«Аполлон-6» (4 апреля 1968 г.), также известный как AS-502 , был третьим и последним беспилотным полетом в программе «Аполлон » США и вторым испытанием ракеты- носителя «Сатурн-5» . Он квалифицировал Сатурн-5 для использования в миссиях с экипажем и использовался, начиная с Аполлона-8 в декабре 1968 года.
«Аполлон-6» был предназначен для демонстрации способности третьей ступени «Сатурна V», S-IVB , продвигать себя и космический корабль «Аполлон» на лунные расстояния. Его компоненты начали поступать в Космический центр Кеннеди в начале 1967 года. Испытания проходили медленно, часто задерживаясь из-за испытаний «Сатурна-5», предназначенного для « Аполлона-4» — первого запуска «Сатурна-5». После этой беспилотной миссии, запущенной в ноябре 1967 года, их стало меньше. задержки, но настолько, что рейс был перенесен с марта на апрель 1968 года.
План полета предусматривал последующий транслунный вылет с прямым возвратом с использованием главного двигателя служебного модуля , общая продолжительность полета около 10 часов. Вместо этого вибрация повредила некоторые двигатели Rocketdyne J-2 на второй и третьей ступенях из-за разрыва внутренних топливопроводов, что привело к преждевременному останову двигателя второй ступени. Дополнительный двигатель второй ступени выключился раньше времени из-за перекрестной проводки с другим выключенным двигателем. Бортовая система наведения корабля компенсировала это за счет более продолжительного горения второй и третьей ступеней, хотя полученная парковочная орбита оказалась более эллиптической, чем планировалось. Поврежденный двигатель третьей ступени не смог перезапуститься для транслунного впрыска. Диспетчеры решили повторить профиль полета предыдущего испытания «Аполлона-4», добившись высокой орбиты и высокоскоростного возвращения. Несмотря на отказы двигателей, этот полет вселил в НАСА достаточную уверенность, чтобы использовать «Сатурн-5» для запусков с экипажем; потенциальный третий беспилотный полет был отменен.
«Аполлон-6», второй испытательный полет ракеты- носителя «Сатурн-5» , был предназначен для отправки командно-служебного модуля (CSM) и лунного испытательного изделия (LTA), моделируемого лунного модуля (LM) с установленными датчиками вибрации конструкции, в транслунная траектория , с разгоном с орбиты до транслунной скорости с помощью третьей ступени Сатурна V, S-IVB . Эта траектория, хотя и проходила за орбитой Луны, но не встретила бы ее. CSM должен был отделиться от S-IVB вскоре после возгорания, а затем запуститься двигатель SM, чтобы замедлить корабль, снизив его апогей до 22 204 километров (11 989 морских миль) и заставив CSM вернуться на Землю, имитируя «прямой полет». -возврат» прервать. На обратном пути двигатель должен был запуститься еще раз, чтобы разогнать корабль и имитировать условия, с которыми космический корабль «Аполлон» столкнется при возвращении с Луны, с углом входа в атмосферу -6,5 градусов и скоростью 11 100 метров в секунду ( 36 500 футов/с). Вся миссия должна была продлиться около 10 часов. [1] [2] [3]
Миссия была предназначена для проверки способности ракеты-носителя «Сатурн-5» отправить на Луну весь космический корабль «Аполлон», в частности, для проверки нагрузок на LM и режимов вибрации всего «Сатурна-5» с почти полной нагрузкой. [4] Поскольку космический корабль был квалифицирован для полета с экипажем в рамках миссии «Аполлон-4» (первый полет «Сатурна-5»), основное внимание уделялось полной квалификации ракеты-носителя. Номинальное завершение запланированных мероприятий миссии путем выхода на начальную парковочную орбиту и перезапуск S-IVB для продвижения космического корабля на запланированное расстояние, за пределы орбиты Луны, было сочтено достаточным для достижения основных целей Аполлона-6. [5]
Ракета-носитель «Аполлона-6» получила обозначение AS-502, вторая способная к полету «Сатурн V». Ее полезная нагрузка включала CSM-020, CSM Block I, который имел некоторые модификации Block II. CSM Блока I не имел возможности стыковаться с лунным модулем, как это было у Блока II. [6] Среди модификаций CSM-020 был новый люк экипажа, предназначенный для испытаний в условиях возвращения на Луну. [7] Этот новый люк заменил тот, который был признан комиссией по расследованию «Аполлона-1» слишком трудным для открытия в случае чрезвычайной ситуации, обстоятельств, которые способствовали гибели трех астронавтов в результате пожара на «Аполлоне-1» 27 января 1967 года . [ 7] 8] Использовался командный модуль CM-020; на нем был программист миссии и другое оборудование, позволяющее управлять им удаленно. [9] [10]
В качестве служебного модуля использовался SM-014 - первоначально запланированный SM для «Аполлона-6», SM-020, использовался для «Аполлона-4» после того, как его SM, SM-017, был поврежден в результате взрыва и его пришлось сдать на слом. [10] CM-014 был недоступен для полета, поскольку использовался для помощи в расследовании Аполлона-1. [11] Не все системы СМ были активированы для короткой миссии «Аполлона-6»: радиаторы для отвода избыточного тепла от электроэнергетической системы и системы экологического контроля не были подключены. [12]
Кеннет С. Кляйнкнехт , менеджер модуля управления и обслуживания в Центре пилотируемых космических полетов в Хьюстоне, был доволен CSM-020, когда он прибыл в Космический центр Кеннеди от производителя North American Aviation , хотя он был расстроен, что он прибыл завернутым в легковоспламеняющийся майлар . В отличие от злополучного CSM Аполлона-1, который прибыл с сотнями нерешенных проблем, у CSM-020 было всего 23, в основном рутинные проблемы. [13]
На «Аполлоне-6» также был запущен образец для лунных испытаний: моделируемый лунный модуль, получивший обозначение LTA-2R. Он включал в себя спускаемую ступень летного типа без шасси, топливные баки, заполненные водно- гликолевой смесью, и фреон в баках окислителя. Не имея никаких систем полета, его ступень подъема была изготовлена из балластированного алюминия и оборудована приборами, обеспечивающими вибрацию, акустику и структурную целостность. LTA-2R оставался внутри адаптера космического корабля-лунного модуля под номером SLA-9 на протяжении всего полета. [14] [15]
Первая ступень S -IC прибыла на барже 13 марта 1967 года и через четыре дня была установлена в цехе сборки автомобилей (VAB); третья ступень S-IVB и компьютер приборного блока прибыли 17 марта. Вторая ступень S-II еще не была готова, поэтому при подготовке к Аполлону-4 использовалась проставка в форме гантели (у которой также был отложенный S-II). , был заменен, чтобы можно было продолжить тестирование. Проставка имела ту же высоту и массу, что и S-II, вместе со всеми электрическими соединениями. S-II прибыл 24 мая и был сложен и соединен с ракетой 7 июля. [16]
На Аполлоне-6 впервые был использован Высокий отсек 3 VAB, и быстро выяснилось, что его системы кондиционирования воздуха недостаточны. Для охлаждения оборудования и рабочих были завезены портативные установки большой мощности. В апреле были задержки, поскольку персонал и оборудование были заняты на «Аполлоне-4» и не были доступны для испытаний на «Аполлоне-6». Вторая ступень S-II прибыла 25 мая и была установлена в одном из низких отсеков VAB, но работала на «Аполлоне-6». по-прежнему происходили задержки, многие из которых были вызваны работами над «Аполлоном-4». Ракета была установлена на мобильной служебной пусковой установке 2, но работа над рычагами пусковой установки, которые при запуске поворачивались назад, продвигалась медленно. Также медленно прибыл сам CSM; запланированное на конец сентября прибытие было перенесено на два месяца. [16]
После запуска «Аполлона-4» 9 ноября 1967 года темпы реализации проекта «Аполлон-6» ускорились, но с летной аппаратурой оставалось много проблем. CSM был установлен на ракете-носителе 11 декабря 1967 года, а штабель космического корабля был вывезен на стартовый комплекс 39А 6 февраля 1968 года . дождь. Поскольку гусеничный транспортер был вынужден остановиться на два часа из-за сбоя связи, машина прибыла на стартовую площадку только в темноте. Мобильную служебную конструкцию не могли переместить на стартовую площадку в течение двух дней из-за сильного ветра. [18] [16]
Испытания на готовность к полету завершились 8 марта 1968 года, а на проверке, проведенной через три дня, «Аполлон-6» был допущен к запуску при условии успешного завершения испытаний и выполнения некоторых действий, определенных на совещании. Запуск был назначен на 28 марта 1968 года, но был перенесен на 1, а затем на 3 апреля из-за проблем с некоторым оборудованием системы наведения и заправкой. Демонстрационные испытания обратного отсчета начались 24 марта; хотя он был завершен в течение недели, запуск пришлось отложить еще раз. 3 апреля начался окончательный обратный отсчет: старт запланирован на следующий день. [16] Все последующие проблемы были исправлены во время встроенных задержек обратного отсчета и не задерживали миссию. [7]
«Аполлон-6» стартовал со стартового комплекса 39А Космического центра Кеннеди 4 апреля 1968 года в 7:00 утра (12:00 UT). Первые две минуты ракета-носитель «Сатурн-5» вела себя нормально. Затем, когда сгорела первая ступень S-IC Сатурна V, транспортное средство встряхнуло продольные колебания . Изменения тяги привели к тому, что Сатурн-5 испытал перегрузку ±0,6 г (5,9 м/с 2 ), хотя он был рассчитан только на максимальную перегрузку 0,25 г (2,5 м/с 2 ). Транспортное средство не пострадало, за исключением потери одной из панелей адаптера космического корабля-лунного модуля (SLA). [19]
Заместитель администратора НАСА по пилотируемым космическим полетам Джордж Мюллер объяснил причину на слушаниях в Конгрессе:
Пого возникает принципиально из-за колебаний тяги в двигателях. Это нормальные характеристики двигателей. У всех двигателей есть то, что вы могли бы назвать шумом, потому что сгорание не совсем равномерное, поэтому колебания тяги первой ступени являются нормальной характеристикой сгорания любого двигателя.
Теперь, в свою очередь, двигатель питается по трубе, которая забирает топливо из баков и подает его в двигатель. Длина этой трубы подобна органной трубе, поэтому у нее есть определенная собственная резонансная частота, и оказывается, что она будет колебаться точно так же, как органная труба.
Конструкция автомобиля во многом похожа на камертон, поэтому, если вы ударите по нему правильно, он будет колебаться вверх и вниз в продольном направлении. В грубом смысле именно взаимодействие между различными частотами заставляет автомобиль колебаться. [20]
После списания первой ступени у второй ступени S-II начались проблемы с двигателями J-2 . У двигателя номер два возникли проблемы с производительностью через 225 секунд после старта, которые резко ухудшились на Т+319 секунде. В Т+412 секунд приборный блок вообще отключил его, а через две секунды заглох и двигатель номер три. [2] Неисправность была во втором двигателе, но из-за перемычки проводов команда от приборного блока также отключила третий двигатель, который до этого работал нормально. [21] Приборный блок смог компенсировать это, и оставшиеся три двигателя горели на 58 секунд дольше, чем планировалось. Третьей ступени S-IVB также пришлось гореть на 29 секунд дольше обычного. У S-IVB также произошла небольшая потеря производительности. [2]
Из-за нестандартного запуска CSM и S-IVB были выведены на парковочную орбиту протяженностью 173,14 километра (93,49 морских миль) на 360,10 километра (194,44 морских миль) вместо запланированной круговой орбиты длиной 190 километров (100 морских миль). Парковочная орбита. [2] Данное отклонение от плана полета не помешало продолжению миссии. [22] Во время первого витка S-IVB маневрировал, меняя свое положение по отношению к горизонту, чтобы отработать методы, которые будущие астронавты могли бы использовать для отслеживания ориентиров. Затем, после стандартных двух витков для оценки готовности корабля к транслунной инъекции (TLI), S-IVB получил приказ перезапуститься, но этого сделать не удалось. [23]
Приняв решение о заранее запланированной альтернативной миссии, [24] руководитель полета Клиффорд Э. Чарльзуорт и его команда в Центре управления полетами решили использовать двигатель служебной двигательной установки (SPS) SM для вывода космического корабля на орбиту с высоким апогеем ( точка наибольшего расстояния от Земли) с низким перигеем , который приведет к повторному входу в атмосферу, [3] , как это было сделано в Аполлоне-4. Этот план позволил бы выполнить некоторые из целей миссии. Двигатель SPS проработал 442 секунды, чтобы достичь запланированного апогея в 22 204 километра (11 989 миль). Однако теперь топлива для ускорения входа в атмосферу с включением второго двигателя SPS было недостаточно , и космический корабль вошел в атмосферу только со скоростью 10 000 метров в секунду (33 000 футов/с) вместо запланированных 11 000 метров в секунду. секунду (37 000 футов/с), что имитирует возвращение Луны. [25] Находясь на больших высотах, КМ смог вернуть данные о том, в какой степени будущие астронавты будут защищены от поясов Ван Аллена обшивкой космического корабля. [24]
Через десять часов после запуска CM приземлился в 80 километрах (43 морских милях) от запланированной точки приземления в северной части Тихого океана к северу от Гавайских островов и был поднят на борт военного корабля США « Окинава ». [25] SM был сброшен незадолго до того, как достиг атмосферы, и сгорел. [26] Орбита S-IVB постепенно затухала, и 26 апреля 1968 года он снова вошел в атмосферу. [27]
На пресс-конференции после запуска директор программы «Аполлон» Сэмюэл К. Филлипс сказал: «Нет никаких сомнений в том, что это не идеальная миссия», но выход ракеты-носителя на орбиту, несмотря на потерю двух двигателей, был «крупным незапланированным достижением». . [20] Мюллер назвал «Аполлон-6» «хорошей работой во всех отношениях, отличным запуском и, в целом, успешной миссией… и мы многому научились», но позже заявил, что «Аполлон-6» «придется дать определение». как неудача». [20]
Явление пого, возникающее на первом этапе полета, было хорошо известно. Однако НАСА считало, что Сатурн-5 был «расстроен», то есть лишен возможности вибрировать на своих собственных частотах. Вскоре после полета «Аполлона-6» НАСА и его подрядчики попытались устранить проблемы для будущих полетов, и над проблемой работали около 1000 правительственных и промышленных инженеров. Для гашения колебаний давления в двигателях F-1 и J-2 полости в ведущих к ним клапанах незадолго до взлета заполнялись газообразным гелием в качестве амортизатора. [20]
Проблемы с S-II и S-IVB были связаны с двигателями J-2, присутствующими на обеих ступенях. Испытания показали, что топливопроводы, ведущие к искровым воспламенителям, могут выйти из строя при низком атмосферном давлении или в вакууме. Топливные линии имели металлические сильфоны , обеспечивающие тепловое расширение. При наземных испытаниях холодное топливо, проходящее через топливопроводы, образует слой инея на линии LOX и жидкий воздух на линии LH 2 , гася любые вибрации. В космическом вакууме такой защиты не было: сильфоны быстро вибрировали и выходили из строя на пике расхода, вызывая прогорание топливных магистралей. Сильфоны были заменены жесткими изгибами, а стропы усилены. [28] После Аполлона-6 инженеры НАСА обсуждали, следует ли настроить систему аварийного обнаружения космического корабля на автоматическое прерывание в случае чрезмерного подъема; против этого плана выступил директор по эксплуатации летных экипажей Дик Слейтон . Вместо этого началась работа над созданием «датчика прерывания пого», чтобы летный экипаж мог решить, следует ли прерывать полет, но к августу 1968 года стало ясно, что с пого можно справиться без такого датчика, и работа над ним была прекращена. [6] [28]
Проблема SLA была вызвана его сотовой структурой. По мере ускорения ракеты в атмосфере ячейки расширялись за счет захваченного воздуха и воды, в результате чего поверхность адаптера вырвалась на свободу. В ответ инженеры просверлили небольшие отверстия в поверхности, чтобы позволить захваченным газам рассеяться, и поместили на адаптер тонкий слой пробки, чтобы помочь впитывать влагу. [29]
Усилий НАСА оказалось достаточно, чтобы удовлетворить сенатский комитет по аэронавтике и космическим наукам . В конце апреля комитет сообщил, что агентство быстро проанализировало и диагностировало аномалии «Аполлона-6» и предприняло корректирующие действия. [20] После детального анализа характеристик «Сатурна-5» и исправлений для будущих ракет-носителей инженеры Центра космических полетов имени Маршалла в Алабаме пришли к выводу, что третий беспилотный испытательный полет «Сатурна-5» не нужен. Таким образом, следующий полет Сатурна-5, на Аполлоне-8 , будет нести экипаж ( Аполлон-7 , первая полетная миссия Аполлона с экипажем, будет запущена с Сатурна IB ). [3] [30]
После миссии CM-020 был передан Смитсоновскому институту . [10] Командный модуль «Аполлона-6» выставлен в Научном центре Фернбанк в Атланте , штат Джорджия . [31]
К Сатурну V было прикреплено несколько камер, которые предполагалось выбросить и позже вернуть. Три из четырех камер на борту S-IC не смогли катапультироваться и поэтому были уничтожены, и только одна из двух камер на S-II была восстановлена. [32] Две из этих камер предназначались для съемки разделения S-IC/S-II, а две другие — для съемки баллона с жидким кислородом; тот, который был найден, снимал на видео разлуку. Невозможность выброса была связана с отсутствием давления азота в бутылях, которое должно было вызвать выброс. [21] В командном модуле была установлена кинокамера, предназначенная для активации во время запуска и при входе в атмосферу. Поскольку миссия заняла примерно на десять минут больше, чем планировалось, события входа в атмосферу не снимались. [33]
В течение части миссии в КМ работала 70-мм фотокамера , направленная на Землю через люк. [33] Охват включал части Соединенных Штатов, Атлантический океан, Африку и западную часть Тихого океана. Камера имела комбинацию проникающей дымки пленки и фильтров с лучшим цветовым балансом и более высоким разрешением, чем фотографии, сделанные во время предыдущих миссий с американским экипажем. [3] Они отлично зарекомендовали себя для картографических, топографических и географических исследований. [25]
Миссия «Аполлон-6» мало освещалась в прессе главным образом потому, что в тот же день, когда был запущен, в Мемфисе был убит Мартин Лютер Кинг-младший , а президент Линдон Б. Джонсон всего четырьмя днями ранее объявил, что не будет добиваться переизбрания. [3] [34]
