Космический корабль Apollo состоял из трех частей, разработанных для достижения цели американской программы Apollo по высадке астронавтов на Луну к концу 1960-х годов и их безопасному возвращению на Землю . Одноразовый космический корабль состоял из комбинированного командно-сервисного модуля (CSM) и лунного модуля Apollo (LM). Два дополнительных компонента дополняли стек космического корабля для сборки космического корабля: адаптер космического корабля и LM (SLA), предназначенный для защиты LM от аэродинамического напряжения запуска и для соединения CSM с ракетой- носителем Saturn , и система аварийного покидания (LES) для безопасного перемещения экипажа в командном модуле от ракеты-носителя в случае аварийной ситуации при запуске.
Проект был основан на подходе сближения на лунной орбите : два состыкованных космических корабля были отправлены на Луну и вышли на лунную орбиту. В то время как LM разделился и приземлился, CSM оставался на орбите. После лунной экскурсии два корабля встретились и состыковались на лунной орбите, а CSM вернул экипаж на Землю. Командный модуль был единственной частью космического корабля, которая вернулась с экипажем на поверхность Земли.
LES был сброшен во время запуска по достижении точки, где он больше не был нужен, а SLA остался прикрепленным к верхней ступени ракеты-носителя. Два беспилотных CSM, один беспилотный LM и один пилотируемый CSM были доставлены в космос ракетами-носителями Saturn IB для миссий Apollo на низкой околоземной орбите. Более крупные Saturn V запустили два беспилотных CSM в испытательных полетах на высокой околоземной орбите, CSM в одной пилотируемой лунной миссии, полный космический корабль в одной пилотируемой низкой околоземной орбитальной миссии и восемь пилотируемых лунных миссий. После завершения программы Apollo четыре CSM были запущены на Saturn IB для трех орбитальных миссий Skylab и испытательного проекта Apollo-Soyuz .
Основная часть космического корабля Apollo представляла собой трехместный корабль, предназначенный для орбитального, транслунного и лунного орбитального полета и возвращения на Землю. Он состоял из командного модуля , поддерживаемого служебным модулем , построенным North American Aviation (позже North American Rockwell ).
Командный модуль был центром управления для космического корабля Apollo и жилыми помещениями для трех членов экипажа. Он содержал герметичную основную кабину экипажа, кушетки экипажа, панель управления и приборов, систему первичного наведения, навигации и управления , системы связи, систему контроля окружающей среды, батареи, теплозащитный экран , систему управления реакцией для обеспечения контроля ориентации , передний стыковочный люк, боковой люк, пять окон и систему парашютного восстановления. Это была единственная часть космического корабля Apollo/Saturn, которая вернулась на Землю неповрежденной.
Служебный модуль был негерметичным и содержал главный служебный двигатель и гиперголическое топливо для входа и выхода с лунной орбиты, систему управления реакцией для обеспечения контроля ориентации и возможности поступательного движения , топливные элементы с водородными и кислородными реагентами, радиаторы для сброса отработанного тепла в космос и антенну с высоким коэффициентом усиления . Кислород также использовался для дыхания, а топливные элементы производили воду для питья и контроля окружающей среды. На Аполлонах 15, 16 и 17 он также нес научный приборный пакет с картографической камерой и небольшим субспутником для изучения Луны.
Большую часть служебного модуля занимали топливо и главный ракетный двигатель. Способный к многократным перезапускам, этот двигатель выводил космический корабль Apollo на лунную орбиту и с нее, а также использовался для коррекции на середине пути между Землей и Луной.
Служебный модуль оставался прикрепленным к командному модулю на протяжении всей миссии. Он был сброшен непосредственно перед входом в атмосферу Земли.
Лунный модуль Apollo был отдельным транспортным средством, предназначенным для посадки на Луну и возвращения на лунную орбиту, и был первым настоящим «космическим кораблем», поскольку он летал исключительно в вакууме космоса. Он состоял из посадочной ступени и подъемной ступени . Он поставлял системы жизнеобеспечения для двух астронавтов в течение четырех-пяти дней в миссиях Apollo 15, 16 и 17. Космический корабль был разработан и изготовлен компанией Grumman Aircraft Company .
Спускаемый аппарат содержал шасси, антенну посадочного радара, двигательную установку спуска и топливо для посадки на Луну. Он также имел несколько грузовых отсеков, используемых для перевозки, среди прочего: Apollo Lunar Surface Experiment Packages ALSEP , модульного транспортера оборудования (MET) (ручная тележка для оборудования, использовавшаяся на Apollo 14 ), лунного вездехода ( Apollo 15 , 16 и 17 ), поверхностной телевизионной камеры, поверхностных инструментов и ящиков для сбора лунных образцов.
Взлетная ступень включала кабину экипажа, приборные панели, верхний люк/стыковочный узел, носовой люк, оптическую и электронную системы наведения , систему управления реакцией, радиолокационные и коммуникационные антенны, взлетный ракетный двигатель и топливо для возвращения на лунную орбиту и встречи с командно-служебными модулями «Аполлона».
Адаптер космический корабль–LM (SLA), созданный компанией North American Aviation (Rockwell), представлял собой коническую алюминиевую конструкцию, которая соединяла служебный модуль со ступенью ракеты Saturn S-IVB . Он также защищал LM, сопло двигателя служебной двигательной установки и соединительный шланг от ракеты-носителя к служебному модулю во время запуска и подъема в атмосфере. [1]
SLA состояла из четырех неподвижных панелей высотой 7 футов (2,1 м), прикрепленных болтами к приборному блоку наверху ступени S-IVB, которые были соединены с помощью шарниров с четырьмя панелями высотой 21 фут (6,4 м), которые открывались сверху подобно лепесткам цветка.
SLA был изготовлен из алюминиевого сотового материала толщиной 1,7 дюйма (43 мм). [2] Внешняя часть SLA была покрыта тонким (0,03–0,2 дюйма или 0,76–5,08 мм) слоем пробки и окрашена в белый цвет для минимизации термических напряжений во время запуска и подъема. [3]
Сервисный модуль был прикручен к фланцу в верхней части более длинных панелей, а питание многократно избыточной пиротехники SLA обеспечивалось через шлангокабель. Поскольку отказ от отделения от ступени S-IVB мог оставить экипаж на орбите, система разделения использовала несколько сигнальных путей, несколько детонаторов и несколько взрывных зарядов, где детонация одного заряда приводила к срабатыванию другого, даже если детонатор на этом заряде не срабатывал.
Оказавшись в космосе, астронавты нажали кнопку «CSM/LV Sep» на панели управления, чтобы отделить CSM от ракеты-носителя. Детонирующий шнур был зажжен вокруг фланца между SM и SLA, а также вдоль стыков между четырьмя панелями SLA, освобождая SM и разрывая соединения между панелями. Затем сработали пиротехнические двигатели с двойным резервированием на нижнем конце панелей SLA, чтобы вращать их вокруг шарниров со скоростью 30–60 градусов в секунду.
Во всех полетах вплоть до Apollo 7 панели SLA оставались прикрепленными к S-IVB и открывались на угол 45 градусов, как изначально и было задумано. Но когда экипаж Apollo 7 практиковал сближение с S-IVB/SLA, содержащим фиктивную стыковочную цель, одна панель не открылась на полные 45 градусов, что вызвало опасения по поводу возможности столкновения между космическим кораблем и панелями SLA во время стыковки и извлечения LM в лунной миссии. Уолли Ширра сравнил его с «сердитым аллигатором» из Gemini 9. Это привело к перепроектированию с использованием подпружиненной шарнирной системы освобождения, которая освобождала панели под углом 45 градусов и отталкивала их от S-IVB со скоростью около 8 км/ч (5,0 миль/ч), размещая их на безопасном расстоянии к тому времени, когда астронавты оттягивали CSM, поворачивали его на 180 градусов и возвращались для стыковки.
LM был соединен с SLA в четырех точках вокруг нижних панелей. После того, как астронавты пристыковали CSM к LM, они взорвали заряды, чтобы разъединить эти соединения, и гильотина перерезала шлангокабель LM-приборный блок . После того, как заряды сработали, пружины оттолкнули LM от S-IVB, и астронавты смогли продолжить свое путешествие на Луну.
Система аварийного покидания корабля Apollo (LES) была разработана компанией Lockheed Propulsion Company . Ее целью было прервать миссию, отведя CM (кабину экипажа) от ракеты-носителя в чрезвычайной ситуации, например, при пожаре на стартовой площадке перед запуском, отказе системы наведения или отказе ракеты-носителя, который может привести к неизбежному взрыву.
LES включала три провода, которые проходили по внешней стороне ракеты-носителя. Если сигналы от любых двух проводов терялись, LES активировалась автоматически. [4] В качестве альтернативы командир мог активировать систему вручную с помощью одной из двух ручек контроллера трансляции, которые переключались в специальный режим отмены для запуска. При активации LES запускала твердотопливную спасательную ракету и открывала систему « утка» , чтобы направить CM в сторону от и с пути ракеты-носителя, находящейся в беде. Затем LES сбрасывалась, а CM приземлялась с помощью своей системы восстановления на парашюте .
Если бы на стартовой площадке произошла чрезвычайная ситуация, система LES подняла бы КМ на достаточную высоту, чтобы обеспечить безопасное раскрытие спасательных парашютов до соприкосновения с землей.
При отсутствии чрезвычайной ситуации LES обычно сбрасывался примерно через 20 или 30 секунд после зажигания второй ступени ракеты-носителя с использованием отдельного твердотопливного ракетного двигателя, произведенного Thiokol Chemical Company . Режимы аварийного прекращения полета после этого момента выполнялись без LES. LES перевозился, но никогда не использовался в четырех беспилотных полетах Apollo и пятнадцати пилотируемых полетах Apollo, Skylab и испытательных полетах Apollo-Soyuz.
Расположение всех командных модулей и всех неиспользованных служебных модулей указано в Apollo command and service module#CSMs produce . Все использованные служебные модули сгорели в атмосфере Земли по завершении миссий. Расположение всех лунных модулей указано в Apollo Lunar Module#Lunar modules produce .