Проект «Меркурий» был первой программой пилотируемых космических полетов в Соединенных Штатах, продолжавшейся с 1958 по 1963 год. Одним из первых ярких моментов космической гонки было то, что его цель заключалась в том, чтобы вывести человека на околоземную орбиту и благополучно вернуть его, в идеале раньше Советского Союза . Пришедшее на смену ВВС США недавно созданному гражданскому космическому агентству НАСА , оно провело 20 беспилотных экспериментальных полетов (некоторые с использованием животных) и шесть успешных полетов астронавтов . Программа, получившая свое название из римской мифологии , обошлась в 2,57 миллиарда долларов (с учетом инфляции ). [1] [n 2] Астронавты были известны под общим названием « Меркурий-7 », и каждому космическому кораблю его пилот дал имя, оканчивающееся на «7».
Космическая гонка началась с запуском советского спутника «Спутник-1» в 1957 году . Это стало шоком для американской общественности и привело к созданию НАСА для ускорения существующих усилий США по освоению космоса и постановки большинства из них под гражданский контроль. После успешного запуска спутника «Эксплорер-1» в 1958 году следующей целью стал пилотируемый космический полет. Советский Союз вывел на орбиту первого человека, космонавта Юрия Гагарина , на борту корабля «Восток-1» 12 апреля 1961 года. Вскоре после этого, 5 мая, США запустили в суборбитальный полет своего первого астронавта Алана Шепарда . Советский Герман Титов последовал за ним, совершив однодневный орбитальный полет в августе 1961 года. США достигли своей орбитальной цели 20 февраля 1962 года, когда Джон Гленн совершил три витка вокруг Земли. Когда Меркурий закончился в мае 1963 года, обе страны отправили в космос по шесть человек, но Советы лидировали США по общему времени, проведенному в космосе.
Космическая капсула «Меркурий» была произведена компанией McDonnell Aircraft и перевозила запасы воды, еды и кислорода примерно на один день в герметичной кабине . Полеты «Меркурия» стартовали с базы ВВС на мысе Канаверал во Флориде на ракетах-носителях , модифицированных на базе ракет «Редстоун » и «Атлас D» . Капсула была оснащена стартовой ракетой , позволяющей безопасно отвести ее от ракеты-носителя в случае отказа. Полет предназначался для управления с земли через сеть пилотируемых космических полетов — систему станций слежения и связи; На борту были оборудованы резервные средства управления. Небольшие тормозные ракеты были использованы для вывода космического корабля с орбиты, после чего абляционный тепловой экран защитил его от тепла входа в атмосферу . Наконец, парашют замедлил корабль для приземления на воду . И астронавт, и капсула были подняты вертолетами с корабля ВМС США.
Проект «Меркурий» приобрел популярность, а за его миссиями следили миллионы людей по радио и телевидению по всему миру. Его успех заложил основу для проекта «Близнецы» , в каждой капсуле которого находились по два астронавта, а также совершенствовались маневры космической стыковки, необходимые для высадки экипажа на Луну в последующей программе «Аполлон», объявленной через несколько недель после первого пилотируемого полета на Меркурий.
Проект «Меркурий» был официально одобрен 7 октября 1958 года и публично объявлен 17 декабря. [5] [6] Первоначально называвшийся «Проект «Астронавт», президент Дуайт Эйзенхауэр считал, что пилоту уделяется слишком много внимания. [7] Вместо этого имя Меркурий было выбрано из классической мифологии , которая уже давала названия ракетам, таким как греческий Атлас и римский Юпитер для ракет SM-65 и PGM-19 . [6] Он поглотил военные проекты с той же целью, такие как «Человек ВВС в космосе» . [8] [n 3]
После окончания Второй мировой войны между США и Советским Союзом (СССР) развернулась гонка ядерных вооружений . Поскольку у СССР не было баз в западном полушарии, с которых можно было бы перебросить бомбардировщики , Иосиф Сталин решил разработать межконтинентальные баллистические ракеты , что привело к ракетной гонке. [10] Ракетные технологии, в свою очередь, позволили обеим сторонам разработать спутники на околоземной орбите для связи, а также сбора данных о погоде и разведки . [11] Американцы были шокированы, когда Советский Союз вывел на орбиту первый спутник в октябре 1957 года, что привело к растущим опасениям, что США попадают в « ракетный разрыв ». [12] [11] Месяц спустя Советы запустили «Спутник-2» с собакой на орбиту. Хотя животное не удалось найти живым, было очевидно, что их целью был полет человека в космос. [13] Не имея возможности раскрыть подробности военных космических проектов, президент Эйзенхауэр приказал создать гражданское космическое агентство, отвечающее за гражданское и научное исследование космоса. На основе федерального исследовательского агентства Национальный консультативный комитет по аэронавтике (NACA) оно было названо Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА). [14] Свою первую цель — запуск американского спутника в космос — она достигла в 1958 году. Следующей целью было отправить туда человека. [15]
Предел космоса (также известный как линия Кармана ) был определен в то время как минимальная высота 62 мили (100 км), и единственным способом достичь его было использование ракетных ускорителей. [16] [17] Это создавало риски для пилота, включая взрыв, высокие перегрузки и вибрации во время взлета в плотной атмосфере, [18] и температуру более 10 000 ° F (5 500 ° C) из-за сжатия воздуха во время полета. повторный вход. [19]
В космосе пилотам потребуются герметичные камеры или скафандры для подачи свежего воздуха. [20] Находясь там, они испытают невесомость , что потенциально может вызвать дезориентацию. [21] Другие потенциальные риски включают радиацию и удары микрометеороидов , которые обычно поглощаются атмосферой. [22] Казалось, что все можно преодолеть: опыт спутников показал, что риск появления микрометеоритов незначителен, [23] а эксперименты начала 1950-х годов с имитацией невесомости, высокими перегрузками на людях и отправкой животных в пределы космоса предполагали потенциальные возможности. проблемы могут быть решены с помощью известных технологий. [24] Наконец, вход в атмосферу был изучен с использованием ядерных боеголовок баллистических ракет, [25] которые продемонстрировали, что тупой, обращенный вперед тепловой экран может решить проблему нагрева. [25]
Т. Кейт Гленнан был назначен первым администратором НАСА, а Хью Л. Драйден (последний директор NACA) — его заместителем при создании агентства 1 октября 1958 года. [26] Гленнан будет отчитываться перед президентом через Национальный совет по аэронавтике и исследованию космического пространства . [27] Группа, ответственная за проект «Меркурий», была Космической оперативной группой НАСА , и целями программы были вывод космического корабля с экипажем на орбиту вокруг Земли, исследование способности пилота функционировать в космосе, а также безопасное восстановление как пилота, так и космического корабля. [28] Существующие технологии и готовое оборудование будут использоваться везде, где это возможно, будет использоваться самый простой и надежный подход к проектированию системы, а также будет использована существующая ракета-носитель вместе с программой прогрессивных испытаний. [29] Требования к космическому кораблю включали: систему аварийного спуска для отделения космического корабля и его пассажира от ракеты-носителя в случае неминуемого отказа; ориентация космического корабля на орбите; ретроракетная система для вывода космического корабля с орбиты; тормозное торможение, тупой корпус для входа в атмосферу ; и посадка на воду. [29] Для связи с космическим кораблем во время орбитальной миссии необходимо было построить обширную сеть связи. [30] Стремясь не придавать космической программе США откровенно военного оттенка, президент Эйзенхауэр поначалу не решался придать проекту высший национальный приоритет (рейтинг DX в соответствии с Законом об оборонном производстве ), а это означало, что Меркьюри пришлось ждать в очереди за военными проектами по материалам; однако этот рейтинг был присвоен в мае 1959 года, чуть более чем через полтора года после запуска спутника. [31]
Двенадцать компаний претендуют на постройку космического корабля «Меркурий» по контракту на сумму 20 миллионов долларов (201 миллион долларов с учетом инфляции). [32] В январе 1959 года McDonnell Aircraft Corporation была выбрана генеральным подрядчиком космического корабля. [33] Двумя неделями ранее компания North American Aviation , базирующаяся в Лос-Анджелесе, получила контракт на Little Joe , небольшую ракету, которая будет использоваться для разработки системы аварийного спасения при запуске. [34] [n 4] Всемирная сеть слежения для связи между землей и космическим кораблем во время полета была передана компании Western Electric Company . [35] Ракеты Redstone для суборбитальных запусков производились в Хантсвилле , штат Алабама, корпорацией Chrysler [36] , а ракеты Atlas — компанией Convair в Сан-Диего, Калифорния. [37] Для запусков с экипажем ВВС США предоставили Атлантический ракетный полигон на базе ВВС на мысе Канаверал во Флориде. [38] Здесь также находился Центр управления Меркурием, а вычислительный центр сети связи находился в Космическом центре Годдарда , штат Мэриленд. [39] Ракеты Little Joe были запущены с острова Уоллопс , штат Вирджиния. [40] Обучение астронавтов проходило в Исследовательском центре Лэнгли в Вирджинии, Лаборатории летных двигателей Льюиса в Кливленде, штат Огайо, и Центре разработки военно-морской авиации Джонсвилл в Уорминстере, штат Пенсильвания. [41] Аэродинамические трубы Лэнгли [42] вместе с гусеницей ракетных саней на базе ВВС Холломан в Аламогордо, штат Нью-Мексико, использовались для аэродинамических исследований. [43] Самолеты ВМФ и ВВС были предоставлены для разработки системы посадки космического корабля, [44] а корабли ВМФ и вертолеты ВМФ и морской пехоты были предоставлены для восстановления. [n 5] К югу от мыса Канаверал город Какао-Бич процветал. [46] Отсюда 75 000 человек наблюдали за запуском первого американского орбитального полета в 1962 году. [46]
Главным конструктором космического корабля «Меркурий» был Максим Фаже , который начал исследования пилотируемых космических полетов во времена NACA. [47] Он был 10,8 футов (3,3 м) в длину и 6,0 футов (1,8 м) в ширину; с добавленной системой аварийного спуска общая длина составила 25,9 футов (7,9 м). [48] При обитаемом объеме 100 кубических футов (2,8 м 3 ) капсула была достаточно велика для одного члена экипажа. [49] Внутри было 120 органов управления: 55 электрических переключателей, 30 предохранителей и 35 механических рычагов. [50] Самый тяжелый космический корабль «Меркурий-Атлас 9» весил 3000 фунтов (1400 кг) при полной загрузке. [51] Его внешняя оболочка была изготовлена из René 41 , никелевого сплава, способного выдерживать высокие температуры. [52]
Космический корабль имел форму конуса с горловиной на узком конце. [48] Он имел выпуклое основание с тепловым экраном (пункт 2 на схеме ниже) [53] , состоящим из алюминиевых сот , покрытых несколькими слоями стекловолокна . [54] К нему был прикреплен ретро-пакет ( 1 ) [55] , состоящий из трех ракет, используемых для торможения космического корабля во время входа в атмосферу. [56] Между ними находились три второстепенных ракеты для отделения космического корабля от ракеты-носителя при выведении на орбиту. [57] Ремни, удерживавшие посылку, можно было разорвать, когда она больше не была нужна. [58] Рядом с тепловым экраном располагалось гермообитаемое отделение ( 3 ). [59] Внутри астронавт будет привязан к облегающему креслу с инструментами перед ним и спиной к тепловому экрану. [60] Под сиденьем находилась система экологического контроля, подающая кислород и тепло, [61] очищающая воздух от CO 2 , паров и запахов и (на орбитальных полетах) собирающая мочу. [62] [n 6] Спасательный отсек ( 4 ) [64] в узком конце космического корабля содержал три парашюта: тормозной для стабилизации свободного падения и два основных парашюта, основной и запасной. [65] Между теплозащитным экраном и внутренней стенкой боевого отделения располагалась посадочная юбка, раскрывавшаяся за счет опускания теплозащитного экрана перед приземлением. [66] В верхней части спасательного отсека располагалась антенная секция ( 5 ) [67] , содержащая как антенны для связи, так и сканеры для управления ориентацией космического корабля. [68] К нему был прикреплен закрылок, который использовался для обеспечения того, чтобы космический корабль сначала был обращен к тепловому экрану при входе в атмосферу. [69] На узком конце космического корабля была установлена система аварийного спуска ( 6 ) [70] , содержащая три небольшие твердотопливные ракеты, которые можно было кратковременно запустить в случае неудачного запуска, чтобы безопасно отделить капсулу от ее ускорителя. Он раскроет парашют капсулы для приземления неподалеку в море. [71] (Подробности см. также в профиле миссии.)
У космического корабля «Меркурий» не было бортового компьютера, вместо этого все вычисления для входа в атмосферу рассчитывались компьютерами на земле, а их результаты (время повторного выстрела и положение стрельбы) затем передавались на космический корабль по радио во время полета. [72] [73] Все компьютерные системы, используемые в космической программе «Меркурий», размещались на объектах НАСА на Земле . [72] (Подробнее см. в разделе «Наземное управление».)
Астронавт лежал в сидячем положении спиной к тепловому экрану, что, как выяснилось, было положением, которое лучше всего позволяло человеку выдерживать высокие перегрузки при запуске и входе в атмосферу. Сиденье из стекловолокна было изготовлено по индивидуальному заказу из тела скафандра каждого астронавта для обеспечения максимальной поддержки. Рядом с его левой рукой находилась рукоятка ручного прерывания, позволяющая при необходимости активировать систему аварийного спасения до или во время старта, в случае если автоматический спусковой крючок выйдет из строя. [74]
В дополнение к бортовой системе экологического контроля он носил скафандр с собственной подачей кислорода , который также охлаждал его. [75] Была выбрана атмосфера в каюте, состоящая из чистого кислорода при низком давлении 5,5 фунтов на квадратный дюйм или 38 кПа (что эквивалентно высоте 24 800 футов или 7 600 метров), а не атмосфера того же состава, что и воздух ( азот /кислород) в море. уровень. [76] Это было легче контролировать, [77] удалось избежать риска декомпрессионной болезни («повороты»), [78] [n 7] , а также сэкономить на весе космического корабля. Пожары (которых так и не произошло) придется тушить, опустошив кабину от кислорода. [62] В таком случае или при отказе давления в кабине по какой-либо причине космонавт мог совершить экстренное возвращение на Землю, полагаясь на свой скафандр для выживания. [79] [62] Обычно космонавты летали с поднятым забралом , а это означало, что скафандр не был надут. [62] С опущенным козырьком и надутым скафандром космонавт мог дотянуться только до боковых и нижних панелей, где располагались жизненно важные кнопки и ручки. [80]
Астронавт также носил на груди электроды для регистрации сердечного ритма , манжету, измеряющую кровяное давление, и ректальный термометр для регистрации температуры (в последнем полете он был заменен оральным термометром). [81] Данные из них были отправлены на землю во время полета. [75] [n 8] Обычно космонавт пил воду и ел пищевые гранулы. [83] [№ 9]
Несмотря на уроки, извлеченные из программы U2 , в которой также использовался скафандр, изначально в комплект поставки астронавтов Меркурия не входило устройство для сбора мочи. Запрос по этому поводу был сделан в феврале 1961 года студентом, но НАСА ответило, заявив, что «первому космическому человеку не придется« отправляться в полет ». [84] Ожидаемое короткое время полета означало, что это было упущено из виду, хотя после того, как у Алана Шепарда была задержка запуска на четыре часа, он был вынужден помочиться в свой скафандр, что привело к короткому замыканию некоторых электродов, контролирующих его жизненные показатели. Хотя Гас Гриссом надел бы два резиновых штана во время второго полета Меркурия в качестве грубого обходного пути. Прошло время до третьего полета в феврале 1962 года, прежде чем было установлено специальное устройство для сбора мочи. [85]
Находясь на орбите, космический корабль можно было вращать по рысканию, тангажу и крену : вдоль продольной оси (крен), слева направо с точки зрения космонавта (рыскание), а также вверх или вниз (тангаж). [86] Движение создавалось с помощью ракетных двигателей, в которых в качестве топлива использовалась перекись водорода . [87] [88] Для ориентации пилот мог смотреть в окно перед собой или на экран, подключенный к перископу с камерой, которая могла поворачиваться на 360°. [89]
Астронавты «Меркурия» принимали участие в разработке своего космического корабля и настояли на том, чтобы ручное управление и окно были элементами его конструкции. [90] В результате движением космического корабля и другими функциями можно было управлять тремя способами: дистанционно с земли при пролете над наземной станцией, автоматически управляемым бортовыми приборами или вручную космонавтом, который мог бы заменить или обойти два других метода. . Опыт подтвердил настойчивость астронавтов в использовании ручного управления. Без них ручной возврат Гордона Купера в атмосферу во время последнего полета был бы невозможен. [91]
Конструкция космического корабля «Меркурий» трижды изменялась НАСА в период с 1958 по 1959 год. [93] После завершения торгов потенциальными подрядчиками НАСА выбрало проект, представленный как «C» в ноябре 1958 года. [94] После того, как он провалил испытательный полет в В июле 1959 года появилась окончательная конфигурация «D». [95] Форма теплового экрана была разработана ранее в 1950-х годах в ходе экспериментов с баллистическими ракетами, которые показали, что тупой профиль может создать ударную волну, которая будет отводить большую часть тепла вокруг космического корабля. [96] Для дополнительной защиты от тепла к экрану можно добавить либо радиатор , либо абляционный материал. [97] Радиатор будет отводить тепло за счет потока воздуха внутри ударной волны, тогда как абляционный теплозащитный экран будет отводить тепло за счет контролируемого испарения абляционного материала. [98] После беспилотных испытаний последний был выбран для полетов с экипажем. [99] Помимо конструкции капсулы, рассматривался ракетоплан , аналогичный существующему Х-15 . [100] Этот подход все еще был слишком далек от возможности совершить космический полет, и поэтому от него отказались. [101] [n 10] Тепловой экран и устойчивость космического корабля были проверены в аэродинамических трубах , [42] и позже в полете. [105] Система эвакуации при запуске была разработана с помощью беспилотных полетов. [106] В период проблем с разработкой посадочных парашютов рассматривались альтернативные системы приземления, такие как планерное крыло Рогалло , но в конечном итоге от них отказались. [107]
Космический корабль производился на заводе McDonnell Aircraft , Сент-Луис , штат Миссури, в чистых помещениях и испытывался в вакуумных камерах на заводе McDonnell. [108] У космического корабля было около 600 субподрядчиков, таких как Garrett AiResearch , которая построила систему экологического контроля космического корабля. [33] [61] Окончательный контроль качества и подготовка космического корабля проводились в ангаре S на мысе Канаверал. [109] [n 11] НАСА заказало 20 серийных космических кораблей, пронумерованных от 1 до 20. [33] Пять из 20, № 10, 12, 15, 17 и 19, не летали. [112] Космические корабли №3 и №4 были уничтожены во время беспилотных испытательных полетов. [112] Космический корабль № 11 затонул и был поднят со дна Атлантического океана через 38 лет. [112] [113] Некоторые космические корабли были модифицированы после первоначального производства (восстановлены после прерывания запуска, модифицированы для более длительных миссий и т. д.). [n 12] Ряд шаблонных космических кораблей «Меркурий » (сделанных из нелетных материалов или не имеющих серийных систем космических кораблей) также были изготовлены НАСА и Макдоннеллом. [116] Они были разработаны и использовались для испытаний систем восстановления космического корабля и аварийной башни. [117] Макдоннелл также построил тренажеры космических кораблей, используемые астронавтами во время тренировок, [118] и принял девиз «Первый свободный человек в космосе». [119]
Ракета-носитель длиной 55 футов (17 м) под названием Little Joe использовалась для беспилотных испытаний системы аварийного спасения с использованием капсулы Mercury с установленной на ней аварийной башней. [120] [121] Его основной целью было испытание системы при максимальном q , когда аэродинамические силы, действующие на космический корабль, достигают максимума, что затрудняет разделение ракеты-носителя и космического корабля. [122] Это также был момент, когда астронавт подвергался самым сильным вибрациям. [123] Ракета «Маленький Джо» использовала твердотопливное топливо и была первоначально разработана в 1958 году NACA для суборбитальных полетов с экипажем, но была переработана для проекта «Меркурий» для имитации запуска Атлас-D. [106] Он был произведен компанией North American Aviation . [120] Он не мог изменить направление; вместо этого его полет зависел от угла, под которым он был запущен. [124] Его максимальная высота составляла 100 миль (160 км) при полной загрузке. [125] Ракета -носитель Scout использовалась для одного полета с целью оценки сети слежения; однако он потерпел неудачу и был разрушен с земли вскоре после запуска. [126]
Ракета -носитель «Меркурий-Редстоун» представляла собой одноступенчатую ракету-носитель высотой 83 фута (25 м) (с капсулой и спасательной системой), используемую для суборбитальных ( баллистических ) полетов. [127] У него был жидкостный двигатель, сжигавший спирт и жидкий кислород, производивший тягу около 75 000 фунтов силы (330 кН), чего было недостаточно для орбитальных полетов. [127] Он был потомком немецкого Фау-2 , [36] и был разработан для армии США в начале 1950-х годов. Для проекта «Меркурий» он был модифицирован путем удаления боеголовки и добавления воротника для поддержки космического корабля вместе с материалом для гашения вибраций во время запуска. [128] Его ракетный двигатель был произведен компанией North American Aviation , и его направление можно было изменять во время полета с помощью килей. Они работали двумя способами: направляя воздух вокруг себя или направляя тягу своими внутренними частями (или и тем, и другим одновременно). [36] И ракеты-носители «Атлас-Д», и «Редстоун» имели автоматическую систему обнаружения прерывания, которая позволяла им прервать запуск, активировав систему аварийного выхода из запуска, если что-то пошло не так. [129] Ракета «Юпитер» , также разработанная командой фон Брауна в Редстоунском арсенале в Хантсвилле, также рассматривалась для промежуточных суборбитальных полетов Меркурия на более высокой скорости и высоте, чем Редстоун, но от этого плана отказались, когда выяснилось, что человек- Оценка Юпитера для программы Меркурий на самом деле будет стоить дороже, чем полет на Атласе, из-за эффекта масштаба. [130] [131] Единственное использование Юпитера, кроме как в качестве ракетной системы, было для недолговечной ракеты-носителя Юнона II , и содержание полного штата технического персонала исключительно для запуска нескольких капсул Меркурия привело бы к чрезмерно высоким затратам. [ нужна цитата ]
Орбитальные полеты требовали использования Atlas LV-3B , пилотируемой версии Atlas D , которая изначально была разработана как первая действующая в США межконтинентальная баллистическая ракета (МБР) [132] компанией Convair для ВВС в середине 1990-х годов. 1950-е годы. [133] Атлас представлял собой «полутораступенчатую» ракету, работающую на керосине и жидком кислороде (LOX). [132] Сама по себе ракета имела высоту 67 футов (20 м); Общая высота космического корабля «Атлас-Меркурий» при запуске составила 95 футов (29 м). [134]
Первая ступень «Атласа» представляла собой разгонную юбку с двумя двигателями, работающими на жидком топливе. [135] [n 13] Это, вместе с более крупной второй ступенью маршевого двигателя, дало ему достаточную мощность для запуска космического корабля «Меркурий» на орбиту. [132] Обе ступени стартовали с старта, при этом тяга маршевого двигателя второй ступени проходила через отверстие в первой ступени. После отделения от первой ступени маршевая ступень продолжала работать одна. Маршевый также управлял ракетой с помощью двигателей, управляемых гироскопами. [136] По бокам были добавлены ракеты с нониусом меньшего размера для точного управления маневрами. [132]
9 апреля 1959 года НАСА объявило о следующих семи астронавтах, известных как «Меркурийная семерка »: [137] [138]
Алан Шепард стал первым американцем, побывавшим в космосе, совершив суборбитальный полет 5 мая 1961 года . запуск и вход в атмосферу . Позже Шепард продолжил полет по программе «Аполлон» и стал единственным астронавтом Меркурия, побывавшим на Луне на «Аполлоне-14» . [140] [141]
Гас Гриссом стал вторым американцем, побывавшим в космосе на корабле «Меркурий-Редстоун 4» 21 июля 1961 года. После приводнения « Колокола Свободы 7 » боковой люк открылся и капсула затонула, хотя Гриссома удалось благополучно спасти. Его полет также дал НАСА уверенность в переходе к орбитальным полетам. Гриссом продолжал участвовать в программах «Джемини» и «Аполлон», но погиб в январе 1967 года во время предстартовых испытаний « Аполлона-1» . [142] [143]
Джон Гленн стал первым американцем, вышедшим на орбиту Земли на корабле «Меркурий-Атлас» 6 20 февраля 1962 года. Во время полета у космического корабля « Дружба-7» возникли проблемы с системой автоматического управления, но Гленн смог вручную управлять положением космического корабля. Он покинул НАСА в 1964 году, когда пришел к выводу, что его, скорее всего, не выберут ни для одной миссии «Аполлон», а позже был избран в Сенат США, работая с 1974 по 1999 год. За время своего пребывания в должности он вернулся в космос в 1998 году в качестве члена НАСА. Специалист по полезной нагрузке на борту STS-95 . [144] [145]
Скотт Карпентер был вторым астронавтом на орбите и совершил полет на корабле «Меркурий-Атлас 7» 24 мая 1962 года. Космический полет по сути был повторением полета «Меркурий-Атлас 6», но из-за ошибки прицеливания во время входа в атмосферу «Аврора-7» пролетела 250 миль (400 км). сбились с курса, задерживая выздоровление. После этого он присоединился к программе ВМФ «Человек в море» и стал единственным американцем, который был одновременно астронавтом и акванавтом . [146] [147] Полет Карпентера на Меркурии был его единственным путешествием в космос.
Уолли Ширра летел на борту «Сигмы-7» на корабле «Меркурий-Атлас-8» 3 октября 1962 года. Основная цель миссии заключалась в том, чтобы продемонстрировать разработку средств экологического контроля или систем жизнеобеспечения, которые обеспечили бы безопасность в космосе, таким образом, этот полет был в основном сосредоточен на технической оценке. , а не научные эксперименты. Миссия длилась 9 часов 13 минут, установив новый рекорд продолжительности полета в США. [148] В декабре 1965 года Ширра полетел на корабле «Джемини-6А» , совершив первое в истории космическое сближение с родственным космическим кораблем «Джемини-7 ». Три года спустя он командовал первой пилотируемой миссией «Аполлон» — «Аполлон-7» , став первым астронавтом, совершившим три полета, и единственным человеком, участвовавшим в программах «Меркурий», «Близнецы» и «Аполлон».
Гордон Купер совершил последний полет проекта «Меркурий» на корабле « Меркурий-Атлас 9» 15 мая 1963 года. Его полет на борту « Фейт 7» установил еще один рекорд выносливости США: продолжительность полета составила 34 часа 19 минут и 22 полных витка. Эта миссия знаменует собой последний раз, когда американец был запущен в одиночку для выполнения полностью одиночной орбитальной миссии. Позже Купер принял участие в проекте «Близнецы» , где он снова побил рекорд выносливости во время «Джемини-5» . [149] [150]
Дик Слейтон был заземлен в 1962 году из-за болезни сердца, но остался в НАСА и был назначен старшим менеджером Управления астронавтов, а затем дополнительно помощником директора по работе летных экипажей в начале проекта « Близнецы» . 13 марта 1972 года, после того как врачи подтвердили, что у него больше нет коронарного заболевания, Слейтон вернулся в статус полета и в следующем году был назначен на испытательный проект «Аполлон-Союз» , который успешно совершил полет в 1975 году со Слейтоном в качестве пилота стыковочного модуля. После ASTP он руководил испытаниями подхода и приземления программы космических шаттлов (ALT) и орбитальными летными испытаниями (OFT), прежде чем уйти из НАСА в 1982 году.
Одной из задач астронавтов была реклама; они дали интервью прессе и посетили производственные мощности проекта, чтобы поговорить с теми, кто работал над проектом «Меркурий». [151] Пресса особенно любила Джона Гленна, которого считали лучшим оратором из семи. [152] Они продали свои личные истории журналу Life , который изображал их как «патриотичных, богобоязненных семьянинов». [153] Также разрешалось оставаться дома с семьями, пока астронавты находились в космосе. [153] Во время проекта Гриссом, Карпентер, Купер, Ширра и Слейтон оставались со своими семьями на базе ВВС Лэнгли или рядом с ней; Гленн жил на базе и по выходным навещал свою семью в Вашингтоне. Шепард жил со своей семьей на авиабазе ВМС Океана в Вирджинии.
За исключением Гриссома, который погиб во время пожара на Аполлоне-1 в 1967 году , остальные шестеро дожили до выхода на пенсию и умерли в период с 1993 по 2016 год. [154]
До проекта «Меркурий» не существовало протокола отбора астронавтов, поэтому НАСА создало далеко идущий прецедент как в процессе отбора, так и в первоначальном выборе астронавтов. В конце 1958 года различные идеи относительно отборочного пула обсуждались в частном порядке внутри национального правительства и гражданской космической программы, а также среди широкой общественности. Изначально была идея провести массовый публичный призыв к волонтерам. Любителям острых ощущений, таким как скалолазы и акробаты, было бы разрешено подать заявку, но эта идея была быстро отвергнута представителями НАСА, которые поняли, что такое предприятие, как космический полет, требует людей с профессиональной подготовкой и образованием в области летной техники. К концу 1958 года представители НАСА решили двигаться дальше, сделав пилотов-испытателей основой своего отборочного пула. [156] По настоянию президента Эйзенхауэра группа была дополнительно сужена до действующих военных летчиков-испытателей , в результате чего число кандидатов составило 508. [157] Этими кандидатами были пилоты морской авиации USN или USMC (NAP) или пилоты ВВС США . Старший или командный рейтинг . Эти авиаторы имели длительный военный послужной список, что дало бы чиновникам НАСА больше исходной информации, на которой можно было бы основывать свои решения. Более того, эти авиаторы обладали навыками управления самыми совершенными на сегодняшний день самолетами, что давало им наилучшую квалификацию для новой должности космонавта. [156] В это время женщинам было запрещено летать в армии, и поэтому они не могли успешно получить квалификацию летчиков-испытателей. Это означало, что ни одна женщина-кандидатка не могла претендовать на звание космонавта. Гражданский пилот НАСА X-15 Нил Армстронг также был дисквалифицирован, хотя в 1958 году он был выбран ВВС США для участия в программе «Человек в космосе» , которую заменил Меркурий. [158] Хотя Армстронг имел боевой опыт во время Корейской войны, он оставил действительную военную службу в 1952 году. [7] [n 14] Армстронг стал первым гражданским астронавтом НАСА в 1962 году, когда его выбрали во вторую группу НАСА, [160] ] и стал первым человеком на Луне в 1969 году. [161]
Далее оговаривалось, что кандидаты должны быть в возрасте от 25 до 40 лет, ростом не выше 5 футов 11 дюймов (1,80 м) и иметь высшее образование по предмету STEM . [7] Требование о наличии высшего образования исключало пилота X-1 ВВС США , тогдашнего подполковника (впоследствии бригадного генерала) Чака Йегера , первого человека, превысившего скорость звука . [162] Позже он стал критиком проекта, высмеивая гражданскую космическую программу, называя астронавтов «спамом в банке». [163] Джон Гленн также не имел высшего образования, но использовал влиятельных друзей, чтобы отборочная комиссия приняла его. [164] Капитан ВВС США (впоследствии полковник) Джозеф Киттингер , летчик-истребитель ВВС США и стратосферный воздухоплаватель, отвечал всем требованиям, но предпочел остаться в своем современном проекте. [162] Другие потенциальные кандидаты отказались, поскольку не верили, что у пилотируемых космических полетов есть будущее за пределами проекта «Меркурий». [162] [n 15] Из первоначальных 508 кандидатов 110 были отобраны для собеседования, а в ходе собеседований 32 были отобраны для дальнейшего физического и психического тестирования. [166] Их здоровье, зрение и слух были проверены, а также их толерантность к шуму, вибрациям, перегрузкам, личной изоляции и жаре. [167] [168] В специальной камере их проверяли, смогут ли они выполнять свои задачи в запутанных условиях. [167] Кандидатам нужно было ответить более чем на 500 вопросов о себе и описать то, что они видели на разных изображениях. [167] Лейтенант ВМФ (впоследствии капитан) Джим Ловелл , который позже был астронавтом в программах «Джемини » и «Аполлон» , не прошел физические испытания. [162] После этих испытаний предполагалось сузить группу до шести астронавтов, но в итоге было решено оставить семь. [169]
Астронавты прошли программу тренировок, включающую в себя некоторые из тех же упражнений, которые использовались при их выборе. [41] Они смоделировали профили перегрузки при запуске и входе в атмосферу в центрифуге в Центре развития авиации ВМФ , а также обучили специальным техникам дыхания, необходимым при воздействии перегрузки более 6 g. [170] Тренировки в невесомости проходили в самолетах: сначала на заднем сиденье двухместного истребителя, а затем внутри переоборудованного и мягкого грузового самолета . [171] Они практиковались в получении контроля над вращающимся космическим кораблем в машине в Лаборатории летных двигателей Льюиса, называемой Многоосевой инерционной установкой для испытаний на вращение (MASTIF), используя ручку контроллера ориентации, имитирующую ту, что находится на космическом корабле. [172] [173] Еще одной мерой по поиску правильного положения на орбите была тренировка по распознаванию звезд и Земли в планетариях и симуляторах. [174] Связь и процедуры полета отрабатывались на пилотажных тренажерах сначала совместно с одним помощником, а затем с Центром управления полетами . [175] Восстановление практиковалось в бассейнах в Лэнгли , а затем в море с водолазами и экипажами вертолетов. [176]
Ракета Redstone использовалась для разгона капсулы за 2 минуты 30 секунд до высоты 32 морских миль (59 км); Капсула продолжила подъем по баллистической кривой после отделения ракеты-носителя. [177] [178] В то же время была сброшена система аварийного спасения. В верхней части кривой ретро-ракеты космического корабля были запущены в испытательных целях; они не были необходимы для входа в атмосферу, поскольку орбитальная скорость не была достигнута. Космический корабль приземлился в Атлантическом океане. [179] Суборбитальная миссия длилась около 15 минут, имела высоту апогея 102–103 морских миль (189–191 км) и дальность полета 262 морских мили (485 км). [150] [180] С момента отделения космического корабля-носителя до входа в атмосферу, когда воздух начал замедлять космический корабль, пилот испытывал невесомость, как показано на изображении. [n 16] Процедура восстановления будет такой же, как и при орбитальном полете.[AS]
Подготовка к миссии началась за месяц с выбора основного и резервного астронавта; они будут вместе тренироваться перед миссией. [181] За три дня до запуска космонавт соблюдал специальную диету, чтобы свести к минимуму потребность в дефекации во время полета. [182] Утром перед поездкой он обычно завтракал стейком. [182] После установки на его тело датчиков и надевания скафандра он начал дышать чистым кислородом, чтобы подготовиться к работе в атмосфере космического корабля. [183] Он прибыл на стартовую площадку, поднялся на лифте на стартовую башню и вошел в космический корабль за два часа до запуска. [184] [n 17] Как только астронавт оказался внутри, люк заперли, стартовую площадку эвакуировали, а мобильную вышку откатили назад. [185] После этого ракета-носитель была наполнена жидким кислородом. [185] Вся процедура подготовки к запуску и запуску космического корабля следовала графику, называемому обратным отсчетом. Он начался за сутки с предварительного отсчета, в ходе которого были проверены все системы ракеты-носителя и корабля. После этого последовала 15-часовая выдержка, в ходе которой была установлена пиротехника. Затем шел основной обратный отсчет, который для орбитальных полетов начинался за 6,5 часов до запуска (Т – 390 мин), отсчитывался назад до запуска (Т = 0) и затем вперед до выхода на орбиту (Т + 5 мин). [184] [№ 18]
Во время орбитального полета ракетные двигатели «Атласа» загорелись за четыре секунды до старта. Ракета-носитель удерживалась на земле зажимами, а затем отпускалась, когда при старте создавалась достаточная тяга ( А ). [187] Через 30 секунд полета была достигнута точка максимального динамического давления на корабль, при которой космонавт почувствовал сильную вибрацию. [188] Через 2 минуты и 10 секунд два подвесных ускорительных двигателя выключились и выпустили кормовую юбку, оставив работать центральный маршевый двигатель ( B ). [184] В этот момент система аварийного спасения больше не требовалась и была отделена от космического корабля ракетой-сбросом ( C ). [56] [n 19] Космический корабль постепенно перешел в горизонтальное положение, пока на высоте 87 морских миль (161 км) маршевый двигатель не выключился и космический корабль не был выведен на орбиту ( D ). [190] Это произошло через 5 минут и 10 секунд в направлении на восток, в результате чего космический корабль набрал скорость за счет вращения Земли. [191] [n 20] Здесь космический корабль на секунду запустил три продольные ракеты, чтобы отделить его от ракеты-носителя. [193] [n 21] Непосредственно перед выводом на орбиту и отключением маршевого двигателя перегрузки достигли максимума в 8 g (6 g для суборбитального полета). [188] [195] На орбите космический корабль автоматически развернулся на 180°, направил ретропакет вперед, а нос на 14,5° вниз и сохранял это положение до конца орбитального этапа, чтобы облегчить связь с Землей. [196] [197] [п 22]
Оказавшись на орбите, космический корабль не мог изменить свою траекторию , кроме как путем повторного входа в атмосферу. [199] Завершение каждого витка обычно занимает 88 минут. [200] Самая низкая точка орбиты, называемая перигеем , находилась на высоте около 87 морских миль (161 км), а самая высокая точка, называемая апогеем , находилась на высоте около 150 морских миль (280 км). [180] При уходе с орбиты ( E ) угол поворота составлял 34° вниз от угла траектории полета. [196] Ретро-ракеты запускались по 10 секунд каждая ( F ) в такой последовательности, где одна запускалась через 5 секунд после другой. [193] [201] Во время входа в атмосферу ( G ) астронавт испытает около 8 g (11–12 g в суборбитальном полете). [202] Температура вокруг теплового экрана поднялась до 3000 °F (1600 °C), и в то же время произошло двухминутное отключение радиосвязи из-за ионизации воздуха вокруг космического корабля. [203] [58]
После входа в атмосферу небольшой тормозной парашют ( H ) был развернут на высоте 21 000 футов (6 400 м) для стабилизации спуска космического корабля. [68] Основной парашют ( I ) был развернут на высоте 10 000 футов (3 000 м), начиная с узкого отверстия, которое полностью открылось за несколько секунд, чтобы уменьшить нагрузку на стропы. [204] Непосредственно перед ударом о воду посадочный мешок надулся из-за теплового экрана, чтобы уменьшить силу удара ( J ). [204] При приземлении парашюты были выпущены. [65] Антенна ( K ) была поднята и посылала сигналы, которые можно было отслеживать с помощью кораблей и вертолетов . [65] Кроме того, вокруг космического корабля был нанесен зеленый маркер, чтобы сделать его местоположение более заметным с воздуха. [65] [n 23] Водолазы , доставленные на вертолетах, надули вокруг корабля воротник, чтобы он оставался в воде в вертикальном положении. [206] [n 24] К космическому кораблю прицепился спасательный вертолет, и астронавт взорвал аварийный люк, чтобы выйти из капсулы. [64] Затем его подняли на борт вертолета, который, наконец, доставил его и космический корабль на корабль. [№ 25]
Численность персонала, поддерживающего миссию «Меркурий», обычно составляла около 18 000 человек, из них около 15 000 человек были задействованы в восстановлении. [2] [207] [n 26] Большинство остальных следовали за космическим кораблем из Всемирной сети слежения, цепочки из 18 станций, расположенных вокруг экватора, которая была основана на сети, используемой для спутников и подготовленной в 1960 году. [ 210] Он собирал данные с космического корабля и обеспечивал двустороннюю связь между космонавтом и землей. [211] Каждая станция имела дальность действия 700 морских миль (1300 км), а проход обычно длился 7 минут. [212] Астронавты Меркурия на земле возьмут на себя роль капсульного коммуникатора, или CAPCOM, который общается с астронавтом на орбите. [213] [214] [n 27] Данные с космического корабля были отправлены на землю, обработаны в Космическом центре Годдарда резервной парой транзисторных компьютеров IBM 7090 [215] и переданы в Центр управления Меркурием на мысе Канаверал. [216] В Центре управления данные отображались на табло по обе стороны карты мира, на которых было указано положение космического корабля, его траектория движения и место, где он может приземлиться в случае чрезвычайной ситуации в течение следующих 30 минут. [197]
Другие компьютеры, связанные с наземным управлением Меркурием, включали систему IBM 709 на базе электронных ламп на мысе Канаверал, которая определяла, может ли потребоваться прерывание запуска в середине запуска и где приземлится аварийная капсула, еще один IBM 709 на Бермудских островах, который служил резервной копией для две машины на базе транзисторов IBM 7090 в Годдарде и система Burroughs-GE, которая обеспечивала радионаведение Атласа во время запуска. [215]
Всемирная сеть слежения продолжала обслуживать последующие космические программы, пока в 1980-х годах ее не заменила система спутниковой ретрансляции. [217] Центр управления полетами был перенесен с мыса Канаверал в Хьюстон в 1965 году. [218]
12 апреля 1961 года советский космонавт Юрий Гагарин стал первым человеком в космосе, совершившим орбитальный полет. Он не присутствовал на своем космическом корабле во время приземления, поэтому технически его миссия изначально не рассматривалась как первый полный полет человека в космос по тогдашним определениям Всемирной федерации воздушного спорта , хотя позже она признала, что Гагарин был первым человеком, полетевшим в космос. [220] [221] [222] Алан Шепард стал первым американцем, совершившим суборбитальный полет в космосе три недели спустя, 5 мая 1961 года. [139] Джон Гленн, третий астронавт Меркурия, совершивший полет, стал первым американцем, достигшим 20 февраля 1962 года, но только после того, как Советский Союз отправил второго космонавта Германа Титова в однодневный полет в августе 1961 года . [223] Были совершены еще три орбитальных полета Меркурия, закончившиеся 16 мая 1963 года однодневный полет на 22 витка. [150] Однако в следующем месяце Советский Союз завершил свою программу «Восток» , установив рекорд продолжительности полета человека в космос во время 82-виткового, почти 5-дневного полета «Восток-5» . [224]
Все шесть полетов Меркурия с экипажем прошли успешно, хотя некоторые запланированные полеты были отменены во время проекта (см. Ниже). [150] Основными медицинскими проблемами, с которыми пришлось столкнуться, были простая личная гигиена и послеполетные симптомы низкого кровяного давления . [2] Ракеты-носители испытывались в беспилотных полётах, поэтому нумерация пилотируемых полётов не начиналась с 1. [225] Также существовало две отдельно пронумерованные серии: MR для «Меркурия-Редстоуна» (суорбитальные полёты) и МА для «Меркурия-Атласа» (орбитальные полеты). Эти имена не получили широкого распространения, поскольку астронавты следовали традиции пилотов, каждый из которых давал своему космическому кораблю имя. Они выбрали имена, оканчивающиеся на «7», в честь семи астронавтов. [56] [138] Количество произведенных космических кораблей не соответствует заказу миссии, некоторые капсулы зарезервированы в качестве резервных или используются в испытаниях. [226] Указано время по всемирному координированному времени , местное время + 5 часов. МА = Меркурий-Атлас, МР = Меркурий-Редстоун, LC = Стартовый комплекс. [№ 28]
В 20 беспилотных полетах использовались ракеты-носители Little Joe, Redstone и Atlas. [138] Они использовались для разработки ракет-носителей, системы аварийного спасения, космических кораблей и сети слежения. [225] В одном из полетов ракеты «Скаут» была предпринята попытка запустить специализированный спутник, оснащенный компонентами связи «Меркурий», для проверки наземной сети слежения, но ракета-носитель вышла из строя вскоре после старта. В программе «Маленький Джо» использовалось семь планеров для восьми полетов, три из которых были успешными. Второй полет Little Joe получил название Little Joe 6, поскольку он был включен в программу после того, как были выделены первые пять планеров. [243] [182] Для этих испытательных полетов использовались серийные космические корабли и шаблоны. [226]
Девять запланированных рейсов были отменены. Суборбитальные полеты были запланированы еще для четырех космонавтов, но количество полетов постепенно сокращалось, и, наконец, после полета Титова все оставшиеся были отменены. [274] [275] [n 39] За «Меркурием-Атласом 9» должны были последовать еще однодневные и даже трехдневные полеты, но с появлением проекта «Близнецы» в этом не было необходимости. Ракета-носитель «Юпитер», как уже говорилось выше, предназначалась для использования в различных целях.
Сегодня программа «Меркурий» отмечается как первая американская пилотируемая космическая программа. [284] Он не выиграл гонку против Советского Союза, но вернул национальный престиж и был с научной точки зрения успешным предшественником более поздних программ, таких как «Джемини», «Аполлон» и «Скайлэб». [285] [н 42]
В 1950-е годы некоторые эксперты сомневались в возможности полета человека в космос. [n 43] Тем не менее, когда Джон Ф. Кеннеди был избран президентом, многие, включая его самого, сомневались в этом проекте. [288] Будучи президентом, он решил поддержать программы за несколько месяцев до запуска Freedom 7 , [289] который стал общественным успехом. [290] [n 44] После этого большинство американской общественности поддержало полет человека в космос, и через несколько недель Кеннеди объявил о плане пилотируемой миссии по приземлению на Луну и благополучному возвращению на Землю до конца 1960-х годов. . [294]
Шестеро прилетевших астронавтов были награждены медалями, [295] участвовали в парадах, а двое из них были приглашены выступить на совместном заседании Конгресса США . [296] Поскольку ни одна женщина ранее не отвечала требованиям для участия в программе космонавтов, возник вопрос, смогут ли они это сделать. Это привело к разработке в СМИ проекта под названием « Меркурий 13» , в рамках которого тринадцать американок успешно прошли испытания. Программа «Меркурий-13» официально не проводилась НАСА . Его создал врач НАСА Уильям Рэндольф Лавлейс , который разработал физические и психологические тесты, используемые для отбора первых семи мужчин-астронавтов НАСА для проекта «Меркурий». Женщины прошли физические и психологические тесты, но им так и не пришлось проходить обучение, поскольку программа, финансируемая из частных источников, была быстро отменена. Ни одна женщина-кандидатка не соответствовала требованиям для участия в программе астронавтов до 1978 года , когда некоторые из них, наконец, прошли квалификацию для участия в программе "Спейс шаттл" . [297]
25 февраля 2011 года Институт инженеров по электротехнике и электронике , крупнейшее в мире техническое профессиональное сообщество, наградил Boeing (компанию-преемника McDonnell Aircraft) наградой Milestone Award за важные изобретения, которые дебютировали на космическом корабле «Меркурий». [298] [№ 45]
В 1962 году вышел короткометражный документальный фильм « История Джона Гленна» .
В фильме программа была изображена в фильмах «Правильный материал» , адаптации одноимённой книги Тома Вулфа 1979 года 1983 года , [299] в мини-сериале HBO 1998 года « С Земли на Луну» , в фильмах 2016 года « Скрытые фигуры» и «2020». Сериал Disney+ «Правильный материал» , также основанный на книге Тома Вулфа.
В 1964 году возле стартового комплекса 14 на мысе Канаверал был открыт памятник в честь проекта «Меркурий» с металлическим логотипом, сочетающим символ Меркурия с цифрой 7. [300] В 1962 году Почтовая служба США почтила полет «Меркурия-Атласа 6». с памятной маркой проекта «Меркурий» — первым почтовым выпуском США, на котором изображен космический корабль с экипажем. [301] [№ 46]
Космические корабли, которые летали, а также некоторые, которые не летали, выставлены в Соединенных Штатах. «Дружба-7» (космический корабль № 13) отправился в кругосветное путешествие, известное в народе как «четвертая орбита». [303]
Памятные нашивки были разработаны предпринимателями после программы «Меркурий» для удовлетворения коллекционеров. [304] [№ 48]