stringtranslate.com

Аполлон (космический корабль)

Полный комплект космического корабля «Аполлон»: система аварийного спасения, командный модуль, служебный модуль , лунный модуль и адаптер космического корабля-лм
Командно-модульный модуль «Аполлон-17» на лунной орбите, вид с подъемной ступени лунного модуля.

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 .

Командно-служебный модуль

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 (КМ)

Командный модуль «Аполлон» и его положение на вершине Сатурна V

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.

Сервисный модуль (СМ)

Модуль обслуживания «Аполлон»

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 (ЛМ)

Лунный модуль Аполлона

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 космического корабля и лунного модуля (SLA)

Адаптер космического корабля «Аполлон» к лунному модулю

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.

Одна из панелей SLA на борту «Аполлона-7» не раскрылась полностью на проектные 45°.
Транспозиция CSM, стыковка и извлечение LM

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.

Apollo 7 не нес лунный модуль. Для обеспечения достаточной жесткости SLA используется структурное ребро жесткости.

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 системы отсоединения шарниров, которая отсоединяла панели под углом 45 градусов и отталкивала их от S-IVB со скоростью около 5 миль в час (8 км/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.

Технические характеристики

Система аварийного спасения (LES)

Тест прерывания работы ППД (2), показывающий работу двигателя тангажа и двигателя аварийного покидания старта

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.

Основные компоненты

Компоненты системы аварийного спасения корабля «Аполлон»
Носовой конус и Q-ball
Носовой конус LES содержал массив из 8 трубок Пито для измерения давления в структуре, известной как «Q-ball». Эти датчики были подключены к компьютерам управления CM и ракеты-носителя Saturn, что позволяло рассчитывать динамическое давление (q) во время полета в атмосфере, а также угол атаки в случае прерывания полета. [5]
Крышка Q-ball
Крышка из пенополистирола, снятая за несколько секунд до запуска, защищала трубки Пито от засорения мусором. [6] Крышка была разделена пополам по вертикали и удерживалась резиновой лентой толщиной 2 дюйма (51 мм). Лезвие бритвы располагалось за резиновой лентой, зажатой между половинками крышки. Проволочный трос был соединен с верхней и нижней частью лезвия бритвы и с обеими половинами крышки. Трос был проложен через шкив на кране-молоте в верхней части башни пускового шлангокабеля (LUT) вниз к трубе на правой стороне 360-футового (110-метрового) уровня LUT. Трос был соединен с цилиндрическим грузом внутри трубы. Груз покоился на рычаге, управляемом пневматическим соленоидным клапаном. Когда клапан приводился в действие из Центра управления запуском (ЦУП), пневматическое давление 600 фунтов на квадратный дюйм (4100 кПа) GN2 (азот) поворачивало рычаг вниз, позволяя грузу опускаться вниз по трубе. Падающий груз тянул трос, который тянул лезвие, разрезающее резиновую ленту, а трос оттягивал половинки крышки от ракеты-носителя. Очевидное излишнее проектирование этой системы безопасности было связано с тем, что система аварийного покидания запуска, которая зависела от данных Q-ball, была активирована за 5 минут до запуска, поэтому отвод крышки Q-ball был жизненно важной частью возможного прерывания стартовой площадки.
Узел «утка» и двигатель шага
Они работали в сочетании, чтобы направить CM с прямого пути и в сторону во время чрезвычайной ситуации. Это направит CM с траектории полета взрывающейся ракеты-носителя. Это также направит CM на посадку в сторону от любого пожара на стартовой площадке, а не в ее центр.
Запуск двигателя аварийного спасения
Основной твердотопливный ракетный двигатель внутри длинной трубы с четырьмя выхлопными соплами, установленными под коническим обтекателем. Это быстро отведет КМ от аварийной ситуации при запуске.
Двигатель сброса башни
Меньший твердотопливный двигатель с двумя выхлопными соплами, установленный в трубе над двигателем аварийного покидания. Это привело к сбросу всей системы аварийного покидания после того, как она стала не нужна, где-то после зажигания второй ступени.
Башня аварийного спасения
Ферменный каркас из труб, который крепил обтекатель двигателя эвакуации к ЦМ.
Увеличить защитный чехол
Полая коническая конструкция из стекловолокна, защищающая парашютный отсек CM и обеспечивающая гладкое аэродинамическое покрытие над стыковочным туннелем и зондом. После того, как во время ранних летных испытаний LES была обнаружена эрозия пилотских окон от выхлопа двигателя эвакуации, была добавлена ​​кормовая защитная крышка, окружающая всю верхнюю поверхность CM.

Технические характеристики

Прервать тесты

Текущее местоположение космических аппаратов

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 .

Ссылки

  1. ^ В беспилотном полете лунного модуля «Аполлон-5» командно-модульный модуль не использовался , а вместо него к верхней части SLA был прикреплен аэродинамический носовой обтекатель.
  2. ^ NASA.gov
  3. ^ Launius, Roger D. "Moonport, Ch20-3". Архивировано из оригинала 14 июля 2019 г. Получено 11 октября 2016 г.
  4. ^ "Тест системы аварийного прекращения запуска Apollo" на YouTube
  5. ^ "Apollo 16 Flight Journal: Day 1 Part One". Архивировано из оригинала 2 июля 2013 года . Получено 11 октября 2016 года .
  6. ^ NASA.gov

Внешние ссылки