3 млрд. лет Луна была «мертвой».
Ученые считают что черный мелкозернистый рыхлый поверхностный слой в районе посадки лунного корабля похож на вулканический пепел и возраст его может оказаться всего один млрд. лет.
X. Шмитт и Ю. Сернан хотели задержаться у кратера Шорти, на этом настаивали и ученые, следящие в специальном помещении в Центре управления полетом. Однако это не подействовало на руководителя полета, приказавшего астронавтам быстро взять пробы, сделать снимки и немедленно возвращаться к лунному кораблю. Запас кислорода приближался к критической величине, при задержке у кратера Шорти в случае поломки лунохода, и необходимости возвращаться к лунному кораблю пешком, кислорода могло не хватить.
X. Шмитт пожаловался: «Как жаль, что нам не дали времени доказать вулканический характер кратера Шорти». Руководитель полета ответил: «Ну, что ж, таковы правила игры и с ними надо считаться».
Рассматривалась возможность повторной поездки к кратеру Шорти во время третьего выхода на поверхность Луны. Однако, от этой возможности отказались, решив, что во время поездки к Северному массиву предусмотренной по плану, астронавты смогут сделать новые открытия не менее интересные, чем оранжевый грунт. Кроме того у Северного массива, как это определили по фотоснимкам, сделанным с орбиты ИСЛ, имеется кратер Ван Сердж, по форме напоминающий кратер Шорти, и около него тоже может оказаться оранжевый грунт.
Перед возвращением к лунному кораблю астронавты скатили в кратер Шорти большой камень. Он прокатился несколько метров по склону и остановился. На обратном пути X. Шмитт обнаружил кратер, в котором грунт имеет черный цвет. Он высказал предположение, что кратер не ударного происхождения, а является жерлом вулкана.
В 08 ч 58 мин астронавты вернулись к лунному кораблю, в 10 ч 02 мин оба были в корабле, в 10 ч 04 мин, когда кабину загерметизировали, астронавты обнаружили, что давление вместо расчетного 0,35 ата поднялось до 0,5 ата. Осмотр системы подачи кислорода и регулирования показал, что в одном из клапанов возникла течь. Неисправный клапан перекрыли и включили дублирующий, к 13 ч 05 мин в герметической кабине было восстановлено расчетного давление.
Второй выход на поверхность Луны продолжался 7 ч 37 мин. Астронавты проехали на луноходе 19,8 км, собрали 56 образцов лунных пород, общим весом 36 кг. Возраст самых молодых образцов оценивают в 1 млрд, а самых старых в 4,5 млрд. лет. Древнейшими считают серозеленые образцы, которые, по-видимому, содержат пироксен.
Астронавта Р. Эванса 12 декабря разбудили в 14 ч 16 мин. Он продолжил зондирование и картографирование Луны с орбиты ИСЛ, и заметил еще одну вспышку в районе кратера Коперник. Предполагали, что вспышки возникают при столкновении с Луной метеоритов. Однако, сейсмометры на Луне не регистрируют никаких толчков, совпадающих по времени с наблюдаемой вспышкой. Ученые, сторонники «активной» Луны считают что вспышки являются результатом выхода газов из недр Луны. Есть третье объяснение этого явления, в котором утверждается, что никаких вспышек не происходит а зрительный нерв астронавтов возбуждается воздействием фосфенов – от частиц космического излучения в результате эффекта Черенкова.
13 декабря очередной 8 часовой период отдыха Р. Эванса начался в 08 ч 30 мин.
Астронавтов Ю. Сернана и X. Шмитта разбудили в 22 ч 18 мин и они начали подготовку к третьему последнему выходу на поверхность Луны.
В 01 час 26 мин была произведена разгерметизация кабины, открыт люк и в 01 ч 34 мин Ю. Сернан спустился на поверхность Луны. Через 4 мин спустился на поверхность X. Шмитт.
Ю. Сернан выйдя на Луну, пожаловался, что у него чешется нос и он никак не может его почесать. Астронавты корабля Apollo-16 тоже жаловались, что во время выхода на поверхность Луны у них часто чесался нос это их очень раздражало, и не было возможности его почесать. В шлемах для астронавтов корабля Apollo-17, помимо тороидального баллонгина с питьевой водой и съедобной палочки для уталения жажды и голода во время выходов на поверхность Луны, поместили кусочек ворсистой ткани чесать нос. У Ю. Сернана нос чесался в таком месте, что нельзя было почесать о ворсистую ткань.
В 01 ч 40 мин астронавты включили телевизионную камеру. Солнце поднялось над горизонтом Луны значительно выше чем при предыдущем выходе и фигуры астронавтов отбрасывали более короткие тени (около 2,5 м).
В предыдущих выходах Солнце было настолько низко над горизонтом, что слепило астронавтов когда они смотрели в направлении на Восток.
В начале выхода на поверхность Луны, астронавтам предложили свернуть ловушку тяжелых частиц солнечного ветра. По программе ловушка свертывается в конце выхода перед возвращением в лунный корабль.
Но, по прогнозам, ожидалась небольшая солнечная буря, не представлявшая никакой опасности астронавтам, но могла исказить результаты исследования солнечного ветра.
В 02 ч 16 мин астронавты поехали на луноходе на северо-восток и через 28 мин достигли подножия Северного массива на расстоянии 3,6 км от места посадки лунного корабля. В этом районе было много очень крупных камней. Астронавтам предложили брать крупные образцы, поскольку в предыдущих выходах они их почти не брали. X. Шмитт с большим трудом отколол образец от камня, который по его мнению состоит из очень древних пород. Астронавты передвигались на луноходе по склону крутизной до 20° и пешком по склону крутизной до 45°. На таком склоне X. Шмитт имитировал спуск на лыжах с крупным поворотом. Склон изобилует мелкими кратерами с поперечником до 10 м. В тех местах, которые астронавты посетили в двух предыдущих выходах, такого количества кратеров не было. По внешнему виду пород в районе Северного массива можно заключить, что они застыли из расплавленного состояния. У пород в районе Южного массива вид спрессованного под давлением вещества.
Астронавты совершили поездку на Восток вдоль подножия гор, а затем направились к кратеру Ван Сердж. Там их ждало разочарование. Кратер Ван Сердж оказался классическим кратером ударного происхождения; по заключению X. Шмитта «Сухая дыра». Астронавты сразу хотели уехать от этого кратера, но X. Шмитт обнаружил на глубине 10 см светлую породу, они задержались на 5 мин и взяли ее образец.
Ю. Сернан жаловался, что все забито пылью и многие детали, которые должны вращаться, заедает. От абразивного действия пыли у X. Шмитта начали протираться перчатки, а слой резины на ручке геологического молотка стерся до того, что обнаружился металл
Возвратившись к лунному кораблю, астронавты сняли крышку с мемориальной пластины, установленной на одной из опор шасси. На пластине выгравирована надпись: «Здесь люди завершили первые исследования Луны в декабре 1972 года. Да, пребудет дух мира, который руководил нами, в жизни всего человечества». Под этими словами подписи: Ю. Сернана, Р. Эванса, X. Шмитта и президента США Р. Никсона.
Астронавты вошли в лунный корабль в 08 ч 36 мин и за-герметизировали кабину в 08 ч 41 мин.
Третий выход Ю. Сернана и X. Шмитта на поверхность Луны продолжался 7 ч 15 мин. Астронавты проехали па лунаходе 13,5 км, собрали различные образцы лунных пород; общим весом более 70 кг.
09 ч 35 мин Ю. Сернан и X. Шмитт открыли люк герметической кабины и выбросили ставшие ненужными использованные предметы. Через 10 мин люк закрыли и кабина снова наполнили кислородом. Очередной 8 ч период отдыха астронавтов фактически начался в 13 ч 14 мин (по программе должен был начаться в 12 ч 33 мин).
Основной блок корабля Apollo-17 управляемый астронавтом Р. Эвансом, продолжал движение по селеноцентрической орбите. Впервые в полетах по программе Apollo помещение, в Центре управления полетом отведенное для ученых, имело прямую радиосвязь с основным блоком. Р. Эванс рассказал ученым, что он видел радугу с переливающимися синим, темнозеленым и другими цветами над несколькими кратерами на обратной стороне Луны. Он обнаружил три участка ярко выраженного вулканического характера.
Специально наблюдая кратер Шорти, он заметил оранжевый оттенок грунта.
Сообщалось, что лазерный альтиметр на основном блоке работает нормально, с его помощью надеются получить ценную информацию, (на кораблях Apollo-15 и Apollo-16 лазерный альтиметр выходил из строя вскоре после начала работы). Возникли трудности с ультрафиолетовым спектрометром, но от него продолжают получать информацию. Установленный на Луне стационарный гравиметр не работает. Многократные попытки включить его по команде с Земли оказались безрезультатными. X. Шмитт тряс его пытаясь включить, но и это не помогло.
Не работает коротковолновый радиозонд в связи с перегревом приемника на луноходе. Остальные приборы установленные на Луне работают нормально. 14 декабря очередной период отдыха астронавта Р. Эванса начался в 09 ч 08 мин. Его разбудили в 17 ч 39 мин. Предстояло провести две коррекции орбиты основного блока, чтобы создать наиболее благоприятные условия встречи с лунным кораблем на орбите ИСЛ.
Первая коррекция проводилась с целью снижения высоты орбиты, так как высота понижалась со значительно меньшей скоростью, чем рассчитывали. На 30 сек были включены ЖРД РСУ; в результате основной блок перешел на орбиту 116/124 км.
Для этой корреляции использовались те ЖРД РСУ выхлопной факел которых не мог повредить комплекта приборов установленных в служебном отсеке. Вторая коррекция с целью изменения наклона селеноцентрической орбиты основного блока, была проведена с помощью маршевого двигателя, который был включен в 20 ч 00 мин и проработал 18 сек.
Чтобы разбудить отдыхающих в лунном корабле Ю. Сернана и X. Шмитта, в 21 ч 00 мин с Земли была передана мелодия из кинофильма «2001 – космическая одиссея». Оказалось, что астронавты уже проснулись; Ю. Сернан спал 5, а X. Шмитт 6 ч. Услышав побудку, астронавты хором спели песню «Доброе утро», а затем X. Шмитт прочел свои стихи посвященные пребыванию на Луне.
По форме его стихи представляют пародию на известное стихотворение Клемента Мура «Ночь перед Рождеством». Ю. Сернан и X. Шмитт занялись уборкой кабины и подготовкой лунного корабля к старту с Луны. Открыли люк, выбросили ненужные предметы, закрыли люк, загерметизировали кабину и наполнили ее кислородом в 23 ч 31 мин.
После определения параметров скорректированной орбиты основного блока, Ю. Сернану и X. Шмитту сообщили новое время старта с Луны; 01 ч 54 мин 50 сек. 15 декабря (прежнее расчетное время 01 ч 56 мин). Взлетная ступень лунного корабля перед стартом весила 4976 кг, и была тяжелее расчетного веса, так как астронавты взяли на борт больше образцов лунных пород чем предполагалось.
В 01 ч 41 мин, перед стартом с Луны, по команде с Земли включили телевизионную камеру лунохода, который Ю. Сернаном был установлен в 150 м от лунного корабля.
В 01 ч 54 мин 50 сек взлетная ступень лунного корабля Apollo-17 стартовала с Луны.
Старт передавался по телевиднию, взлет ступени был виден в течение 35 сек. Когда взлетная ступень вышла из поля обзора телевизионной камеры лунохода, по команде с Земли камеру направили на посадочную ступень лунного корабля, затем была показана панорама места посадки.
Через 10 сек после старта взлетной ступени на Земле перестали получать сигналы, позволяющие производить траекторные измерения. Через 3 мин прием сигналов возобновился. Позже не удавалось установить прямую радиосвязь взлетной ступени лунного корабля с Землей, тогда использовали радиостанцию основного блока корабля в качестве ретранслятора. Взлетная ступень вышла на начальную селеноцентрическую орбиту с высотой над поверхностью Луны в периселении 17 и апоселении 91 км. Расчетная высота орбиты в апоселении 88 км. С помощью ЖРД РСУ орбита взлетной ступени была скорректирована.
Через 20 мин после старта взлетной ступени Ю. Сернан и X. Шмитт увидели проблесковые огни основного блока, который находился от них на расстоянии 180 км. Когда взлетная ступень и основной блок сблизились, перед стыковкой были произведены два телевизионных сеанса показавшие, как Ю. Сернан поворачивал взлетную ступень, чтобы Р. Эванс мог осмотреть ее со всех сторон. Затем Ю. Сернан и X. Шмитт осматривали поворачивавшийся основной блок и место размещения в служебном отсеке приборов для исследования Луны с орбиты ИСЛ. Первая попытка стыковки была неудачной.
Р. Эванс, осуществляя маневр стыковки, промахнулся, и штырь стыкованного узла не попал в приемный конус взлетной ступени. При второй попытке штырь попал в конус, но не сработали захваты. Стыковка была произведена с третьей попытки в 04 ч 10 мин с опозданием на 12 мин по сравнению с расчетным временем. Стыковка произведена на высоте около 116 км над поверхностью Луны.
Из 12 замков стыковочного узла закрылись только 10. Переход Ю. Сернана и X. Шмитта из взлетной ступени в командный отсек, перенос образцов лунных пород и всех необходимых предметов продолжался 3 ч. Р. Эванс пылесосом очищал скафандры Ю. Сернана и X. Шмитта и все доставленные с Луны предметы.
В 07 ч 51 мин произведено отделение взлетной ступени от основного блока. По команде с Земли был включен двигатель и ступень перешла на траекторию столкновения с Луной, в точке с координатами 19° с. ш. и 35° 57' в. д. в горах Южного массива и в 9 км от места посадки корабля Apollo-17.
Удар ступени упавшей со скоростью 1,64 км/сек на поверхность Луны эквивалентен взрыву 680 кг тринитротолуола. Сейсмические колебания Луны зарегистрированы сейсмометрами установленными предыдущими экспедициями.
Основной блок корабля Apollo-17 продолжал полет по орбитам ИСЛ. Астронавты проснулись в 21 ч 35 мин. Продолжая исследования и наблюдения Луны с орбиты ИСЛ, они обнаружили еще один участок оранжевого цвета около кратера Сульпиций Галл в юго-западной части Моря Ясности, примерно в 560 км к западу от места посадки корабля Apollo-17.
15 декабря, согласно программе, сработал часовой механизм первого из 8 зарядов взрывчатого вещества весом 0,45 кг расставленных астронавтами на Луне. Заряд находился у кратера Стено в одном километре от места посадки Apollo-17. Сейсмические колебания были зарегистрированы четырьмя геофонами.
Считают, что таким образом удается прозондировать Луну до глубины 1,5 км. Отмечалось, что высокочувствительные геофоны часто путают ученых регистрируя сейсмические колебания, вызванные выходом газов из оставшейся на Луне посадочной ступени лунного корабля.
16 декабря в 10 ч 23 мин начался очередной 8 ч период отдыха астронавтов. Они проснулись в 18 ч 13 мин и продолжали съемку, картографирование, зондирование и визуальные наблюдения Луны. На поверхности Луны обнаружено еще несколько участков имеющих оранжевый цвет.
16 декабря был подорван второй из 8 зарядов взрывчатого вещества на поверхности Луны.
Его видели, как яркую белую вспышку, с помощью телевизионной камеры лунохода. Установленный астронавтами на Луне комплект приборов работает нормально, за исключением стационарного гравиметра. От прибора измеряющего тепловой поток из недр Луны к поверхности, получены данные, совпадающие с измерениями от подобных приборов установленных астронавтами корабля Apollo-15. При температуре на поверхности Луны +77°, в скважине на глубине 65 см минус 19° и на максимальной глубине 2,4 м минус 16°C.
В 02 ч 35 мин на 76 витке по селеноцентрической орбите, когда корабль находился за Луной, был включен ЖРД служебного отсека, он проработал 144 сек и обеспечил переход на траекторию возвращения к Земле.
Сразу после выхода корабля из-за диска Луны астронавты начали телевизионную передачу видов лунной поверхности. Первые изображения были переданы, когда корабль находился на расстоянии 650 км от поверхности Луны. Удалось показать обратную сторону Луны, в частности, огромный кратер Циолковского. Затем был показан Южный полюс Луны, район Тавр—Литтров, район Моря Спокойствия, где высаживалась первая лунная экспедиция на корабле Apollo-11 и другие районы.
В 09 ч 00 мин начался очередной 8 ч период отдыха астронавтов. Ю. Сернан и X. Шмитт приняли снотворное, Р. Эвансу принимать не рекомендовали так как он жаловался на боли из-за скопления газов в кишечнике.
В Центре управления полетом в Хьюстоне была организована пресс-конференция ученых, руководящих научными исследованиями Луны. Они высказали некоторые предварительные соображения, основанные на данных полученных в полете корабля Apollo-17.
По их мнению обнаружение оранжевого грунта может указывать на то, что после прекращения деятельности больших вулканов сохранилась остаточная активность и вулканические газы выходили в недавнее время, а может быть выходят еще и сейчас. Ученые напоминали о вспышках, которые наблюдались астрономами с Земли у кратера Аристарх, а также о «горячих участках» Луны, обнаруженных с селеноцентрической орбиты инфракрасным радиометром корабля Apollo-17.
Если происходит выход газов, то недра Луны имеют достаточно высокую температуру. «Это может свидетельствовать в пользу гипотезы о том, что у Луны частично расплавленное ядро. Руководитель сейсмических исследований д-р Латам говорил о очень большой ценности данных, полученных при регистрации колебаний лунной поверхности вызванных падением последней ступени ракеты-носителя корабля Apollo-17. Особая ценность этих данных заключается в том, что место падения ступени на этот раз известно с высокой точностью.
Зондирование показало, что толщина лунной коры составляет не 65 км, как считали раньше, основываясь на результатах прежних зондирований, а всего лишь 25 км. толщина мантии тоже значительно меньше, чем предполагали. Новые данные заставляют пересмотреть всю модель Луны, составленную на базе прежних измерений. Руководитель геологических исследований д-р Мюльбергер говорил, что многого ждали от места выбранного для посадки корабля Apollo-17 и оно не обмануло ожиданий.
Теперь впервые можно проводить анализ без спешки, вызванной необходимостью получения данных к следующему полету.
Мюльбергер сказал, что из-за недостатка времени до сих пор должным образом не обработаны 4300 снимков Луны и 2 км пленки от картографических камер, привезенные предыдущими экспедициями.
Астронавтов разбудили в 16 ч 21 мин. В рацион экипаже корабля Apollo-17 входили бутерброды с ветчиной, обработанные излучением от радиоизотопного источника по методу Лаборатории Армии США в Натике (штат Массачусетс).
После такой обработки хлеб не черствеет, а ветчина не портится в течение трех-пяти лет даже если бутерброды не находятся в охлажденном состоянии. Этой же лабораторией для астронавтов разработан сверхкалорийный фруктовый пирог, содержащий 2500 больших калорий в куске весом 200 г, то есть треть суточной нормы питания. После завтрака Р. Эванс по совету врачей принял две таблетки закрепляющего, так как жаловался на расстройство желудка. До этого у него в течение трех суток не было стула. Известно, что многие астронавты в полете имели очень редкий стул. Это объясняется неудобством пользоваться калоприемниками в условиях тесной кабины. Сначала астронавты сами сдерживаются, а затем у многих возникают запоры. Р. Эванс беспокоился, что расстройство желудка помешает ему совершить выход в открытый космос. 37 мин он вел переговоры, по закрытой радиолинии не прослушиваемой прессой, с врачами из Центра управления полетом.
В переговорах участвовал командир корабля Ю. Сернан. Специалисты рекомендовали Р. Эвансу принять по две таблетки закрепляющего перед сном и после завтрака не принимать снотворного и перейти на диетическое меню. Ю. Сернан сообщил, что все три астронавта испытывали боли, вызванные скоплением газов в кишечнике. Теперь это стали объяснять наличием пузырьков водорода в питьевой воде, которая является продуктом реакции водорода и кислорода в топливных элементах являющихся основным источником электроэнергии на борту корабля Apollo.
Это явление наблюдалось и в предыдущих полетах, но позже были установлены достаточно эффективные фильтры.
В 16 ч 32 мин основной блок корабля Apollo-17 вошел в сферу притяжения Земли. Благодаря принятым мерам, расстройство желудка у Р. Эванса прекратилось и ему разрешили выход в открытый космос в расчетное время. При подготовке к выходу выяснилось, что шлемофон Р. Эванса неисправен, он поменялся шлемофонами с X. Шмиттом.
23 ч 25 мин произведена разгерметизация командного отсека; в 23 ч 33 мин началась телевизионная передача с помощью камеры установленной на корпусе корабля; в 23 ч 35 мин Р. Эванс вышел из люка командного отсека.
Кислород в скафандр Р. Эванса подавался по фалу длиной 7,6 м, которым он был связан с командным отсеком. Держась за перила, укрепленные на служебном отсеке и фиксаторы для ног (из стекловолокна с золотым покрытием), преодолел расстояние в 5,5 м, отделяющее люк командного отсека от места расположения приборов в служебном отсеке, снял кассеты с пленкой (1980 м} из панорамной камеры и перенес в командный отсек. Р. Эванс торопился выполнить все операции. Поэтому Ю. Сернан сказал ему: «Не спеши, у тебя впереди целый день. Нам бы не хотелось, чтобы ты остался здесь, ведь до дома еще очень далеко». В это время корабль находился на расстоянии 296 000 км от Земли.
В следующих выходах Р. Эванс перенес в командный отсек кассеты с пленкой (403 м) из топографической камеры, рулон магнитной пленки (206 м) с записью показаний импульсного радиолокатора и контейнер с 5 мышами, которые подвергались воздействию космического излучения. Р. Эванс находился в открытом космосе вне командного отсека 45 мин.
Астронавты начали жаловаться, что в кабине холодно. Дистанционная проверка с Земли системы жизнеобеспечения показала, что она исправна. Астронавтам рекомендовали открыть на окнах шторки, чтобы в кабину проникали солнечные лучи. После этого температура в кабине повысилась до нормального уровня.
В 09 ч 53 мин на час позже по сравнению с программой, начался очередной период отдыха астронавтов. После отдыха они производили проверку бортового оборудования, размещали по хранилищам предметы и произвели общую уборку кабины готовясь к посадке.
В 21 ч 43 мин начали проведение научных экспериментов. Наблюдали и регистрировали фосфены; с помощью ультрафиолетового спектрометра исследовали звезду Спака в созвездии Девы, для этого приходилось выдерживать точную ориентацию корабля в пространстве. Основное назначение ультрафиолетового спектрометра – исследования атмосферы Луны. Она оказалась в 100 раз разряженное, чем предполагалось.
К 23 ч 56 мин корабль Apollo-17 ирошел половину пути по трассе Луна—Земля.
19 декабря в 02 ч 00 мин началась телевизионная пресс-конференция астронавтов, продолжавшаяся 30 мин. Корабль в это время находился на расстоянии 180 000 км от Земли.
Ю. Сернан, на вопрос о его отношении к тому, что полеты по программе Apollo прекращаются, ответил: «Прекращение полетов по программе Apollo это ненормальное сдерживание человеческого стремления к знанию. Уже доказано, что Человек может использовать те возможности, которые ему представляет техника. Он будет доказывать это и в дальнейшем. Полеты Apollo это только начало, а там где есть начало, должно быть и продолжение. Я верю, что будут еще экспедиции на Луну, на Марс и дальше в просторы Вселенной».
X. Шмитт на такой же вопрос заданный ему сказал: «США слишком долго начинали полеты в космическое пространство, и теперь я боюсь, что возобновление их будет очень длительным процессом».
В 08 ч 39 мин начало очередного периода отдыха астронавтов. «Земля растет на глазах» сказал Ю. Сернан. В этот момент расстояние до Земли было 167 000 км.
В 16 ч 03 мин астронавтов с трудом разбудили, дважды проиграв гимн США и марш ВМС.
В 19 ч 11 мин, когда корабль находился на расстоянии 47 000 км от Земли, была произведена единственная коррекция на трассе Луна – Земля, чтобы обеспечить полет по оси коридора входа в атмосферу. После коррекции траектории астронавты провели последние приготовления к посадке и заняли свои места в креслах.
В 21 ч 57 мин было произведено отделение командного ог служебного отсека. В 22 ч 11 мин командный отсек вошел в атмосферу на высоте 120 км.
В 22 ч 25 мин 19 декабря командный отсек корабля Apollo-17 совершил посадку на парашютах в Тихом океане в 4…5 км от авианосца «Тикондерога», примерно в 500 км к югу от острова Самоа (расчетная точка посадки 17°54' ю. ш. и 166° з. д.).
По уточненным данным экипаж корабля Apollo-17 доставил на Землю 113 кг различных образцов лунных пород. Полетом Apollo-17 завершаются экспедиции США на Луну в обозримом будущем. Теперь США готовятся к запуску весной 1973 г. орбитальной станции Skylab.
Крупные ОКС на орбитах искусственных спутников Земли позволят приобрести опыт и знания в использовании космической техники для улучшения жизни на Земле.
В ближайшем будущем состоится совместный космический полет организованный Советским Союзом и США.
Человек свершает первые шаги в исследованиях, которые, по-видимому, позволят найти смысл и наметить перспективные цели человеческого существования на Земле.
Рис 44.11 Место посадки лунного корабля Apollo-17 и три маршрута поездок на луноходе
Рис. 44.12 Район места посадки лунного корабля Apollo-17
Рис. 44.13. Астронавт Шмидт в районе Тавр-Литтров
Рис. 44.14. Исследование Луны у Северного Массива
Литература
1. Reese D. R. Ground testing the Apollo vehicle. Control Eng., 1969,16, № 5. РЖ, 1969, 11.41.77
2. Dessaucy J. Apollo-10 repetition .generale du debarquement sur la Lune. Aviat. et astronaut., 1969, № 6, ЭИ АиР, 1969, № 38; РЖ, 1969, 11.41.61
3. Gapcynski J. P., Blackshear W. T„ Compton Н. R. Luar gravitational field as determined from Lunar Orbiter tracking data, AIAA Journal, 1969, 7, № 10, (ЭИ АиР, 1970, № 19)
4. Michelson I. Lunar mascon effects on orbits of Apollo type spacecraft. J. Spacecraft and Rockets, 1970, 7, № 1, (ЭИ АиР, 1970, № 32)
5. Sanders R. E., Vincent J. P., Maples Н. E. Engineering and operational experiences related to lunar—surface thermal—vacuum qualification of the Apollo extravehicular mobility unit. AIAA Paper № 69– 992, ЭИ АиР, 1970, № 9; РЖ, 1970, 4.41.152
6. Dugge Р. М., Саllihan J. C. Rendezvous navigation for the Apollo-7 mission. AIAA Paper № 68—1007, ЭИ АиР, 1969, № 25; РЖ, 1969, 6.41.216
7. Diamant L. S. Space rendezvous. Space/Aeronaut., 1969, 52, № 3, ЭИ АиР, 1970, № 24; РЖ, 1970, 5.41.94
8. Bennett F. Lunar descent and ascent trajectories. AIAA Paper №70-25 ЭИ АиР, 1970, № 31
9. Space suits for project Apollo. Space World, 1970, № G—7, ЭИ АиР, 1970, № 45; РЖ, 1971, 1.41.258
10. Apollo-6 unmanned mission. Aviat. Week and Space Technol., 1968, 88, №№ 5; 7; 15; 16; 18; (ЭИАиР, 1968, № 34); РЖ, 1968, 9.41.36—9.41.39, РЖ
11. Apollo-7 manned mission. Aviat. Week and Space Technol., 1968, 88, №.№ 26; 24; 23; 89, № 6, 7; Flight Internal, 1968, 94, №№ 3098; 3100; 3101; ЭИ АиР, 1969, № 1; РЖ, 1969, 2.41.37—2.41.54; РЖ, 1969, 5.41.22—5.41.52
12. The first manned Apollo flight. Flight Internal 1968, 94, № 3110, ЭИ, : АиР, 1969, № 14; РЖ, 1969, 5.41.35
13. Apollo-8 to orbit Moon. Flight Internal. 1968, 94, № 3115, ЭИ АиР, 1969, № 4; РЖ, 1969, 7.41.60—7.41.117
14. Apollo-9. Aviat. Week and Space Technol. 1969, 90, №№ 11; 12; 20; 21;19; Spaceflight, 1969, 11, № 7; Aerospace Daily, 1969, 36, № 33; Aviation mag., 1969, № 519, Space Age News, 1969, 12, № 8; ЭИ АиР, 1969, № 20, 48; РЖ, 1969, 8.41.31—8.41.43
15. Apollo-10. Aerospace Daily 1969, 36, № 40; 1969, 37, №№ 1; 16; 17; 22; 28; Aviation Week and Space Technol., 1969, 90, №№ 23; 25; 26; 24; 22; Interavia Air Letter, 1969, №№ 6745; 6747; 6751; 6758; 6760; 6763, ЭИ АиР, 1969, № 30; ЭИ АиР, 1970, № 8; РЖ, 1969, 10.41.62—10.41.77
16. Apollo-8. Apollo-9. Apollo-10. Weltraumfahrt, 1969, 20, № 1—2; (ЭИ АиР, 1969, № 38)
17. Apollo-11. Interavia Air Letters, 1969, №№ 6776; 6782; 6787; 6789; 6790; 6791; 6795; 6796; 6797; 6799; 6801; 6802; 6803; 6805; 6809; 6814; 6815 (ЭИ АиР, 1969, № 40); РЖ, 1970, 1.41.65—1.41.88; РЖ, 1970, 3.41.34– 3.41.36; РЖ, 1970, 5.41.47—5.41.55; РЖ, 1970, 6.41.26—6,41.32
18. Apollo-12. Flight Internal, 1969, 96, № 3164; «Interavia Air Letter», 1969, №№ 6866; 6880; 6892; Aviation Week and Space Technol., 1969, 91, №№ 19; 21; 22; 23; Aerospace Daily, 1969, 40, №№ 3; 4; 9; 12; 13; 17; 28, ЭИ АиР, 1970, № 12; РЖ, 1970, 4.41.12—4.41.49
19. Apollo-13. Interavia Air Letter, 1970, № 6965; 6980; 6982; 6984; 7013 «Aerospace Daily», 1970, 41, № 26; 42, № 44; Interavia, 1970, 25, № 5. ЭИ АиР, 1970, № 36; РЖ, 1970, 5.41.56—5.41.66; РЖ, 1970, 7.41.78—7.41.90; РЖ, 1970, 8.41.29—8.41.47; РЖ, 1970, 10.41.83—10.41.89; РЖ, 1970.1.41.2—11.4186; РЖ, 1971,3.41.29—3.41.32
20. NASA goes for lunar langing for Apollo-14. Aerospace D.aily, 1971, 47, № 22, ЭИ АиР, 1971, № 35; РЖ, 1971. 7.41.68
21. Fra Mauro. Flight Int., 1971, 99, № 3233. РЖ, 1971, 7.41.81
22. Apollo-14 stresses experiments, geology. Aviat. Week and Space Technol., 1971, 94, № 9. РЖ, 1971, 7.41.75
23. Fra Mauro explored. Flight Int., 1971, 99, № 3232. РЖ, 1971, 8.41.55
24. Varied experiments planned for Apollo-14. Aviation Week and' Space Technol. 1971, 94, № 4. РЖ, 1971, 8.41.50
25. Apollo-14 photos detail Fra Mauro terrain. Aviat Week and Space Technol., 1971, 94, № 8. РЖ, 1971, 8.41.51
26. Baker D. Apollo-14 a visit to Fra Mauro. Spaceflight, 1971, 13, № 6, ЭИ АиР, 1971, № 35; РЖ, 1971, 9.41.51
27. Fryer R. J. The Apollo-14 landing site. Spaceflight, 1970, 12, № 9, (ЭИ АиР, 1971, № 5)
28. NASA adds two more changes to Apollo command and service modules. Aerospace Daily, 1970, 45, № 3, РЖ, 1971, 2.41.158
29. Apollo-14 timetable. Flight Int., 1970, 98, № 3214, РЖ, 1971, 2.41.166
30. М Strickland Z. Apollo-14 plan include cart, new test gear. Aviat. Week and Space Technol., 1970, 93, № 17. РЖ, 1971, 3.41.129
31. Apollo-15. Aviation Week and Space Technology v. 95, №№ 1—8, 16, 19, i 23, 1971. Ineravia Air Lett, 1971, № 7359; Spaceflight 1971, v. 13, ;№№ 11, 12 Space Business daily, 1971, v. 58, № 11; Science News, 1971, v. 100, №№ 9, 10; ЭИ АиР, 1972, № 8.