Программа «Аполлон» , также известная как проект «Аполлон» , была программой пилотируемых космических полетов США, осуществлявшейся Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА), в рамках которой удалось подготовить и высадить первых людей [2] на Луну с 1968 по 1972 год . Впервые она была задумана в 1960 году во время правления президента Дуайта Д. Эйзенхауэра как космический корабль с тремя людьми, чтобы последовать за одноместным проектом «Меркурий» , который доставил первых американцев в космос. Позднее «Аполлон» был посвящен национальной цели президента Джона Ф. Кеннеди на 1960-е годы — «высадить человека на Луну и благополучно вернуть его на Землю» в обращении к Конгрессу 25 мая 1961 года. Это была третья программа пилотируемых космических полетов США, которой предшествовал двухместный проект «Джемини», задуманный в 1961 году для расширения возможностей космических полетов в поддержку «Аполлона».
Цель Кеннеди была достигнута во время миссии «Аполлон-11» , когда астронавты Нил Армстронг и Базз Олдрин приземлились в лунном модуле «Аполлон » (ЛМ) 20 июля 1969 года и ступили на поверхность Луны, в то время как Майкл Коллинз остался на лунной орбите в командно-служебном модуле (КСМ), и все трое благополучно приземлились на Землю в Тихом океане 24 июля. Пять последующих миссий «Аполлон» также высадили астронавтов на Луне, последняя, «Аполлон-17» , в декабре 1972 года. В этих шести космических полетах двенадцать человек ступили на Луну .
Apollo действовал с 1961 по 1972 год, первый пилотируемый полет состоялся в 1968 году. В 1967 году он столкнулся с серьезной неудачей, когда пожар в кабине Apollo 1 убил весь экипаж во время предстартовых испытаний. После первой успешной посадки оставалось достаточно летного оборудования для девяти последующих посадок с планом расширенных геологических и астрофизических исследований Луны. Сокращение бюджета вынудило отменить три из них. Пять из оставшихся шести миссий достигли успешных посадок, но посадку Apollo 13 пришлось прервать после того, как по пути к Луне взорвался кислородный баллон, что повредило CSM. Экипажу едва удалось безопасно вернуться на Землю, используя лунный модуль в качестве «спасательной шлюпки» на обратном пути. В качестве средств выведения в программе Apollo использовались ракеты семейства Saturn , которые также применялись в программе Apollo Applications Program , включавшей Skylab — космическую станцию , которая поддерживала три пилотируемых миссии в 1973–1974 годах, и испытательный проект Apollo–Soyuz — совместную миссию США и Советского Союза на низкой околоземной орбите в 1975 году.
Apollo установил несколько важных вех в истории пилотируемых космических полетов . Он стоит особняком в деле отправки пилотируемых миссий за пределы низкой околоземной орбиты . Apollo 8 был первым пилотируемым космическим кораблем, вышедшим на орбиту другого небесного тела, а Apollo 11 был первым пилотируемым космическим кораблем, высадившим людей на него.
В целом программа Apollo вернула на Землю 842 фунта (382 кг) лунных камней и грунта, что внесло большой вклад в понимание состава и геологической истории Луны. Программа заложила основу для последующих возможностей NASA в области пилотируемых космических полетов и профинансировала строительство Космического центра Джонсона и Космического центра Кеннеди . Apollo также стимулировала прогресс во многих областях технологий, связанных с ракетной техникой и пилотируемыми космическими полетами, включая авионику , телекоммуникации и компьютеры.
Программа была названа в честь Аполлона , греческого бога света, музыки и Солнца, менеджером НАСА Эйбом Сильверстайном , который позже сказал: «Я давал имя космическому кораблю так же, как своему ребенку». [3] Сильверстайн выбрал это имя дома однажды вечером в начале 1960 года, потому что он чувствовал, что «Аполлон, едущий на своей колеснице по Солнцу, соответствовал грандиозному масштабу предлагаемой программы». [4]
Контекст этого заключался в том, что программа в начале была сосредоточена в основном на разработке передового пилотируемого космического корабля, командно-сервисного модуля Apollo , который пришел на смену программе Mercury . Посадка на Луну стала фокусом программы только в 1961 году. [5] После этого проект Gemini вместо этого последовал за программой Mercury для тестирования и изучения передовой технологии пилотируемых космических полетов.
Программа Apollo была задумана во время администрации Эйзенхауэра в начале 1960 года как продолжение проекта Mercury. В то время как капсула Mercury могла выдержать только одного астронавта в ограниченной миссии на орбите Земли, Apollo должен был нести троих. Возможные миссии включали переброску экипажей на космическую станцию , полеты вокруг Луны и возможную посадку экипажа на Луну .
В июле 1960 года заместитель администратора НАСА Хью Л. Драйден объявил о программе «Аполлон» представителям промышленности на серии конференций Space Task Group . Предварительные спецификации были изложены для космического корабля с кабиной модуля миссии , отдельной от командного модуля (кабина пилотирования и спускаемого аппарата), а также модулем двигательной установки и оборудования . 30 августа был объявлен конкурс на технико-экономическое обоснование, а 25 октября были присуждены три контракта на исследования компаниям General Dynamics/Convair , General Electric и Glenn L. Martin Company . Тем временем НАСА провело собственные внутренние исследования конструкции космического корабля под руководством Максима Фаже , чтобы служить мерилом для оценки и мониторинга трех промышленных проектов. [6]
В ноябре 1960 года Джон Ф. Кеннеди был избран президентом после кампании , которая обещала превосходство Америки над Советским Союзом в области исследования космоса и противоракетной обороны . Вплоть до выборов 1960 года Кеннеди выступал против « ракетного разрыва », который, по его словам и многим другим сенаторам, образовался между Советским Союзом и Соединенными Штатами из-за бездействия президента Эйзенхауэра. [7] Помимо военной мощи, Кеннеди использовал аэрокосмические технологии как символ национального престижа, обещая сделать США не «первыми, но, первыми и, первыми, если, но первыми». [8] Несмотря на риторику Кеннеди, он не сразу принял решение о статусе программы «Аполлон», когда стал президентом. Он мало знал о технических деталях космической программы и был оттолкнут огромными финансовыми обязательствами, необходимыми для пилотируемой высадки на Луну. [9] Когда недавно назначенный Кеннеди администратор НАСА Джеймс Э. Уэбб запросил 30-процентное увеличение бюджета своего агентства, Кеннеди поддержал ускорение большой программы НАСА по созданию ракет-носителей, но отложил решение по более широкому вопросу. [10]
12 апреля 1961 года советский космонавт Юрий Гагарин стал первым человеком, совершившим полет в космос, что усилило опасения американцев остаться позади в технологическом соревновании с Советским Союзом. На заседании Комитета Палаты представителей США по науке и астронавтике на следующий день после полета Гагарина многие конгрессмены заявили о своей поддержке ускоренной программы, направленной на то, чтобы Америка догнала США. [11] Кеннеди был осторожен в своей реакции на эту новость, отказавшись брать на себя обязательства по ответу Америки Советам. [12]
20 апреля Кеннеди направил меморандум вице-президенту Линдону Б. Джонсону , попросив его изучить состояние космической программы Америки и программы, которые могли бы предоставить NASA возможность наверстать упущенное. [13] [14] Джонсон ответил примерно через неделю, заключив, что «мы не прикладываем максимальных усилий и не достигаем результатов, необходимых, если эта страна хочет занять лидирующие позиции». [15] [16] В своем меморандуме он пришел к выводу, что высадка человека на Луну — дело достаточно далекого будущего, и, скорее всего, первыми ее осуществят Соединенные Штаты. [15]
25 мая 1961 года, через двадцать дней после первого американского пилотируемого космического полета Freedom 7 , Кеннеди предложил осуществить пилотируемую высадку на Луну в специальном послании Конгрессу о неотложных национальных нуждах :
Теперь настало время предпринять более масштабные шаги — время для великого нового американского предприятия — время для этой страны занять явно лидирующую роль в космических достижениях, которые во многих отношениях могут стать ключом к нашему будущему на Земле.
... Я считаю, что эта страна должна взять на себя обязательство достичь цели, до конца этого десятилетия, высадки человека на Луну и его благополучного возвращения на Землю. Ни один космический проект в этот период не будет более впечатляющим для человечества или более важным в долгосрочном исследовании космоса; и ни один не будет столь трудным или дорогим для выполнения. [17] [a]
На момент предложения Кеннеди только один американец полетел в космос — менее месяца назад — и НАСА еще не отправило астронавта на орбиту. Даже некоторые сотрудники НАСА сомневались, что амбициозная цель Кеннеди может быть достигнута. [18] К 1963 году Кеннеди даже был близок к тому, чтобы согласиться на совместную миссию США и СССР на Луну, чтобы исключить дублирование усилий. [19]
Имея ясную цель — посадку экипажа вместо более туманных целей космических станций и полетов вокруг Луны, НАСА решила, что для быстрого прогресса она откажется от проектов технико-экономического обоснования Convair, GE и Martin и продолжит работу над проектом командно-сервисного модуля Фаже. Было решено, что модуль миссии будет полезен только как дополнительная комната, и, следовательно, не нужен. [20] Они использовали проект Фаже в качестве спецификации для другого конкурса на закупку космических аппаратов в октябре 1961 года. 28 ноября 1961 года было объявлено, что North American Aviation выиграла контракт, хотя ее предложение не было оценено так же хорошо, как предложение Martin. Уэбб, Драйден и Роберт Симанс выбрали его в качестве предпочтения из-за более длительной связи North American с НАСА и его предшественником . [21]
Высадка людей на Луну к концу 1969 года потребовала самого внезапного всплеска технологического творчества и самого большого вложения ресурсов (25 миллиардов долларов; 182 миллиарда долларов в долларах США 2023 года) [22], когда-либо сделанного какой-либо страной в мирное время. На пике своей деятельности программа «Аполлон» наняла 400 000 человек и потребовала поддержки более 20 000 промышленных фирм и университетов. [23]
1 июля 1960 года НАСА основало Центр космических полетов имени Маршалла (MSFC) в Хантсвилле, штат Алабама . MSFC разработал ракеты-носители класса «Сатурн» большой грузоподъемности , которые потребовались бы для программы «Аполлон». [24]
Стало ясно, что управление программой «Аполлон» превысит возможности Космической целевой группы Роберта Р. Гилрута , которая руководила национальной пилотируемой космической программой из Исследовательского центра Лэнгли НАСА . Поэтому Гилруту были предоставлены полномочия по развитию его организации в новый центр НАСА, Центр пилотируемых космических аппаратов (MSC). Место было выбрано в Хьюстоне , штат Техас, на земле, подаренной Университетом Райса , и администратор Уэбб объявил о преобразовании 19 сентября 1961 года. [25] Также было ясно, что НАСА скоро перерастет свою практику управления миссиями со своих стартовых площадок на станции ВВС на мысе Канаверал во Флориде, поэтому новый Центр управления полетами будет включен в MSC. [26]
В сентябре 1962 года, когда два астронавта проекта «Меркурий» уже облетели Землю, Гилрут перевел свою организацию в арендованное помещение в Хьюстоне и началось строительство объекта MSC, Кеннеди посетил Райса, чтобы повторить свой вызов в знаменитой речи :
Но почему, говорят некоторые, Луна? Почему мы выбрали это в качестве цели? И они вполне могут спросить, зачем взбираться на самую высокую гору ? Зачем 35 лет назад перелетать Атлантику ? ... Мы выбираем отправиться на Луну. Мы выбираем отправиться на Луну в этом десятилетии и заняться другими делами не потому, что это легко, а потому, что это трудно; потому что эта цель поможет нам организовать и измерить лучшие из наших энергий и навыков; потому что этот вызов мы готовы принять, мы не хотим откладывать его и мы намерены победить ... [27] [b]
Строительство MSC было завершено в сентябре 1963 года. Конгресс США переименовал его в честь Линдона Джонсона вскоре после его смерти в 1973 году. [28]
Также стало ясно, что Apollo перерастет стартовые площадки Канаверала во Флориде . Два новейших стартовых комплекса уже строились для ракет Saturn I и IB на самом северном конце: LC-34 и LC-37 . Но для гигантской ракеты, необходимой для пилотируемой лунной миссии, потребовался бы еще больший объект, поэтому в июле 1961 года началось приобретение земли для Центра управления запуском (LOC) непосредственно к северу от Канаверала на острове Мерритт . Проектирование, разработка и строительство центра проводились Куртом Х. Дебусом , членом первоначальной команды инженеров ракеты V-2 Вернера фон Брауна . Дебус был назначен первым директором LOC. [29] Строительство началось в ноябре 1962 года. После смерти Кеннеди президент Джонсон издал указ от 29 ноября 1963 года о переименовании LOC и мыса Канаверал в честь Кеннеди. [30]
LOC включал в себя стартовый комплекс 39 , центр управления запуском и здание вертикальной сборки (VAB) объемом 130 миллионов кубических футов (3 700 000 м 3 ) . [31] в котором космический аппарат (ракета-носитель и космический аппарат) собирались на мобильной пусковой платформе , а затем перемещались гусеничным транспортером на одну из нескольких стартовых площадок. Хотя было запланировано не менее трех площадок, только две, обозначенные как A и B, были завершены в октябре 1965 года. LOC также включал в себя здание операций и проверки (OCB), куда изначально поступали космические аппараты Gemini и Apollo до их стыковки с их ракетами-носителями. Космический аппарат Apollo мог быть испытан в двух вакуумных камерах, способных имитировать атмосферное давление на высотах до 250 000 футов (76 км), что является почти вакуумом. [32] [33]
Администратор Уэбб понял, что для того, чтобы держать расходы Apollo под контролем, ему необходимо развивать более высокие навыки управления проектами в своей организации, поэтому он нанял Джорджа Э. Мюллера на высокую руководящую должность. Мюллер согласился при условии, что у него будет право голоса в реорганизации NASA, необходимой для эффективного управления Apollo. Затем Уэбб работал с помощником администратора (позднее заместителем администратора) Симансом над реорганизацией Управления пилотируемых космических полетов (OMSF). [34] 23 июля 1963 года Уэбб объявил о назначении Мюллера заместителем помощника администратора по пилотируемым космическим полетам, чтобы заменить тогдашнего помощника администратора Д. Брейнерда Холмса, ушедшего на пенсию 1 сентября. В соответствии с реорганизацией Уэбба директора Центра пилотируемых космических кораблей ( Гилрут ), Центра космических полетов Маршалла ( фон Браун ) и Центра запуска ( Дебус ) подчинялись Мюллеру. [35]
Основываясь на своем опыте работы в ракетных проектах ВВС, Мюллер понял, что среди высокопоставленных офицеров ВВС США можно найти опытных менеджеров , поэтому он получил разрешение Уэбба нанять генерала Сэмюэля К. Филлипса , который получил репутацию эффективного руководителя программы Minuteman , в качестве контролера программы OMSF. Начальник Филлипса Бернард А. Шривер согласился одолжить Филлипса в НАСА вместе с подчиненным ему персоналом при условии, что Филлипс станет директором программы Apollo. Мюллер согласился, и Филлипс руководил Apollo с января 1964 года, пока не была достигнута первая посадка человека в июле 1969 года, после чего он вернулся в ВВС. [36]
Чарльз Фишман в своей книге «Один гигантский скачок » оценил число людей и организаций, участвовавших в программе «Аполлон», как «410 000 мужчин и женщин из примерно 20 000 различных компаний, внесших свой вклад в это начинание». [37]
После того, как Кеннеди определил цель, перед планировщиками миссии «Аполлон» встала задача спроектировать космический корабль, который мог бы ее достичь, минимизируя риск для человеческой жизни, ограничивая стоимость и не превышая пределов возможных технологий и навыков астронавтов. Рассматривались четыре возможных режима миссии:
В начале 1961 года прямой подъем был в целом предпочтительным режимом миссии в НАСА. Многие инженеры опасались, что сближение и стыковка, маневры, которые не были предприняты на орбите Земли , будут практически невозможны на лунной орбите . Сторонники LOR, включая Джона Хуболта из Исследовательского центра Лэнгли, подчеркивали важное снижение веса, которое предлагалось подходом LOR. В течение 1960 и 1961 годов Хуболт вел кампанию за признание LOR в качестве жизнеспособного и практичного варианта. Обойдя иерархию НАСА, он отправил ряд меморандумов и отчетов по этому вопросу заместителю администратора Роберту Симансу; признавая, что он говорил «в некотором роде как глас вопиющего в пустыне», Хуболт умолял, что LOR не следует сбрасывать со счетов при изучении этого вопроса. [42]
Создание Симансом специального комитета во главе с его специальным техническим помощником Николасом Э. Головиным в июле 1961 года для рекомендации ракеты-носителя для использования в программе «Аполлон» стало поворотным моментом в решении NASA о режиме миссии. [43] Этот комитет признал, что выбранный режим был важной частью выбора ракеты-носителя, и рекомендовал гибридный режим EOR-LOR. Рассмотрение им LOR, а также непрекращающаяся работа Хоуболта сыграли важную роль в пропаганде работоспособности подхода. В конце 1961 и начале 1962 года члены Центра пилотируемых космических аппаратов начали поддерживать LOR, включая недавно нанятого заместителя директора Управления пилотируемых космических полетов Джозефа Ши , который стал сторонником LOR. [44] Инженерам Центра космических полетов имени Маршалла (MSFC), которые внесли большой вклад в проект прямого восхождения, потребовалось больше времени, чтобы убедиться в его достоинствах, но об их переходе на эту идею объявил Вернер фон Браун на брифинге 7 июня 1962 года. [45]
Но даже после того, как НАСА достигло внутреннего соглашения, все было далеко не гладко. Научный советник Кеннеди Джером Визнер , который выразил свое несогласие с полетами человека в космос Кеннеди до того, как президент вступил в должность, [46] и выступил против решения о высадке людей на Луну, нанял Головина, который покинул НАСА, председателем своей собственной «Группы по космическим аппаратам», якобы для контроля, но на самом деле для переосмысления решений НАСА по ракете-носителю Saturn V и LOR, заставив Ши, Симанса и даже Уэбба защищаться, отложив официальное объявление для прессы 11 июля 1962 года и заставив Уэбба по-прежнему подстраховываться от решения как «предварительного». [47]
Визнер продолжал оказывать давление, даже публично обнародовав разногласия во время двухдневного сентябрьского визита президента в Космический центр имени Маршалла . Визнер выпалил «Нет, это нехорошо» перед прессой во время презентации фон Брауна. Уэбб вскочил и защищал фон Брауна, пока Кеннеди не прекратил перепалку, заявив, что вопрос «все еще подлежит окончательному рассмотрению». Уэбб проявил твердость и направил запрос предложений кандидатам на подрядчиков по лунному модулю (LEM). Визнер в конце концов смягчился, не желая урегулировать спор раз и навсегда в офисе Кеннеди из-за участия президента в октябрьском кубинском ракетном кризисе и страха перед поддержкой Кеннеди Уэбба. NASA объявило о выборе Grumman в качестве подрядчика LEM в ноябре 1962 года. [48]
Историк космоса Джеймс Хансен приходит к выводу, что:
Если бы НАСА не приняло это упрямо поддерживаемое мнение меньшинства в 1962 году, Соединенные Штаты, возможно, все равно достигли бы Луны, но почти наверняка этого не удалось бы сделать к концу 1960-х годов, установленному президентом Кеннеди сроком. [49]
Метод LOR имел преимущество, позволяя использовать посадочный космический аппарат в качестве «спасательной шлюпки» в случае отказа командного корабля. Некоторые документы подтверждают, что эта теория обсуждалась до и после выбора метода. В 1964 году исследование MSC пришло к выводу: «LM [ как спасательная шлюпка] ... был окончательно отклонен, поскольку не удалось идентифицировать ни одной разумной неисправности CSM , которая бы препятствовала использованию SPS ». [50] По иронии судьбы, именно такая неисправность произошла на Apollo 13 , когда взрыв кислородного бака оставил CSM без электропитания. Лунный модуль обеспечивал движение, электропитание и жизнеобеспечение, чтобы безопасно доставить экипаж домой. [51]
Предварительный проект Аполлона Фаже использовал конусообразный командный модуль, поддерживаемый одним из нескольких сервисных модулей, обеспечивающих движение и электроэнергию, размер которых соответствовал космической станции, окололунным и лунным посадочным миссиям. Как только цель высадки Кеннеди на Луну стала официальной, началось детальное проектирование командно-сервисного модуля (КСМ), в котором экипаж должен был провести всю миссию прямого восхождения и подняться с лунной поверхности для обратного путешествия, после мягкой посадки с помощью более крупного посадочного двигательного модуля. Окончательный выбор лунной орбитальной встречи изменил роль КСМ на транслунный паром, используемый для перевозки экипажа, вместе с новым космическим кораблем, лунным экскурсионным модулем (ЛЭМ, позже сокращенным до LM (лунный модуль), но все еще произносимым / ˈ lɛ m / ) , который должен был доставить двух человек на лунную поверхность и вернуть их в КСМ. [52]
Командный модуль (CM) представлял собой коническую кабину экипажа, спроектированную для перевозки трех астронавтов от запуска до лунной орбиты и обратно к посадке на океан на Земле. Это был единственный компонент космического корабля Apollo, который выжил без серьезных изменений конфигурации, поскольку программа развивалась из ранних исследовательских проектов Apollo. Его внешняя часть была покрыта абляционным тепловым экраном и имела собственные двигатели системы управления реакцией (RCS) для управления его положением и управления траекторией входа в атмосферу . Для замедления его спуска до приводнения использовались парашюты. Модуль был 11,42 фута (3,48 м) в высоту, 12,83 фута (3,91 м) в диаметре и весил приблизительно 12 250 фунтов (5 560 кг). [53]
Цилиндрический сервисный модуль (СМ) поддерживал командный модуль с сервисным двигателем и RCS с топливом, а также топливной системой генерации энергии с жидким водородом и жидким кислородом в качестве реагентов. Высокочастотная антенна S-диапазона использовалась для дальней связи во время лунных полетов. Во время расширенных лунных миссий перевозился орбитальный научный приборный пакет. Сервисный модуль был сброшен непосредственно перед входом в атмосферу. Модуль был 24,6 фута (7,5 м) в длину и 12,83 фута (3,91 м) в диаметре. Первоначальная версия для лунного полета весила приблизительно 51 300 фунтов (23 300 кг) полностью заправленной, в то время как более поздняя версия, разработанная для перевозки лунного научного приборного пакета, весила чуть более 54 000 фунтов (24 000 кг). [53]
North American Aviation выиграла контракт на строительство CSM, а также второй ступени ракеты-носителя Saturn V для NASA. Поскольку проектирование CSM было начато задолго до выбора лунной орбиты встречи, двигатель служебной силовой установки был рассчитан на подъем CSM с Луны и, таким образом, был увеличен примерно в два раза по сравнению с тягой, необходимой для транслунного полета. [54] Кроме того, не было предусмотрено стыковки с лунным модулем. Исследование определения программы 1964 года пришло к выводу, что первоначальный проект должен быть продолжен как Блок I, который будет использоваться для ранних испытаний, в то время как Блок II, фактический лунный космический корабль, будет включать стыковочное оборудование и использовать уроки, извлеченные из разработки Блока I. [52]
Лунный модуль Apollo ( LM) был разработан для спуска с лунной орбиты для высадки двух астронавтов на Луну и возвращения их на орбиту для встречи с командным модулем. Не предназначенный для полета через атмосферу Земли или возвращения на Землю, его фюзеляж был спроектирован полностью без учета аэродинамических соображений и имел чрезвычайно легкую конструкцию. Он состоял из отдельных ступеней спуска и подъема, каждая со своим собственным двигателем. Ступень спуска содержала хранилище для топлива для спуска, расходных материалов для пребывания на поверхности и оборудования для исследования поверхности. Ступень подъема содержала кабину экипажа, топливо для пребывания на поверхности и систему управления реакцией. Первоначальная модель LM весила приблизительно 33 300 фунтов (15 100 кг) и позволяла оставаться на поверхности до 34 часов. Расширенный лунный модуль весил более 36 200 фунтов (16 400 кг) и позволял оставаться на поверхности более трех дней. [53] Контракт на проектирование и строительство лунного модуля был присужден компании Grumman Aircraft Engineering Corporation , а проект курировал Томас Дж. Келли . [55]
До начала программы Apollo Вернер фон Браун и его команда инженеров-ракетчиков начали работу над планами очень больших ракет-носителей, серии Saturn и еще более крупной серии Nova . В разгар этих планов фон Браун был переведен из армии в NASA и назначен директором Центра космических полетов им. Маршалла. Первоначальный план прямого подъема для отправки трехместного командно-сервисного модуля Apollo непосредственно на поверхность Луны на большой ступени спускаемой ракеты потребовал бы пусковой установки класса Nova с полезной нагрузкой на Луну более 180 000 фунтов (82 000 кг). [56] Решение от 11 июня 1962 года об использовании сближения на лунной орбите позволило Saturn V заменить Nova, и MSFC приступил к разработке семейства ракет Saturn для Apollo. [57]
Поскольку Apollo, как и Mercury, использовал более одной ракеты-носителя для космических миссий, NASA использовало серийные номера комбинаций космических аппаратов и ракет-носителей: AS-10x для Saturn I, AS-20x для Saturn IB и AS-50x для Saturn V (сравните Mercury-Redstone 3 , Mercury-Atlas 6 ) для обозначения и планирования всех миссий, а не нумеровало их последовательно, как в Project Gemini. Это было изменено к тому времени, когда начались полеты людей. [58]
Поскольку Apollo, как и Mercury, потребовалась бы система аварийного покидания (LES) в случае неудачного запуска, для квалификационных летных испытаний этой системы требовалась относительно небольшая ракета. Потребовалась бы ракета больше, чем Little Joe, используемая Mercury, поэтому Little Joe II была построена General Dynamics / Convair . После квалификационного испытательного полета в августе 1963 года [59] было выполнено четыре испытательных полета LES ( A-001 по 004 ) на ракетном полигоне White Sands в период с мая 1964 года по январь 1966 года. [60]
Saturn I, первая американская ракета-носитель большой грузоподъемности, изначально планировалась для запуска частично укомплектованных CSM на низкой околоземной орбите. Первая ступень SI сжигала RP-1 с жидким кислородом (LOX) в восьми кластерных двигателях Rocketdyne H-1 , чтобы создать 1 500 000 фунтов силы (6 670 кН) тяги. Вторая ступень S-IV использовала шесть двигателей Pratt & Whitney RL-10 на жидком водороде с тягой 90 000 фунтов силы (400 кН). Третья ступень SV четыре раза бездействовала на Saturn I. [61]
Первые четыре испытательных полета Saturn I были запущены с LC-34, причем только первая ступень была активной, неся макеты верхних ступеней, заполненных водой. Первый полет с реальным S-IV был запущен с LC-37. За этим последовало пять запусков шаблонных CSM (обозначенных как AS-101 — AS-105 ) на орбиту в 1964 и 1965 годах. Последние три из них также поддерживали программу Apollo, также неся спутники Pegasus , которые проверяли безопасность транслунной среды, измеряя частоту и серьезность ударов микрометеоритов . [62]
В сентябре 1962 года НАСА планировало запустить четыре пилотируемых полета CSM на Saturn I с конца 1965 по 1966 год, одновременно с проектом Gemini. Грузоподъемность в 22 500 фунтов (10 200 кг) [63] серьезно ограничила бы количество систем, которые могли быть включены, поэтому в октябре 1963 года было принято решение использовать улучшенный Saturn IB для всех пилотируемых орбитальных полетов вокруг Земли. [64]
Saturn IB был модернизированной версией Saturn I. Первая ступень S-IB увеличила тягу до 1 600 000 фунтов силы (7 120 кН) за счет повышения мощности двигателя H-1. Вторая ступень заменила S-IV на S-IVB-200 , работающий на одном двигателе J-2 , сжигающем жидкое водородное топливо с жидким кислородом, для создания тяги 200 000 фунтов силы (890 кН ). [65] Повторно запускаемая версия S-IVB использовалась в качестве третьей ступени Saturn V. Saturn IB мог отправить более 40 000 фунтов (18 100 кг) на низкую околоземную орбиту, что было достаточно для частично заправленного CSM или LM. [66] Ракеты-носители и полеты Saturn IB были обозначены серийным номером AS-200, «AS» означало «Apollo Saturn», а «2» указывало на второго члена семейства ракет Saturn. [67]
Ракеты-носители и полеты Saturn V были обозначены серийным номером AS-500, где «AS» означало «Apollo Saturn», а «5» — Saturn V. [67] Трехступенчатая ракета Saturn V была разработана для отправки полностью заправленного CSM и LM на Луну. Она была 33 фута (10,1 м) в диаметре и 363 фута (110,6 м) в высоту с ее полезной нагрузкой 96 800 фунтов (43 900 кг) для лунной высадки. Ее возможности возросли до 103 600 фунтов (47 000 кг) для более поздних усовершенствованных посадок на Луну. Первая ступень S-IC работала на RP-1/LOX с номинальной тягой 7 500 000 фунтов силы (33 400 кН), которая была повышена до 7 610 000 фунтов силы (33 900 кН). Вторая и третья ступени работали на жидком водороде; Третья ступень представляла собой модифицированную версию S-IVB с тягой, увеличенной до 230 000 фунтов силы (1020 кН), и возможностью перезапуска двигателя для транслунного вывода после достижения парковочной орбиты . [68]
Директором NASA по работе экипажей во время программы «Аполлон» был Дональд К. «Дик» Слейтон , один из первых астронавтов «Меркурия-7» , который был отстранен от полетов по медицинским показаниям в сентябре 1962 года из-за шумов в сердце . Слейтон отвечал за все назначения экипажей «Джемини» и «Аполлон». [69]
Тридцать два астронавта были назначены на миссии по программе «Аполлон». Двадцать четыре из них покинули орбиту Земли и облетели Луну в период с декабря 1968 года по декабрь 1972 года (трое из них дважды). Половина из 24 ходила по поверхности Луны, хотя никто из них не вернулся на нее после приземления. Один из луноходов был обученным геологом. Из 32 Гас Гриссом , Эд Уайт и Роджер Чаффи погибли во время наземных испытаний в рамках подготовки к миссии «Аполлон-1» . [58]
Астронавты Apollo были выбраны из ветеранов проектов Mercury и Gemini, а также из двух более поздних групп астронавтов. Все миссии возглавлялись ветеранами Gemini или Mercury. Экипажи всех экспериментальных полетов (за исключением экспериментальных полетов CSM на околоземной орбите) до первых двух посадок на Apollo 11 и Apollo 12 включали по крайней мере двух (иногда трех) ветеранов Gemini. Харрисон Шмитт , геолог, был первым ученым-астронавтом NASA , полетевшим в космос, и высадился на Луне во время последней миссии, Apollo 17. Шмитт участвовал в геологической подготовке всех экипажей Apollo. [70]
NASA наградило всех 32 астронавтов своей высшей наградой — медалью «За выдающиеся заслуги» , которая вручается за «выдающиеся заслуги, способности или мужество» и личный «вклад, представляющий существенный прогресс в миссию NASA». Медали были вручены посмертно Гриссому, Уайту и Чаффи в 1969 году, а затем экипажам всех миссий, начиная с Apollo 8 и далее. Экипаж, совершивший первый испытательный полет на околоземной орбите Apollo 7 , Уолтер М. Ширра , Донн Эйзеле и Уолтер Каннингем , были награждены меньшей медалью NASA «За исключительные заслуги » из-за проблем с дисциплиной и приказов руководителя полета во время полета. В октябре 2008 года администратор NASA принял решение наградить их медалями «За выдающиеся заслуги». Для Ширры и Эйзеле это было посмертно. [71]
Первая миссия по высадке на Луну была запланирована: [72]
Два блока CSM I были запущены с LC-34 в суборбитальных полетах в 1966 году с Saturn IB. Первый, AS-201, запущенный 26 февраля, достиг высоты 265,7 морских миль (492,1 км) и приводнился на расстоянии 4577 морских миль (8477 км) от цели в Атлантическом океане . [78] Второй, AS-202 , 25 августа достиг высоты 617,1 морских миль (1142,9 км) и был восстановлен на расстоянии 13 900 морских миль (25 700 км) от цели в Тихом океане. Эти полеты подтвердили работоспособность двигателя служебного модуля и теплового экрана командного модуля. [79]
Третий испытательный Saturn IB, AS-203, запущенный с площадки 37, вышел на орбиту для поддержки проектирования возможности повторного запуска верхней ступени S-IVB, необходимой для Saturn V. Он нес носовой конус вместо космического корабля Apollo, а его полезной нагрузкой было несгоревшее жидкое водородное топливо, поведение которого инженеры измеряли с помощью датчиков температуры и давления, а также телевизионной камеры. Этот полет состоялся 5 июля, до AS-202, который был отложен из-за проблем с подготовкой космического корабля Apollo к полету. [80]
Планировались две миссии CSM Block I с экипажем: AS-204 и AS-205. Должности экипажа Block I назывались «пилот-командир», «старший пилот» и «пилот». Старший пилот должен был взять на себя обязанности по навигации, а пилот — выполнять функции системного инженера. [81] Астронавты должны были носить модифицированную версию скафандра «Джемини» . [82]
После испытательного полета без экипажа LM AS-206, экипаж должен был запустить первый CSM и LM блока II в двойной миссии, известной как AS-207/208 или AS-278 (каждый космический корабль должен был быть запущен на отдельном Saturn IB). [83] Должности экипажа блока II назывались командир, пилот командного модуля и пилот лунного модуля. Астронавты начали носить новый скафандр Apollo A6L , разработанный для обеспечения лунной внекорабельной деятельности (EVA). Традиционный шлем с забралом был заменен на прозрачный «аквариум» для лучшей видимости, а костюм для выхода на поверхность Луны будет включать в себя нижнее белье с водяным охлаждением. [84]
Deke Slayton , наземный астронавт Mercury , который стал директором по операциям экипажей для программ Gemini и Apollo, выбрал первый экипаж Apollo в январе 1966 года, с Гриссомом в качестве командира, Уайтом в качестве старшего пилота и новичком Donn F. Eisele в качестве пилота. Но Eisele дважды вывихнул плечо на борту тренировочного самолета KC135 для невесомости и должен был перенести операцию 27 января. Slayton заменил его на Chaffee. [85] NASA объявило об окончательном выборе экипажа для AS-204 21 марта 1966 года, с резервным экипажем, состоящим из ветеранов Gemini Джеймса МакДивитта и Дэвида Скотта , с новичком Russell L. «Rusty» Schweickart . Ветеран Mercury/Gemini Уолли Ширра , Eisele и новичок Walter Cunningham были объявлены 29 сентября в качестве основного экипажа для AS-205. [85]
В декабре 1966 года миссия AS-205 была отменена, поскольку проверка CSM должна была быть завершена в течение 14-дневного первого полета, а AS-205 был бы посвящен космическим экспериментам и не внес бы никаких новых инженерных знаний о космическом корабле. Его Saturn IB был выделен для двойной миссии, теперь переименованной в AS-205/208 или AS-258, запланированной на август 1967 года. МакДивитт, Скотт и Швайкарт были повышены до основного экипажа AS-258, а Ширра, Эйзеле и Каннингем были переназначены в качестве дублирующего экипажа Apollo 1. [86]
Космические корабли для миссий AS-202 и AS-204 были доставлены компанией North American Aviation в Космический центр Кеннеди с длинным списком проблем с оборудованием, которые необходимо было устранить перед полетом; эти задержки привели к тому, что запуск AS-202 отстал от AS-203, и уничтожили надежды на то, что первая пилотируемая миссия может быть готова к запуску уже в ноябре 1966 года, одновременно с последней миссией Gemini. В конечном итоге, запланированная дата полета AS-204 была перенесена на 21 февраля 1967 года. [87]
Компания North American Aviation была генеральным подрядчиком не только для Apollo CSM, но и для второй ступени Saturn V S-II , и задержки на этом этапе отодвинули первый беспилотный полет Saturn V AS-501 с конца 1966 года на ноябрь 1967 года. (Первоначальная сборка AS-501 должна была использовать фиктивную распорную катушку вместо ступени.) [88]
Проблемы с North American были достаточно серьезными в конце 1965 года, чтобы заставить администратора пилотируемых космических полетов Джорджа Мюллера назначить директора программы Сэмюэля Филлипса главой « группы тигров » для расследования проблем North American и выявления исправлений. Филлипс задокументировал свои выводы в письме от 19 декабря президенту NAA Ли Этвуду , с резким письмом Мюллера, а также представил результаты Мюллеру и заместителю администратора Роберту Симансу. [89] Тем временем Grumman также столкнулась с проблемами с лунным модулем, что уничтожило надежды на то, что он будет готов к пилотируемому полету в 1967 году, вскоре после первых пилотируемых полетов CSM. [90]
Гриссом, Уайт и Чаффи решили назвать свой полет Apollo 1 в качестве мотивационного фокуса на первом пилотируемом полете. Они тренировали и проводили испытания своего космического корабля в North American и в барокамере в Космическом центре Кеннеди. Тест «plug-out» был запланирован на январь, который имитировал бы обратный отсчет запуска LC-34 с переходом космического корабля с питания от стартовой площадки на внутреннее питание. В случае успеха за этим последует более строгий тест имитации обратного отсчета ближе к запуску 21 февраля, с заправленными и космическим кораблем, и ракетой-носителем. [91]
Тест на отключение питания начался утром 27 января 1967 года и сразу же был охвачен проблемами. Во-первых, экипаж заметил странный запах в своих скафандрах, что задержало герметизацию люка. Затем проблемы со связью расстроили астронавтов и заставили их приостановить имитацию обратного отсчета. Во время этой задержки в кабине начался электрический пожар, который быстро распространился в атмосфере высокого давления, состоящей из 100% кислорода. Давление от огня поднялось настолько высоко, что внутренняя стенка кабины лопнула, что позволило огню вырваться на площадку и сорвать попытки спасти экипаж. Астронавты задохнулись до того, как люк удалось открыть. [92]
NASA немедленно созвало комиссию по рассмотрению несчастного случая под надзором обеих палат Конгресса. Хотя определение ответственности за несчастный случай было сложным, комиссия пришла к выводу, что «существовали недостатки в конструкции командного модуля, качестве изготовления и контроле качества». [92] По настоянию администратора NASA Уэбба North American сняла Харрисона Стормса с должности менеджера программы командного модуля. [93] Уэбб также переназначил менеджера Офиса программы космических кораблей Apollo (ASPO) Джозефа Фрэнсиса Ши , заменив его Джорджем Лоу . [94]
Для устранения причин пожара были внесены изменения в космический корабль Block II и эксплуатационные процедуры, наиболее важными из которых были использование смеси азота и кислорода вместо чистого кислорода до и во время запуска, а также удаление легковоспламеняющихся материалов кабины и скафандра. [95] Проект Block II уже предусматривал замену крышки люка вставного типа Block I на быстросъемную, открывающуюся наружу дверь. [95] НАСА прекратило программу пилотируемого корабля Block I, используя космический корабль Block I только для беспилотных полетов Saturn V. Члены экипажа также будут носить исключительно модифицированные огнестойкие скафандры A7L Block II и будут обозначаться названиями Block II, независимо от того, присутствовал ли в полете ЛМ или нет. [84]
24 апреля 1967 года Мюллер опубликовал официальную схему нумерации миссий Аполлон, используя последовательные номера для всех полетов, с экипажем или без него. Последовательность должна была начаться с Аполлона-4, чтобы охватить первые три беспилотных полета, в то время как обозначение Аполлона-1 было отменено в честь экипажа, согласно желанию их вдов. [58] [96]
В сентябре 1967 года Мюллер утвердил последовательность типов миссий , которые должны были быть успешно выполнены для достижения пилотируемой посадки на Луну. Каждый шаг должен был быть успешно выполнен, прежде чем можно было выполнить следующий, и было неизвестно, сколько попыток каждой миссии потребуется; поэтому вместо цифр использовались буквы. Миссии A были беспилотной проверкой Saturn V; B была беспилотной проверкой LM с использованием Saturn IB; C была пилотируемой проверкой орбиты Земли CSM с использованием Saturn IB; D был первым пилотируемым полетом CSM/LM (он заменил AS-258, использовавший один запуск Saturn V); E был бы полетом CSM/LM на более высокую околоземную орбиту; F была бы первой лунной миссией, испытанием LM на лунной орбите, но без посадки («генеральная репетиция»); и G была бы первой пилотируемой посадкой. Список типов охватывал последующие лунные исследования, включая посадки на Луну H , I для миссий по исследованию орбиты Луны и J для посадок на Луну с длительным пребыванием. [97]
Задержка в работе командного модуля, вызванная пожаром, позволила НАСА догнать по пилотируемой оценке LM и Saturn V. Apollo 4 (AS-501) был первым беспилотным полетом Saturn V, неся на борту блок I командного модуля 9 ноября 1967 года. Способность теплового щита командного модуля выдерживать транслунное возвращение была продемонстрирована путем использования двигателя служебного модуля для его врезания в атмосферу на скорости, превышающей обычную скорость входа в атмосферу на околоземной орбите.
Apollo 5 (AS-204) был первым беспилотным испытательным полетом LM на околоземной орбите, запущенным с площадки 37 22 января 1968 года с помощью Saturn IB, который должен был использоваться для Apollo 1. Двигатели LM были успешно испытаны и перезапущены, несмотря на ошибку компьютерного программирования, которая прервала запуск первой ступени спуска. Двигатель подъема был запущен в режиме прерывания, известном как испытание «fire-in-the-hole», когда он зажигался одновременно со сбросом ступени спуска. Хотя Grumman хотел провести второе беспилотное испытание, Джордж Лоу решил, что следующий полет LM будет пилотируемым. [98]
За этим последовал 4 апреля 1968 года Apollo 6 (AS-502), который нес CSM и LM Test Article в качестве балласта. Целью этой миссии было достижение транслунного введения, за которым следовала имитация прямого возврата, используя двигатель сервисного модуля для достижения еще одного высокоскоростного возвращения. Saturn V испытал колебания pogo , проблему, вызванную неустойчивым сгоранием двигателя, что повредило топливные магистрали на второй и третьей ступенях. Два двигателя S-II преждевременно отключились, но оставшиеся двигатели смогли компенсировать это. Повреждение двигателя третьей ступени было более серьезным, что не позволило ему перезапуститься для транслунного введения. Контролеры миссии смогли использовать двигатель сервисного модуля, чтобы по сути повторить профиль полета Apollo 4. Основываясь на хороших характеристиках Apollo 6 и выявлении удовлетворительных исправлений проблем Apollo 6, NASA объявило Saturn V готовым к полету с экипажем, отменив третье беспилотное испытание. [99]
Apollo 7 , запущенный с LC-34 11 октября 1968 года, был миссией C, экипажем которой были Ширра , Эйзеле и Каннингем . Это был 11-дневный полет на околоземной орбите, в ходе которого были испытаны системы CSM. [100]
Планировалось, что Apollo 8 станет миссией D в декабре 1968 года, с экипажем МакДивитта, Скотта и Швейкарта, запущенной на Saturn V вместо двух Saturn IB. [101] Летом стало ясно, что LM не будет готов вовремя. Вместо того, чтобы тратить Saturn V на еще одну простую миссию на околоземной орбите, менеджер ASPO Джордж Лоу предложил смелый шаг — отправить Apollo 8 на орбиту Луны, отложив миссию D до следующей миссии в марте 1969 года и исключив миссию E. Это позволило бы программе оставаться на верном пути. 15 сентября 1968 года Советский Союз отправил двух черепах, мучных червей, винных мух и другие формы жизни вокруг Луны на борту Zond 5 , и считалось, что вскоре они могут повторить этот подвиг с людьми-космонавтами. [102] [103] Решение не было объявлено публично до успешного завершения миссии «Аполлон-7». Ветераны «Джемини» Фрэнк Борман и Джим Ловелл , а также новичок Уильям Андерс привлекли внимание всего мира, совершив десять витков вокруг Луны за 20 часов, передав телевизионные изображения лунной поверхности в канун Рождества и благополучно вернувшись на Землю. [104]
В марте следующего года полет, сближение и стыковка лунного модуля были успешно продемонстрированы на околоземной орбите на Аполлоне 9 , а Швейкарт испытал полный лунный скафандр EVA с его портативной системой жизнеобеспечения (PLSS) снаружи лунного модуля. [105] Миссия F была успешно выполнена на Аполлоне 10 в мае 1969 года ветеранами Gemini Томасом П. Стаффордом , Джоном Янгом и Юджином Сернаном . Стаффорд и Сернан вывели лунный модуль на расстояние 50 000 футов (15 км) от поверхности Луны. [106]
Миссия G была выполнена на Apollo 11 в июле 1969 года полностью ветеранским экипажем Gemini, состоящим из Нила Армстронга , Майкла Коллинза и Базза Олдрина . Армстронг и Олдрин совершили первую посадку в Море Спокойствия в 20:17:40 UTC 20 июля 1969 года. Они провели в общей сложности 21 час 36 минут на поверхности и 2 часа 31 минуту вне космического корабля, [107] гуляя по поверхности, делая фотографии, собирая образцы материалов и развертывая автоматизированные научные приборы, при этом непрерывно отправляя черно-белое телевидение обратно на Землю. Астронавты благополучно вернулись 24 июля. [108]
Это один маленький шаг для человека, но гигантский скачок для человечества.
— Нил Армстронг , сразу после того, как ступил на поверхность Луны [109]
В ноябре 1969 года Чарльз «Пит» Конрад стал третьим человеком, ступившим на поверхность Луны, при этом он говорил более неформально, чем Армстронг:
Ого! Господи, для Нила это, возможно, и было мелочью , но для меня это было долго.
— Пит Конрад [110]
Конрад и новичок Алан Л. Бин совершили точную посадку Аполлона-12 в нескольких минутах ходьбы от беспилотного лунного зонда Surveyor 3 , который приземлился в апреле 1967 года в Океане Штормов . Пилотом командного модуля был ветеран Джемини Ричард Ф. Гордон-младший. Конрад и Бин несли первую цветную телевизионную камеру для съемки лунной поверхности, но она была повреждена, когда ее случайно направили на Солнце. Они совершили два выхода в открытый космос общей продолжительностью 7 часов и 45 минут. [107] Во время одного из них они подошли к Surveyor, сфотографировали его и сняли некоторые детали, которые вернули на Землю. [111]
Контрактная партия из 15 Saturn V была достаточна для лунных посадочных миссий вплоть до Apollo 20. Вскоре после Apollo 11 NASA опубликовало предварительный список из восьми запланированных мест посадки после Apollo 12, с планами увеличения массы CSM и LM для последних пяти миссий, а также полезной нагрузки Saturn V. Эти последние миссии объединяли типы I и J из списка 1967 года, позволяя CMP управлять пакетом лунных орбитальных датчиков и камер, пока его спутники находились на поверхности, и позволяя им оставаться на Луне более трех дней. Эти миссии также несли бы Lunar Roving Vehicle (LRV), увеличивая область исследования и позволяя телевизионный старт LM. Кроме того, скафандр Block II был переработан для расширенных миссий , чтобы обеспечить большую гибкость и видимость для управления LRV. [112]
Успех первых двух посадок позволил укомплектовать оставшиеся миссии одним ветераном в качестве командира и двумя новичками. Apollo 13, запущенный в апреле 1970 года, направился к формации Фра Мауро . Но через два дня взорвался бак с жидким кислородом, отключив сервисный модуль и вынудив экипаж использовать LM в качестве «спасательной шлюпки» для возвращения на Землю. Была созвана еще одна комиссия NASA для определения причины, которая оказалась комбинацией повреждения бака на заводе и того, что субподрядчик не изготовил компонент бака в соответствии с обновленными техническими требованиями к конструкции. [51] Apollo снова был остановлен на оставшуюся часть 1970 года, пока кислородный бак не был переделан и добавлен дополнительный. [113]
Примерно во время первой посадки в 1969 году было решено использовать существующий Saturn V для запуска орбитальной лаборатории Skylab, предварительно построенной на земле, заменив первоначальный план по ее строительству на орбите из нескольких запусков Saturn IB; это исключило Apollo 20. Годовой бюджет NASA также начал сокращаться в свете успешной посадки, и NASA также пришлось выделить средства на разработку предстоящего Space Shuttle . К 1971 году было принято решение также отменить миссии 18 и 19. [114] Два неиспользованных Saturn V стали музейными экспонатами в Космическом центре Джона Ф. Кеннеди на острове Мерритт, Флорида, Космическом центре Джорджа К. Маршалла в Хантсвилле , Алабама, сборочном заводе Michoud в Новом Орлеане , Луизиана, и Космическом центре Линдона Б. Джонсона в Хьюстоне, Техас. [115]
Сокращения заставили планировщиков миссий пересмотреть изначально запланированные места посадки, чтобы добиться наиболее эффективного сбора геологических образцов и данных из оставшихся четырех миссий. Планировалось, что Apollo 15 станет последней из миссий серии H, но поскольку оставалось только две последующие миссии, ее заменили на первую из трех миссий J. [116]
Миссия Фра Мауро Аполлона-13 была передана Аполлону-14 , которым в феврале 1971 года командовал ветеран Меркурия Алан Шепард , со Стюартом Русой и Эдгаром Митчеллом . [117] На этот раз миссия прошла успешно. Шепард и Митчелл провели на поверхности 33 часа и 31 минуту, [118] и совершили два выхода в открытый космос общей продолжительностью 9 часов 24 минуты, что стало рекордом для самого длительного выхода в открытый космос лунной команды на тот момент. [117]
В августе 1971 года, сразу после завершения миссии «Аполлон-15», президент Ричард Никсон предложил отменить две оставшиеся миссии по высадке на Луну, «Аполлон-16» и «Аполлон-17». Заместитель директора Управления по управлению и бюджету Каспар Вайнбергер выступил против этого и убедил Никсона сохранить оставшиеся миссии. [119]
Apollo 15 был запущен 26 июля 1971 года с Дэвидом Скоттом , Альфредом Уорденом и Джеймсом Ирвином . Скотт и Ирвин приземлились 30 июля около Хэдли Рилл и провели на поверхности чуть меньше двух дней и 19 часов. За более чем 18 часов выхода в открытый космос они собрали около 77 килограммов (170 фунтов) лунного материала. [120]
Apollo 16 приземлился в горах Декарта 20 апреля 1972 года. Командиром экипажа был Джон Янг, а также Кен Мэттингли и Чарльз Дьюк . Янг и Дьюк провели на поверхности чуть меньше трех дней, в общей сложности более 20 часов внеземной деятельности. [121]
Apollo 17 был последним в программе Apollo, приземлившись в регионе Таурус-Литтров в декабре 1972 года. Юджин Сернан командовал Рональдом Э. Эвансом и первым ученым-астронавтом НАСА, геологом Харрисоном Х. Шмиттом . [122] Первоначально Шмитт был запланирован для Apollo 18, [123] но лунное геологическое сообщество лоббировало его включение в последнюю лунную посадку. [124] Сернан и Шмитт оставались на поверхности чуть более трех дней и провели в общей сложности чуть более 23 часов в открытом космосе. [122]
Было запланировано несколько миссий, но они были отменены до того, как были окончательно согласованы детали.
Источник: Apollo в цифрах: статистический справочник (Орлофф 2004) [126]
Программа «Аполлон» вернула более 382 кг (842 фунта) лунных камней и грунта в Лунную приемную лабораторию в Хьюстоне. [127] [126] [128] Сегодня 75% образцов хранятся в Лунной лаборатории образцов, построенной в 1979 году. [129]
Породы, собранные с Луны, чрезвычайно старые по сравнению с породами, найденными на Земле, как измерено с помощью радиометрических методов датирования . Их возраст варьируется от примерно 3,2 миллиарда лет для базальтовых образцов, полученных из лунных морей , до примерно 4,6 миллиарда лет для образцов, полученных из коры высокогорий . [130] Таким образом, они представляют собой образцы из очень раннего периода развития Солнечной системы , которые в значительной степени отсутствуют на Земле. Одна важная порода, найденная во время программы «Аполлон», называется « Скала Бытия» , ее нашли астронавты Дэвид Скотт и Джеймс Ирвин во время миссии «Аполлон-15». [131] Эта анортозитовая порода состоит почти исключительно из богатого кальцием полевого шпата анортита и, как полагают, является представителем коры высокогорий. [132] Геохимический компонент, называемый KREEP, был обнаружен «Аполлоном-12», у которого нет известного земного аналога. [133] KREEP и образцы анортозитов были использованы для вывода о том, что внешняя часть Луны когда-то была полностью расплавлена (см. лунный магматический океан ). [134]
Почти все породы демонстрируют признаки воздействия ударного процесса. Многие образцы, по-видимому, испещрены микрометеорными ударными кратерами, чего никогда не наблюдается на земных породах из-за плотной атмосферы. Многие демонстрируют признаки воздействия ударных волн высокого давления, которые генерируются во время ударных событий. Некоторые из возвращенных образцов представляют собой ударный расплав (материалы, расплавленные вблизи ударного кратера). Все образцы, возвращенные с Луны, сильно брекчированы в результате воздействия множественных ударных событий. [135]
На основе анализа состава возвращенных лунных образцов теперь считается, что Луна образовалась в результате столкновения крупного астрономического тела с Землей. [136]
Стоимость проекта «Аполлон» составила 25,4 млрд долларов США или приблизительно 257 млрд долларов США (2023 г.) с использованием улучшенного анализа затрат. [137]
Из этой суммы 20,2 млрд долларов (145 млрд долларов с поправкой) было потрачено на проектирование, разработку и производство семейства ракет-носителей Saturn , космического корабля Apollo , скафандров , научных экспериментов и операций миссии. Стоимость строительства и эксплуатации наземных объектов, связанных с Apollo, таких как центры пилотируемых космических полетов NASA и глобальная сеть слежения и сбора данных , добавила еще 5,2 млрд долларов (37,3 млрд долларов с поправкой).
Сумма возрастает до 28 миллиардов долларов (280 миллиардов долларов скорректировано), если включить расходы на сопутствующие проекты, такие как Project Gemini и программы роботизированных Ranger , Surveyor и Lunar Orbiter . [1]
Официальная разбивка расходов НАСА, представленная Конгрессу весной 1973 года, выглядит следующим образом:
Точные оценки стоимости пилотируемых космических полетов были затруднены в начале 1960-х годов, поскольку возможности были новыми, а опыта управления не хватало. Предварительный анализ стоимости, проведенный NASA, оценил сумму в 7–12 миллиардов долларов для пилотируемой высадки на Луну. Администратор NASA Джеймс Уэбб увеличил эту оценку до 20 миллиардов долларов, прежде чем доложить об этом вице-президенту Джонсону в апреле 1961 года. [138]
Проект «Аполлон» был масштабным начинанием, представлявшим собой крупнейший научно-исследовательский и опытно-конструкторский проект мирного времени. На пике своей деятельности он нанял более 400 000 сотрудников и подрядчиков по всей стране и составил более половины общих расходов НАСА в 1960-х годах. [139] После первой высадки на Луну общественный и политический интерес пошел на убыль, включая президента Никсона, который хотел ограничить федеральные расходы. [140] Бюджет НАСА не мог поддерживать миссии «Аполлон», которые стоили в среднем 445 миллионов долларов (2,66 миллиарда долларов с поправкой) [141] каждая, одновременно разрабатывая космический челнок . Последним финансовым годом финансирования «Аполлона» был 1973 год.
Заглядывая за пределы пилотируемых лунных высадок, НАСА исследовало несколько постлунных применений оборудования Apollo. Серия Apollo Extension ( Apollo X ) предлагала до 30 полетов на околоземную орбиту, используя пространство в адаптере лунного модуля космического корабля (SLA) для размещения небольшой орбитальной лаборатории (мастерской). Астронавты продолжали использовать CSM в качестве парома на станцию. За этим исследованием последовало проектирование более крупной орбитальной мастерской, которая должна была быть построена на орбите из пустой верхней ступени S-IVB Saturn и переросла в Программу приложений Apollo (AAP). Мастерская должна была быть дополнена телескопическим креплением Apollo , которое могло быть прикреплено к подъемной ступени лунного модуля с помощью стойки. [142] Самый амбициозный план предусматривал использование пустой S-IVB в качестве межпланетного космического корабля для миссии пролета Венеры . [143]
Орбитальная мастерская S-IVB была единственным из этих планов, который вышел за рамки чертежной доски. Названный Skylab , он был собран на земле, а не в космосе, и запущен в 1973 году с использованием двух нижних ступеней Saturn V. Он был оснащен телескопическим креплением Apollo. Последний экипаж Skylab покинул станцию 8 февраля 1974 года, а сама станция вернулась в атмосферу в 1979 году после того, как разработка Space Shuttle была отложена слишком надолго, чтобы спасти ее. [144] [145]
Программа «Аполлон-Союз» также использовала оборудование «Аполлона» для первого совместного космического полета стран, проложив путь для будущего сотрудничества с другими странами в программах «Спейс шаттл» и «Международная космическая станция» . [145] [146]
В 2008 году зонд SELENE Японского агентства аэрокосмических исследований обнаружил свидетельства гало, окружающего кратер, образовавшийся в результате взрыва лунного модуля «Аполлона-15», во время движения по орбите над поверхностью Луны. [147]
Начиная с 2009 года, роботизированный лунный разведывательный орбитальный аппарат НАСА , находясь на орбите в 50 километрах (31 миля) над Луной, сфотографировал остатки программы «Аполлон», оставшиеся на лунной поверхности, и каждое место, где приземлялись пилотируемые полеты «Аполлона». [148] [149] Все флаги США, оставленные на Луне во время миссий «Аполлон», оказались все еще стоящими, за исключением одного, оставленного во время миссии «Аполлон-11», который был сдут ветром во время взлета этой миссии с лунной поверхности; степень, в которой эти флаги сохраняют свои первоначальные цвета, остается неизвестной. [150] Флаги нельзя увидеть в телескоп с Земли.
В редакционной статье от 16 ноября 2009 года газета The New York Times высказала следующее мнение:
[Т]есть что-то ужасно задумчивое в этих фотографиях мест посадки Аполлона. Детали таковы, что если бы Нил Армстронг шел там сейчас, мы могли бы его различить, даже разглядеть его следы, как тропа астронавта, ясно видимая на фотографиях места посадки Аполлона-14. Возможно, задумчивость вызвана чувством простого величия в тех миссиях Аполлона. Возможно, это также напоминание о риске, который мы все чувствовали после посадки Орла — возможности того, что он не сможет снова взлететь, и астронавты застрянут на Луне. Но может быть также, что фотография, подобная этой, — это самое близкое, на что мы способны, чтобы напрямую заглянуть в прошлое человечества ... Там стоит лунный модуль [Аполлона-11], припаркованный именно там, где он приземлился 40 лет назад, как будто это все еще действительно было 40 лет назад и все это время было просто воображаемым. [151]
Программа Apollo была описана как величайшее технологическое достижение в истории человечества. [152] Apollo стимулировала многие области технологий, что привело к появлению более 1800 побочных продуктов по состоянию на 2015 год, включая достижения в разработке беспроводных электроинструментов, огнестойких материалов , кардиомониторов , солнечных панелей , цифровых изображений и использования жидкого метана в качестве топлива. [153] [154] [155] Конструкция бортового компьютера , используемая как в лунном, так и в командном модуле, была, наряду с ракетными системами Polaris и Minuteman , движущей силой ранних исследований интегральных схем (ИС). К 1963 году Apollo использовала 60 процентов производимых в Соединенных Штатах ИС. Решающим различием между требованиями Apollo и ракетных программ была гораздо большая потребность Apollo в надежности. В то время как ВМС и ВВС могли обойти проблемы надежности, развернув больше ракет, политическая и финансовая стоимость провала миссии Apollo была неприемлемо высокой. [156]
Технологии и методы, необходимые для Apollo, были разработаны в рамках проекта Gemini. [157] Проект Apollo стал возможен благодаря принятию NASA новых достижений в области полупроводниковой электронной технологии , включая полевые транзисторы металл-оксид-полупроводник (MOSFET) в платформе межпланетного мониторинга (IMP) [158] [159] и кремниевые интегральные микросхемы в бортовом компьютере Apollo (AGC). [160]
Экипаж Аполлона-8 отправил на Землю первые прямые телевизионные фотографии Земли и Луны, а также прочитал отрывок из истории сотворения мира из Книги Бытия в канун Рождества 1968 года. [161] По оценкам, четверть населения мира видела — в прямом эфире или с задержкой — трансляцию в канун Рождества во время девятого оборота Луны, [162] и, по оценкам, пятая часть населения мира смотрела прямую трансляцию прогулки Аполлона-11 по Луне. [163]
Программа Apollo также повлияла на экологический активизм в 1970-х годах из-за фотографий, сделанных астронавтами. Наиболее известные из них — Earthrise , снятый Уильямом Андерсом на Apollo 8, и The Blue Marble , сделанный астронавтами Apollo 17. Blue Marble был выпущен во время всплеска движения за охрану окружающей среды и стал символом движения за охрану окружающей среды как изображение хрупкости, уязвимости и изоляции Земли среди бескрайних просторов космоса. [164]
По данным The Economist , Apollo преуспел в достижении цели президента Кеннеди по борьбе с Советским Союзом в космической гонке , осуществив уникальное и значительное достижение, чтобы продемонстрировать превосходство системы свободного рынка . В публикации отмечена ирония в том, что для достижения цели программа требовала организации огромных государственных ресурсов в рамках огромной централизованной правительственной бюрократии. [165]
Перед 40-летием Аполлона-11 в 2009 году НАСА искало оригинальные видеозаписи прямой трансляции по Луне. После трехлетнего изнурительного поиска было сделано заключение, что записи, вероятно, были стерты и использованы повторно. Вместо этого была выпущена новая цифровая ремастеринговая версия лучших доступных телевизионных кадров. [166]
Многочисленные документальные фильмы освещают программу «Аполлон» и космическую гонку, в том числе:
Некоторые миссии были драматизированы :
The Apollo program has been the focus of several works of fiction, including:
The new name, it was felt, would more readily encompass future as well as current programs and would not be tied to the Saturn booster.
Lovell writes, 'Naturally, I'm glad that view didn't prevail, and I'm thankful that by the time of Apollo 10, the first lunar mission carrying the LM, the LM as a lifeboat was again being discussed.'
A total of 382 kilograms of lunar material, comprising 2200 individual specimens returned from the Moon ...
This article incorporates public domain material from websites or documents of the National Aeronautics and Space Administration.
