"Легкая прогулка" на Луну экипажа корабля "Аполлон-11".

Почти постоянно в комментариях к статьям, описывающим какие-нибудь трудности или чрезвычайные ситуации, возникающие во время космических полетов, встречаются выражения типа: "А вот американцы шесть раз слетали на Луну и все у них прошло гладко". Автор и сам недавно написал статью о полете корабля "Аполлон-11" на основе публикаций журналов "Америка", которая тоже может привести читателей к подобным мыслям, хотя это и не входило в замысел автора.

Поэтому автор решил немного разбавить восторженный тон журнальных статей (вполне извинительный во время такого исторического события) и, руководствуясь выражением "гладко было на бумаге - да забыли про овраги" рассказать именно про "овраги" (будут отмечены в статье таким образом), в которые попадали члены экспедиции "Аполлона-11" во время их полета - заметьте, достаточно спокойного, несмотря на то, что это была самая первая экспедиция с посадкой на Луну. Некоторым последующим экспедициям досталось гораздо больше. Итак, будем двигаться по хронологии полета.

Полет космического корабля "Аполлон-11" проходил с 16 по 24 июля 1969 года. Экипаж корабля: Нил Армстронг (командир), Майкл Коллинз (пилот основного блока, который в свою очередь включал в себя командный модуль и модуль обслуживания) и Эдвин Олдрин (пилот лунного модуля).

Корабль включал в себя основной блок (образец 107), и лунный модуль (образец LM-5). Для основного блока астронавты выбрали название "Колумбия" (название статуи на здании Конгресса в Вашингтоне и корабля, в котором летели на Луну герои Жюля Верна), для лунного модуля - "Орел" (геральдическая фигура в гербе США).

Для запуска использовалась ракета-носитель "Сатурн-5" AS-506. Цель полета, относящегося к этапу G, - выполнение целевой задачи программы "Аполлон" - высадка экспедиции на Луну.

Цель полета была сформулирована следующим образом: "Совершить посадку на Луну и возвратиться на Землю". Успешное осуществление полета означало выполнение национальной задачи США в области освоения космоса в период до 1970 года.

Предстартовая подготовка и старт.

За шесть суток до расчетной даты старта была обнаружена течь в одном из баллонов сжатого гелия, размещенных в баке окислителя первой ступени (гелий используется в системе наддува бака). Два техника забрались в бак и, затянув гайку на баллоне, ликвидировали течь. После ликвидации течи предстартовая подготовка шла без происшествий и даже более гладко, чем у всех предыдущих пилотируемых кораблей "Аполлон".

Корабль "Аполлон-11" был запущен 16 июля 1969 года в расчетное время (в 13:32 по Гринвичу) со стартовой площадки А комплекса №39 на мысе Кеннеди.

В Центре управления запуском комплекса №39 при старте корабля присутствовали бывший президент США Джонсон, нынешний вице-президент Агню и пионер немецкой ракетной техники 75-летний Герман Оберт. По сообщениям американской прессы, в район мыса Кеннеди для наблюдения старта прибыло около 1 млн. человек, а телевизионную трансляцию о старте смотрело примерно 1 млрд. человек в различных странах мира.

Полет по геоцентрической орбите, второй старт, полет по трассе "Земля-Луна".

После выхода последней ступени с кораблем на начальную геоцентрическую орбиту астронавты в течение примерно двух часов производили проверку бортовых систем, а затем начали готовиться к переводу корабля на траекторию полета к Луне.

В Т+1 час 29 мин (Т-время старта) был начат внеплановый сеанс телевизионной передачи с борта для проверки камеры цветного телевидения. В коммерческую сеть изображение передавать не предполагалось. Сеанс был рассчитан на 4 мин, но его прервали через 1 мин из-за неисправности антенны на наземной приемной станции.

Двигатель последней ступени был включен для перевода корабля на траекторию полета к Луне в Т+ 2 час 44 мин 22 сек и проработал 347 сек, сообщив ступени с космическим кораблем скорость 10 831,8 м/сек.

В Т+3 час 26 мин был начат маневр по перестроению отсеков, который завершился в Т+3 час 33 мин. Во время этого маневра было израсходовано на 8-9 кг больше, чем ожидалось топлива для вспомогательных двигателей корабля, поскольку основной блок удалился от ступени не на 15 м, как рассчитывали, а на 30 м.

В Т+4 час 30 мин корабль (основной блок + лунный модуль) отделился от последней ступени. После отделения на 3 сек был включен маршевый двигатель корабля, который обеспечил его увод на безопасное расстояние от ступени перед сливом компонентов топлива через двигатель ступени. В результате слива, произведенного по команде с Земли, ступень получила приращение скорости и перешла на такую траекторию, двигаясь по которой в дальнейшем под влиянием лунного притяжения вышла на гелиоцентрическую орбиту.

Для обеспечения терморегулирования корабль был закручен относительно продольной оси со скоростью 3 об/час. Закрутка удалась только со второй попытки. Астронавты отмечали трудности при наблюдении звезд: солнечные лучи отражались от корпуса лунного модуля в окна командного модуля. Изменение ориентации корабля несколько исправило это положение.

В Т+ 26 час 45 мин была проведена первая и единственная коррекция на трассе "Земля-Луна". Во время телевизионного сеанса Олдрин и Армстронг в скафандрах перешли из командного модуля через внутренние туннели-лазы в лунный модуль для первой проверки бортовых систем.

Руководители программы сообщили, что с технической точки зрения полет проходит более успешно, чем все предыдущие полеты пилотируемых кораблей "Аполлон".

Переход на селеноцентрическую орбиту, обращение по ней и посадка на Луну.

Маршевый двигатель был включен на торможение для обеспечения перевода с траектории полета к Луне на селеноцентрическую орбиту в Т+ 75 час 49 мин 50 сек (20 июля 1969 года). Корабль перешел на начальную эллиптическую орбиту с высотой периселения 113,3 км, апоселения 312 км и наклонением 1,2 град. В период обращения по этой орбите был проведен телевизионный сеанс.

В Т+80 час 05 мин маршевый двигатель был включен снова и перевел корабль на близкую к круговой орбиту. Олдрин и Армстронг снова перешли в лунный модуль и, пробыв в нем около 2 часов, перевели его на режим автономного энергообеспечения. За это время была отмечена только одна неисправность: поступавшие во время работы двигателя данные указывали на утечку азота, используемого для открывания клапанов, контролирующих состав горючей смеси. Однако, поскольку имелось дублирующее устройство, неполадку сочли неопасной.

После отдыха и приема пищи астронавты Армстронг и Олдрин в скафандрах перешли в лунный модуль. Расстыковка произошла за Луной в Т+ 101 час 15 мин. После периода группового полета, в течение которого Коллинз, оставшийся в командном модуле, производил осмотр лунного модуля, были включены вспомогательные двигатели основного блока для увода его от лунного модуля.

На 13 витке по селеноцентрической орбите В Т+101 час 35 мин был включен двигатель посадочной ступени лунного модуля, который проработал 29 сек. Отмечалось, что на этом этапе возникли перебои в связи с Землей. В Т+ 102 час 29 мин через основной блок, выполняющий роль ретранслятора, командиру корабля в лунном модуле было передано разрешение Центра управления на торможение и посадку на Луну. Двигатель посадочной ступени был включен на торможение в периселении в Т+ 102 час 33 мин 04 сек. Произведенные к этому времени расчеты показывали, что периселений сместился на 6 км к западу от расчетного положения. Смещение переселения должно было привести к перелету расчетной точки посадки. Подтверждением ожидаемого перелета был тот факт, что засеченное астронавтами время прохода лунного модуля над кратером "Маскелин А" не совпало с расчетным.

При торможении лунного модуля в периселении начала отрабатываться введенная в бортовой компьютер автоматическая программа Р-63. При отработке этой программы ориентация по тангажу и рысканию должна обеспечиваться путем регулирования вектора тяги двигателя посадочной ступени, отклоняемого в шарнирном подвесе со скоростью до 0,1 град/сек. Однако эффективно обеспечить ориентацию с помощью двигателя посадочной ступени не удавалось и пришлось использовать двигатели ориентации лунного модуля, которые включались несколько сот раз.

В начале этапа дальнего подхода астронавты произвели переключение на автоматическую программу Р-64. В принципе использование автоматических программ возможно вплоть до момента посадки, однако Армстронг ещё до полета решил, что по достижении высоты около 100 метров он перейдет на полуавтоматическую программу Р-66. Фактически Армстронг перешел на эту программу значительно раньше. Вызвано это было тем, что бортовой компьютер работал с перегрузкой, и все время горел аварийный сигнал, нервировавший астронавтов, несмотря на заверения наземного оператора, что на эти сигналы можно не обращать внимания (оператор, принявший решение не отказываться от посадки несмотря на аварийные сигналы, получил впоследствии специальную награду НАСА).

Для некоторого уменьшения нагрузки компьютера его перестали использовать для контроля состояния радиолокатора, обеспечивающего посадку (его состояние стали контролировать на Земле по телеметрической информации). Программа компьютера предусматривала в случае перегрузки автоматическое прекращение некоторых менее важных операций и если эти операции становились необходимы, астронавтам приходилось обеспечивать их выполнение в ручном режиме с пульта компьютера. Позднейший анализ работы компьютера показал несовместимость одновременной работы программ посадки Р-63, Р-64 и Р-65 с введенной буквально накануне старта программой Р-20, предусматривающей управление радиолокатором.

Как только высота над поверхностью снизилась до 75 метров, полет стал действительно очень опасным. Астронавты летели по так называемой "кривой мертвеца": если вдруг двигатель посадочной ступени остановится, им не хватит высоты, чтобы успеть разделиться и аварийно стартовать на двигателе взлетной ступени.

Постоянное напряженное внимание к работе компьютера мешало астронавтом наблюдать ориентиры на поверхности Луны до того, как лунный модуль снизился до 1 км, когда все ориентиры (описанные астронавтами "Аполлона-10") были уже позади. На участке торможения лунного модуля необходимость в переходе к полуавтоматической системе управления возникла ещё и потому, что автоматическая программа вела модуль на посадку в кратер диаметром 180 метров, заполненный камнями с поперечным размером до 3 метров.

Армстронг снизил вертикальную скорость до 1,2 м/сек и начал горизонтальные маневры. Для обеспечения перелета через кратер с камнями Армстронг с помощью двигателей ориентации, вектор тяги которых направлен к полету, сообщил лунному модулю горизонтальную составляющую скорости 3-4,5 м/сек. Вначале он не изменял направление полета, но затем отклонился влево, чтобы не двигаться вдоль породы, выброшенной из Малого кратера. При этом Армстронг вел наблюдение через окно кабины, а Олдрин непрерывно сообщал ему данные о скорости и высоте полета по приборам. На этом этапе спуска велась съемка кинокамерой "Maurer", смонтированной на кронштейне у окна модуля. Хотя астронавты и отрабатывали такой метод посадки на тренажерах, в действительности потребовались маневры с ручным управлением в несколько больших масштабах, чем ожидалось. В результате лунный модуль совершил посадку за пределами опасной зоны в 330 м к западу от кратера с камнями. При посадке струя двигателя посадочной ступени подняла облако пыли высотой около 20 м, мешавшее наблюдениям через окно и визуальному определению высоты и скорости полета. Когда двигатель был выключен, пыль немедленно улеглась.

Предусматривалось, что астронавты на высоте приблизительно одного метра над поверхностью выключат двигатель посадочной ступени, но Армстронг забыл это сделать, и лунный модуль в момент касания с грунтом имел практически нулевую скорость. Но из за этого нижняя ступенька лестницы оказалась на высоте около 1,1 м от грунта. К моменту посадки не была полностью погашена и горизонтальная составляющая скорости, на что указывал характер изгиба 1,5-метровых щупов на опорах посадочного шасси. Во время посадки зажегся сигнал индикатора, указывающего, что осталось только 5% от первоначального запаса топлива. В момент посадки Армстронг передал: "Хьюстон, говорит База Спокойствия. "Орел" сел". Время посадки 20 июля 1969 года 20 час 17 мин 42 сек или Т+ 102 час 45 мин 42 сек.

При включении двигателя посадочной ступени на торможение в периселении эллиптической орбиты частота пульса у Армстронга составляла 110, в момент посадки на Луну - 156, спустя 45 мин - 90 ударов в минуту. Нормальная частота пульса составляет 70-75 ударов в минуту.

Пребывание на Луне.

Пребывание Армстронга и Олдрина на Луне - одно из самых эмоциональных событий этого полета и, вместе с тем, одно из самых спокойных.

После посадки астронавты в течение трех минут находились в готовности совершить аварийный старт с Луны. Поскольку обстановка не потребовала аварийного старта, Центр управления дал астронавтам разрешение оставаться на Луне в течение двух часов, то есть до того момента, когда основной блок "Колумбия", совершив виток вокруг Луны, снова окажется в благоприятном положении для встречи с лунным модулем в случае аварийного старта (позже астронавтам было дано разрешение оставаться на Луне все предусмотренное программой время). Астронавты провели операции, имитирующие старт с Луны, убедились, что бортовые системы исправны, и обесточили те системы, которые были не нужны до фактического старта с Луны.

В связи с отказом от отдыха, программа выхода была сдвинута по времени и астронавты должны были открыть люк лунного модуля в Т+108 час 00 мин (21 июня 1969 года), но фактически это произошло на час позже в связи с задержкой при надевании ранцев и при разгерметизации кабины (астронавтам не удавалось стравить давление в кабине ниже 0,01 кг/см2 - в конце концов они получили разрешение Центра управления открыть люк при таком давлении).

Армстронг спустился на поверхность Луны 21 июля в 02 час 56 мин 20 сек или в Т+ 109 час 24 мин 20 сек. Освоившись на поверхности, он произвел осмотр лунного модуля. По наблюдению Армстронга, опоры посадочного шасси провалились в грунт всего на 2,5 - 5 см, струя двигателя посадочной ступени не вымыла на грунте заметного кратера, срез сопла находился на высоте 0,3 м.

После осмотра лунного модуля Армстронг получил от Олдрина фотокамеру "Hasselblad" с широкоугольным объективом, которую тот спустил ему с помощью блочного подъемника.

Сделав несколько снимков Армстронг начал сбор аварийного комплекта образцов.

Затем на поверхность спустился Олдрин. Как и Армстронг он испытал трудности при пролезании через люк с наспинным ранцем системы жизнеобеспечения. Самим астронавтам трудно было видеть, зацепляет ли ранец за край люка. При пролезании Армстронга его действиями руководил Олдрин из кабины, при пролезании Олдрина - Армстронг с поверхности Луны.

Тема настоящей статьи не предполагает подробное освещение операций астронавтов на Луне. Предлагаю читателям сводную таблицу:

Поскольку цель настоящей статьи - показать трудности, возникшие во время этого полета, привожу послеполетные претензии астронавтов к оборудованию, выявленные ими во время пребывания на Луне:

• трудность использования блочного подъемника, который необходимо модифицировать;
• неудачная конструкция ручки стереоскопической камеры, что затрудняло съемку поверхности Луны с близкого расстояния;
• перебои в связи во время выхода на поверхность Луны из-за того, что микрофоны в шлемах хорошо работали только при определенном положении головы астронавта (кислород при низком давлении плохо проводит звук);
• отсутствие прямой связи между Коллинзом и астронавтами на поверхности Луны (такая связь осуществлялась через наземные станции, что приводило к задержке получения сигнала примерно на 3 сек).

Общая длительность пребывания лунного модуля на поверхности Луны составило 21 час 36 мин.

Старт с Луны, встреча с основным блоком и полет по селеноцентрической орбите.

За время пребывания лунного модуля на поверхности Луны Майкл Коллинз делал несколько попыток засечь его с помощью секстанта с селеноцентической орбиты. Это позволило бы уточнить координаты места посадки. Однако ни одна попытка успехом не увенчалась. Неточное знание места посадки не позволило рассчитать на Земле траекторию полета лунного модуля, с тем чтобы совместить его плоскость с плоскостью орбиты основного блока. Основные траекторные измерения производились с использованием бортового радиолокатора, обеспечивающего встречу, который начал работать в режиме поиска и сопровождения основного блока ещё до старта лунного модуля с Луны.

Перед стартом с Луны обнаружилось, что на панели управления сломан тумблер включения двигателя взлетной ступени. Перед высадкой на поверхность Луны его задели ранцем. После консультации с ЦУПом было решено зацепить обломок тумблера фломастером.

Старт с Луны был произведен в Т+ 124 час 22 мин (21 июля 1969 года). Основной двигатель взлетной ступени проработал 438 сек и вывел взлетную ступень на начальную селеноцентрическую орбиту с высотой периселения 16,7 км и высотой апоселения 83,4 км.

На участке выведения астронавты видели яркую вспышку света. Предполагают, что это был луч лазера с Земли во время одной из первых попыток получить импульсы от находящегося на Луне отражателя.

Маневры взлетной ступени по обеспечению сближения с основным блоком проводились в соответствии с расчетной программой, в Т+ 127 час 52 мин началась стыковка. Скорость сближения при стыковке составляла 0,08 м/сек.

После того, как головка стыковочного штыря вошла в приемный конус, произошло нерасчетное смещение на 15 град в плоскости рыскания. Коллинзу удалось стабилизировать корабли и завершить стыковку, хотя он уже подумывал о том, что придётся делать вторую попытку (причину точно установить не удалось, предположительно случайное включение одного из двигателей ориентации взлетной ступени). После этого удалось обеспечить надежную стыковку с фиксацией всех 12 захватов. Время стыковки Т+128 час 03 мин. К моменту стыковки в баках взлетной ступени оставалось всего 18 кг топлива.

После стыковки Армстронг и Олдрин перешли в командный модуль основного блока, а в Т+131 час 33 мин использованная взлетная ступень была сброшена. Это было произведено раньше расчетного времени, поскольку астронавты услышали подозрительный треск в стыковочном узле. Отделившаяся ступень была оставлена на селеноцентрической орбите, а основной блок с помощью вспомогательных двигателей был отведен от взлетной ступени. К моменту схода его с селеноцентрической орбиты он находился в 40 км впереди отделившейся взлетной ступени.

Переход на траекторию полета к Земле, полет по трассе "Луна-Земля" и приводнение.

В Т+135 час 25 мин на 30-м витке по селеноцентрической орбите был включен маршевый двигатель, который проработал 149 сек и, сообщив основному блоку расчетное приращение скорости, перевел его на траекторию полета к Земле. Длительность пребывания на селеноцентрической орбите составило 59 час 35 мин. На трассе "Луна-Земля" была произведена только одна коррекция траектории, когда основной блок находился на расстоянии 300 000 км от Земли.

Перед сближением с Землей в Т+177 час 28 мин был начат последний (седьмой) сеанс цветного телевидения с борта корабля.

В связи с неблагоприятными метеорологическими условиями в первоначально выбранном районе посадки, был определен новый район в 400 км к северо-востоку от намеченного. Чтобы командный отсек достиг нового района, была изменена программа управляемого спуска с использованием аэродинамического качества (такое изменение было проведено впервые в практике полетов кораблей "Аполлон", возвращающихся с Луны).

Разделение командного и сервисного модулей произошло в Т+194 час 48 мин. В отделившемся сервисном модуле осталось свыше 2 т топлива для маршевого двигателя. Командный отсек вошел в атмосферу на высоте 120 км в Т+195 час 03 мин 14 сек.

Температура нагрева теплозащитного экрана командного модуля достигала 2540-2600 градусов Цельсия, толщина обуглившегося слоя составила 9-12 мм, как и при предыдущих полетах кораблей "Аполлон", возвращающихся от Луны. Период пропадания сигнала при входе в атмосферу продолжался 3 мин 45 сек и окончился в Т+195 час 07 мин 30 сек. Максимальная перегрузка на участке входа в атмосферу составляла 6,5.

Командный модуль приводнился в 20 км от авианосца "Хорнет", передислоцированного в новый район посадки. В месте посадки высота волн достигала 1,5-2 м, скорость ветра 5,5-8 м/сек. Время посадки Т+195 час 18 мин 21 сек (24 июля 1969 года).

Немедленно после приводнения, над командным модулем завис вертолет поисково-спасательной службы, с которого сообщили, что модуль перевернулся днищем вверх. Астронавты наполнили газом надувные баллоны-поплавки, и через несколько минут командный модуль занял расчетное положение (днищем вниз).

К модулю были сброшены три водолаза, которые подвели под него понтон и привели в готовность надувные лодки. Один из водолазов в изолирующем костюме открыл люк модуля передал астронавтам три таких же костюма и снова закрыл люк. Астронавты надели изолирующие костюмы и через 35 мин после приводнения сели в надувную лодку.

Водолаз обработал костюмы астронавтов и внешнюю поверхность модуля дезинфицирующим раствором "Бетадин" (неорганическое соединение йода), а затем астронавты протерли этим раствором и костюм водолаза. Астронавтов подняли на борт вертолета (команда вертолета была в кислородных масках) и доставили на авианосец через 63 мин после приводнения. На авианосце вертолет с помощью подъемника опустили на палубу, где находился карантийный фургон, куда и перешли астронавты. Участок палубы, по которому прошли астронавты был продезинфицирован. Процедура эвакуации астронавтов передавалась по телевидению, однако сам момент приводнения из-за удаленности точки посадки от авианосца показать не удалось.

На третьи сутки астронавтов в карантинном фургоне вместе с двумя сопровождающими доставили в порт Пёрл-Харбор и далее отправили в Лунную приемную лабораторию в Хьюстоне на военно-транспортном самолете С-141.

Самый первый и один из самых спокойных полетов на Луну завершился. Программа полета корабля "Аполлон-11" была полностью выполнена.

Автор не зря выделил в тексте статьи нештатные ситуации, возникшие в этом "спокойном" полете. Благодаря этому внимательный читатель может легко пересчитать их и установить, что в этом полете было 24 нештатных ситуации, требовавших или оперативного вмешательства, или некоторых усилий, но всегда мужества, спокойствия и самообладания. И причем они были отмечены на каждом этапе этого полета. Так что "легкой прогулки" на Луну не получилось. Следует ещё раз повторить, что экипажам других лунных экспедиций повезло гораздо меньше и их полеты были гораздо напряжённее полета первой экспедиции.

На этом все. Если у вас есть вопросы, замечания и пожелания пишите в комментариях, которые открыты для всех желающих (но перед этим пожалуйста ознакомьтесь с текстом предыдущего поста). Автор очень ценит обратную связь с читателями.