Advanced Gemini — это ряд предложений, которые расширили бы программу Gemini за счет добавления различных миссий, включая пилотируемые полеты на околоземную орбиту , полеты вокруг Луны и высадку на Луну . «Джемини» была второй программой космических полетов с экипажем, проводимой НАСА , и состояла из двухместного космического корабля, способного маневрировать на орбите, стыковаться с беспилотными космическими кораблями, такими как Agena Target Vehicles , и позволяла экипажу выполнять привязанные действия в открытом космосе .
Для миссий Advanced Gemini рассматривался ряд применений, включая военные полеты, доставку экипажа космической станции и материально-технического снабжения, а также полеты на Луну. Предложения Лунной компании варьировались от повторного использования стыковочных систем, разработанных для целевого корабля «Аджена», на более мощных верхних ступенях, таких как «Кентавр» , которые могли бы доставить космический корабль на Луну , до полной модификации «Джемини», позволяющей ему приземлиться на поверхность Луны. Его применение могло варьироваться от облета Луны с экипажем до того, как «Аполлон» был готов, до предоставления убежищ или спасения застрявших экипажей «Аполлона» или даже замены программы «Аполлон».
В некоторых предложениях Advanced Gemini использовался готовый космический корабль Gemini, не модифицированный по сравнению с исходной программой, в то время как другие включали модификации, позволяющие космическому кораблю перевозить больше экипажа, стыковаться с космическими станциями, посещать Луну и выполнять другие задачи миссии. . Другие рассматриваемые модификации включали добавление к космическому кораблю крыльев или парашюта , чтобы он мог совершать горизонтальную посадку.
«Джемини» была второй американской программой пилотируемого орбитального космического полета после «Меркурия» . Он был предназначен для демонстрации технологий и методов, необходимых для программы «Аполлон» , таких как выходы в открытый космос , сближение и стыковка, маневрирование на орбите и длительный полет. [1]
Космический корабль «Джемини» , построенный компанией «Макдоннелл Эйркрафт» , был создан на основе более раннего космического корабля «Меркурий» , но модифицирован для размещения двух астронавтов . [1] Он также был оснащен более крупным модулем оборудования, что позволяло ему выполнять более длительные миссии и маневрировать на орбите. Он был запущен ракетой Titan II , летевшей со стартового комплекса 19 на базе ВВС на мысе Канаверал . [2] Всего было запущено двенадцать миссий, десять из которых были с экипажем. После двух беспилотных испытательных полетов 23 марта 1965 года был запущен первый полет с экипажем, «Джемини-3». Программа завершилась 15 ноября 1966 года успешным возвращением «Джемини-12» . [1]
Для космического корабля «Джемини» предусматривалось множество других применений на различных этапах до, в течение и после двух лет, в течение которых НАСА использовало его для пилотируемых космических полетов. [3] [4] Хотя ни одно из этих предложений так и не было реализовано, многие из них рассматривались серьезно, а в некоторых случаях летное оборудование было построено до отмены. В случае с Пилотируемой орбитальной лабораторией космический корабль «Джемини» был запущен в суборбитальный демонстрационный полет в поддержку программы. [5] В некоторых случаях технологии, разработанные в программе Advanced Gemini, были реинтегрированы в другие программы, например, компоненты Titan IIIM , который должен был запустить MOL, использовались для модернизации других ракет Titan. [6]
ВВС США намеревались использовать космический корабль «Джемини» для перевозки астронавтов на предполагаемые космические станции , в Пилотируемую орбитальную систему развития , а затем и в Пилотируемую орбитальную лабораторию (MOL). [5] Эти станции должны были быть запущены ракетами Titan IIIM с космическим кораблем Gemini наверху, что устраняло бы необходимость в маневрах сближения и стыковки. Для этого в капсулу «Джемини» было внесено несколько модификаций, в том числе установлен люк в тепловом экране для доступа на космическую станцию. [5]
Чтобы дать астронавтам опыт до начала этих программ, была предложена программа Blue Gemini , в рамках которой астронавты ВВС США летали в миссиях НАСА, чтобы отрабатывать различные методы, необходимые для их собственных миссий. [1] Сначала это были бы совместные миссии НАСА и ВВС США: две миссии с экипажами, состоящими из одного астронавта из НАСА и одна из ВВС США, а затем две миссии с экипажами, состоящими только из ВВС США, но выполняющими миссии. для НАСА. После этих полетов ВВС США выполнили бы ряд собственных вылетов. Во-первых, он должен был выполнить миссию по сближению и стыковке Аджены с участием двух человек , а затем две миссии по научным или технологическим исследованиям с участием одного человека. [7] Другие предложенные миссии включали испытания мобильного модуля астронавтов, который был разработан для помощи при выходе в открытый космос, инерциальных навигационных системах и управлении радиолокационной системой визуализации . [7]
Запуски MOL должны были проводиться со стартового комплекса 40 на базе ВВС на мысе Канаверал и с космического стартового комплекса 6 на базе ВВС Ванденберг . В 1966 году был запущен испытательный полет LC-40 с использованием Titan IIIC . Он состоял из космического корабля «Джемини B» , построенного на базе космического корабля, использовавшегося для испытательного полета «Джемини-2» , на вершине OPS 0855 , стандартной космической станции MOL. «Джемини Б» был выпущен на суборбитальную траекторию и спустился на Землю, чтобы проверить модификации, внесенные в тепловой экран, и убедиться, что люк доступа не повлияет на его характеристики. OPS 0855 продолжил полет на орбиту. На ранних станциях MOL работал только один экипаж, запущенный вместе со станцией. Более поздние станции должны были быть спроектированы для пополнения запасов и поддержки нескольких экипажей, доставляемых дополнительными космическими кораблями «Джемини» или их производными.
Программа MOL была отменена 10 июня 1969 года в пользу беспилотных разведывательных спутников. [8] Некоторые системы, разработанные для программы, позже использовались в беспилотных миссиях, а разрабатываемые скафандры были переданы НАСА. [8] Ракета Титан IIIM, которая должна была запустить MOL, так и не полетела, однако некоторые из встроенных в нее модернизаций позже были использованы для модернизации других ракет Титан — удлинённые первая и вторая ступени стали Титаном 34 , который использовался в качестве ядро некоторых более поздних полетов Titan IIIB и Titan 34D . Семисегментные твердотопливные ракетные ускорители позже были установлены на Титане IV -А. [6]
Несколько космических кораблей Gemini Ferry предлагалось обеспечить транспортировку экипажей и грузов к космическим станциям НАСА и ВВС США на низкой околоземной орбите. НАСА заключило контракт с Макдоннеллом на исследование того, какие модификации потребуются, чтобы космический корабль «Джемини» мог поддерживать это. Было предусмотрено три космических корабля; космический корабль для перевозки экипажа на станции, космический корабль с грузовым модулем для доставки экипажа и груза, а также специальный беспилотный космический корабль для пополнения запасов станции каждые три-четыре месяца. [9]
Исследования были направлены на минимизацию необходимых модификаций космического корабля «Джемини». Были рассмотрены три способа стыковки. Первым было использование существующей стыковочной системы, использовавшейся в миссиях «Джемини-Агена». Это позволило бы выполнить миссию с небольшой модификацией космического корабля «Джемини», однако перемещение экипажа могло быть осуществлено только посредством выхода в открытый космос (EVA). [9] Изменения, которые потребовались бы, включали усиление носовой части, установку двух твердотопливных ракет для разделения, добавление необходимого оборудования для выхода в открытый космос и обеспечение условий для полета на станцию и обратно. Число ретро-ракет могло бы быть увеличено с четырех до шести. [9] Второй метод предусматривал стыковку космического корабля таким же образом, но после стыковки космический корабль разворачивался и прикреплялся к боковой стороне космической станции. Затем над люками «Джемини» должен был быть проложен туннель, позволяющий экипажу перейти на станцию без выхода в открытый космос. Потребовались бы некоторые модификации люков. [9] Последний предложенный метод стыковки заключался в использовании порта, установленного в задней части модуля оборудования, что позволило бы экипажу переходить непосредственно между космическим кораблем и космической станцией через стыковочный порт. [9]
Был предложен модифицированный вариант космического корабля, который включал бы грузовой модуль, прикрепленный к задней части модифицированного модуля оборудования. [10] Космический корабль должен был приблизиться к станции и пристыковаться назад, используя порт в задней части грузового модуля. Если бы для самого «Джемини» использовалась одна из конфигураций передней стыковки, стыковка управлялась бы дистанционно со станции, при этом «Джемини» затем отделился бы от грузового модуля и облетел вокруг станции, чтобы нормально стыковаться в другом порту. [9] «Джемини», стыкующийся сзади, просто остался бы прикрепленным к грузовому модулю, а экипаж поднялся бы на станцию через него. Его стыковка должна была контролироваться собственным экипажем со станции в задней части грузового модуля. [9]
Два космических корабля на базе «Джемини» рассматривались для беспилотных полетов с дозаправкой. В первом из них должен был участвовать космический корабль «Джемини», у которого были удалены все системы пилотируемого полета, входа в атмосферу и посадки. Космический корабль должен был пристыковаться через порт в передней части космического корабля. Груз должен был быть передан через носовую часть космического корабля, где на пилотируемом корабле располагалась система ориентации при входе в атмосферу. [9] Космический корабль был оснащен жидкостным двигателем для сближения и перезагрузки космической станции. [9] Другое предложение заключалось в том, чтобы построить новый космический корабль для беспилотных миссий, но с повторным использованием как можно большего количества систем Gemini. Он имел бы большую грузоподъемность, чем урезанная версия космического корабля «Джемини». [9]
Миссии по снабжению только экипажа или только груза должны были быть запущены на борту Титана II, а Сатурн I или Сатурн IB использовались бы для объединенного экипажа и грузового космического корабля. Из-за увеличенной мощности «Сатурна I» катапультные кресла космического корабля «Джемини» не смогли бы отбросить экипаж достаточно далеко в случае взрыва, поэтому была предложена стартовая аварийно-спасательная вышка на основе той, которая использовалась на космическом корабле «Меркурий». . [9] Также предполагалось, что Titan IIIM будет использоваться для запуска более тяжелого космического корабля. [10]
Big Gemini , или Big G, вырос из предложения 1963 года под названием Gemini Transport по разработке увеличенного космического корабля Gemini с возможностью стыковки, который мог бы воспользоваться преимуществами увеличенной мощности, предлагаемой ракетами Saturn IB и Titan IIIM. [11] Он был разработан для перевозки от девяти до двенадцати астронавтов в космос и для возможности стыковки с космическими станциями для поддержки приложений Apollo и миссий MOL. Он должен был быть запущен с помощью ракеты-носителя тяжелого класса ; либо Titan IIIG , либо Saturn INT-20 , первый из которых предназначен для использования в миссиях ВВС США, а второй - для миссий НАСА. Также рассматривался вариант Titan IIIM, который мог бы запустить уменьшенную версию космического корабля из-за его меньшей мощности для пополнения запасов космических станций MOL на более позднем этапе программы. НАСА также предложило несколько вариантов Saturn IB с надежными первыми ступенями в качестве альтернативы INT-20, предлагая аналогичную грузоподъемность. [12]
Форма и масса космического корабля менялись в зависимости от ракеты, которая должна была его запустить. Версия, запущенная Сатурном, имела короткий конический грузовой модуль общей массой 47 300 кг (104 300 фунтов), тогда как версия, запущенная Титаном IIIG, имела более длинный цилиндрический модуль общей массой 59 000 кг (130 000 фунтов). [12] Версия Titan IIIM должна была быть намного короче и легче, с массой 15 600 кг (34 400 фунтов), поскольку эта ракета имела меньшую грузоподъемность, чем Titan IIIG или Saturn. [12] Вариант IIIG вмещал двенадцать членов экипажа, тогда как остальные имели максимальную вместимость девять человек. Также рассматривалось использование варианта НАСА со служебным модулем Аполлона. [12]
Оказавшись на орбите, «Большой G» должен был состыковаться с космическими станциями с помощью стыковочного зонда «Аполлон», установленного в задней части грузового модуля, который, в свою очередь, был установлен в задней части возвращаемого модуля. Сам возвращаемый модуль должен был быть увеличен для размещения более крупного экипажа, а также были включены модификации, внесенные в космический корабль для программы MOL, включая люк в тепловом экране, который использовался бы для обеспечения доступа к грузовой модуль. В случае неудачного запуска система аварийного спасения , разработанная для космического корабля «Аполлон», должна была использоваться для вывода возвращаемого модуля из ракеты.
Большой G совершил бы посадку на суше, используя парашют или параплан, чтобы направить его на взлетно-посадочную полосу или высохшее озеро, например, на базе ВВС Эдвардс . Он приземлился бы на полозьях, заимствованных у североамериканского X-15 . [12]
В ряде исследований изучалась возможность отправки космического корабля «Джемини» на окололунную траекторию. Многие из предложений, сделанных для этого, включали архитектуру двойного запуска, при которой космический корабль «Джемини» встречался с разгонным блоком на орбите. Верхние ступени, которые рассматривались, включали « Транстадия» , вторую ступень «Титана II», четыре различных типа «Кентавра» , включая вариант SV, разработанный для «Сатурна I», « Агену-D» , увеличенную «Агену» и две «Агены», горящие параллельно. [13] Для запуска верхней ступени использовался либо «Титан» , либо «Сатурн IB», а «Джемини» запускался на «Титане II», как это было в программе «Джемини».
Другие предложения включали запуск космического корабля «Джемини» на Титане IIIC и дозаправку на низкой околоземной орбите перед полетом на Луну [13] , а также архитектуру одиночного запуска с использованием трехступенчатого варианта Сатурна IB. [13]
Было предсказано, что проект «Близнецы-Кентавр» сможет совершить 72-часовой полет вокруг Луны. [13] «Кентавр» должен был совершить транслунную инъекцию перед тем, как отделиться от космического корабля «Джемини».
Были высказаны некоторые опасения, что тепловой экран космического корабля «Джемини» не смог бы защитить его во время баллистического входа в атмосферу с более высокой скоростью , связанного с траекторией, которая могла бы потребоваться. НАСА предложило использовать более толстый тепловой экран и дополнительную изоляцию для защиты космического корабля. Эта и несколько других модификаций сделали космический корабль слишком тяжелым для запуска с помощью ракеты Титан II, которая использовалась в первоначальных двенадцати миссиях «Джемини», поэтому пришлось добавить несколько твердотопливных ракетных двигателей, чтобы обеспечить возможность запуска этой дополнительной массы. [13]
Космический корабль «Джемини» должен был встретиться со сложенными верхними ступенями «Кентавр» и «Агена» на низкой околоземной орбите. [14] «Кентавр» должен был поместить «Близнецы» и «Агену» на окололунную траекторию, по которой они двигались бы, пока не достигли Луны. Затем Agena использовалась для вывода на лунную орбиту. После завершения работ на лунной орбите «Агена» снова должна была быть запущена для трансземной высадки. [14]
В этой архитектуре для запуска космического корабля «Джемини» использовался бы «Титан II», а для запуска верхних ступеней — «Сатурн IB». [14]
Использование космического корабля «Джемини» для высадки экипажа на Луну рассматривалось еще в первоначальном предложении «Меркурий Марк II», которое привело к созданию программы «Джемини». [15] Первоначальным предложением была миссия по сближению на лунной орбите с использованием космического корабля «Джемини» и легкого посадочного модуля с открытой кабиной, запускаемого ракетой «Сатурн C-3» . Это был первый случай, когда встреча на лунной орбите была предложена как часть концепции посадки на Луну. [15] Перед полетами на Луну космический корабль должен был быть испытан на низкой околоземной орбите с использованием двух запусков Титана II. Посадочный модуль, спроектированный Исследовательским центром НАСА в Лэнгли , должен был иметь массу не более 4372 килограммов (9639 фунтов). Некоторые из предложений имели массу всего 1460 кг (3220 фунтов), при этом вместо более тяжелого гиперголического топлива использовалось криогенное топливо . [15] Это предложение было призвано обеспечить более быструю и дешевую альтернативу программе «Аполлон», которая в то время предлагала посадку с прямым взлетом . [15]
Другое предложение предполагало использование Сатурна V для достижения профиля миссии с прямым восхождением. [16] Космический корабль состоял из четырех модулей. Ретроградный модуль должен был приводиться в движение двигателем RL10 и использоваться для приведения космического корабля в движение во время транслунного полета. Во время приземления он будет использоваться на начальных этапах механизированного спуска. На высоте 1800 метров (5900 футов) над поверхностью Луны RM должен был быть сброшен, а второй модуль, Терминальный посадочный модуль, выполнил бы окончательный спуск. [16] После приземления космический корабль оставался на Луне в течение дня, прежде чем его отправили обратно на Землю. Запуск с поверхности Луны и трансземную высадку должен был осуществляться Служебным модулем, который также содержал бы компоненты системы жизнеобеспечения, и другие системы, расположенные в Аппаратном модуле космического корабля "Джемини" на околоземной орбите. Модуль входа в атмосферу был основан на капсуле «Джемини», но должен был быть модифицирован, чтобы позволить ему войти в атмосферу с более высокой скоростью, которая потребовалась бы для полета на Луну. [16] Менеджеры и инженеры НАСА, которые все еще выступали за профиль миссии прямого восхождения, считали это последней попыткой и должны были быть дешевле, быстрее и безопаснее, чем метод сближения Аполлона на лунной орбите. [16]
Из-за рисков, связанных с высадкой на Луну, было предложено использовать несколько спасательных космических кораблей, которые позволят экипажу миссии «Аполлон» безопасно вернуться на Землю в случае возникновения проблемы. Многие из этих проектов были основаны на космическом корабле «Джемини». [17]
Одним из таких предложений был лунный орбитальный спасательный аппарат «Джемини», который был разработан для спасения экипажа космического корабля «Аполлон», застрявшего на орбите Луны. Предполагалось использовать удлиненный модуль спуска для размещения трех астронавтов, которые должны были находиться на борту «Аполлона». [18] Это могло быть прикреплено к модифицированному модулю оборудования. Модуль оборудования содержал двигатели, которые будут использоваться для вывода на лунную орбиту и трансземного вылета, а также оборудование жизнеобеспечения, позволяющее поддерживать жизнь экипажа до тех пор, пока они не вернутся на Землю. [18] Запуск и транслунная инъекция должны были быть выполнены с помощью корабля «Сатурн-5». Как только космический корабль вышел на лунную орбиту, экипаж «Аполлона» поднялся бы на него с помощью выхода в открытый космос. [18]
Еще один предлагаемый космический корабль, «Джемини» (Gemini Lunar Surface Survival Shelter), был спроектирован для отправки на Луну перед миссией «Аполлон». Он приземлился бы недалеко от запланированного места посадки Аполлона, и если бы ступень подъема лунного модуля Аполлона не загорелась, экипаж выполнил бы выход в открытый космос для перехода на LSSS. [19] Укрытие не было предназначено для повторного взлета после приземления, поэтому затем была отправлена LSRS или другая миссия Аполлона для сбора экипажа, в то время как пилот командного модуля первоначальной миссии Аполлона вернулся бы на Землю один на борту своего космического корабля. . [19] Он состоял из возвращаемого модуля «Джемини», в котором должны были разместиться астронавты в ожидании спасения, и спускаемой ступени, содержащей системы жизнеобеспечения, расходные материалы, а также двигатель и топливо, используемые для посадки космического корабля. [19]
Космический корабль спасения на поверхности Луны «Джемини» [17] предназначался для выполнения миссии прямого подъема, запущенной с помощью корабля «Сатурн V». Ступени спуска, построенные либо из спускаемой ступени лунного модуля «Аполлон» , либо из служебного модуля «Аполлон» , могли бы уменьшить скорость космического корабля при его приближении к Луне. В одной конфигурации использовались два служебных модуля и одна ступень спуска LEM, при этом ступень спуска LEM выполняла окончательную посадку, а затем повторно использовалась для подъема с поверхности Луны и трансземной инъекции. [17] Другая конфигурация использовала три ступени спуска LEM: вторая использовалась для посадки, а третья — для подъема и TEI. [17] LSRS должен был приземлиться недалеко от лунного модуля «Аполлон» на Луне, и экипаж «Аполлона» перешел бы к нему посредством выхода в открытый космос. [17]
После пожара на «Аполлоне-1» в январе 1967 года НАСА провело проверку безопасности программы «Аполлон». В ответ на этот обзор Макдоннелл предложил «Универсальную лунную спасательную машину» - переупакованную версию лунного спасательного космического корабля с увеличенной капсулой, чтобы освободить место для трех спасаемых астронавтов. Он был предназначен для спасения экипажа Аполлона практически в любой момент его пребывания на Луне в случае возникновения аномалии. [17] Некоторые конструкции ULRV включали пять посадочных мест, и два астронавта пилотировали его на Луну. [17] Предложение было рассмотрено, но отклонено из-за отсутствия средств. [17]
Рассматривался ряд других вариантов применения космического корабля «Джемини».
Пилотируемый орбитальный телескоп представлял собой пилотируемый космический корабль для астрономических или солнечных наблюдений. [20] Он должен был использовать более крупный возвращаемый модуль, который также был предложен для космического корабля Big Gemini, и запускался бы на Saturn IB. [21] Увеличенный возвращаемый модуль также рассматривался для предложенного в то же время космического корабля, который будет использоваться для спасения экипажей космических кораблей, застрявших на низкой околоземной орбите. Он должен был стартовать на вершине Титана IIIC, а на орбите он должен был маневрировать с помощью Transtage, встроенного в модуль оборудования. Капсула большего размера должна была использоваться для размещения экипажа космического корабля, нуждавшегося в спасении. [22]
Другая предложенная миссия предполагала встречу космического корабля «Джемини» со спутником «Пегас» на низкой околоземной орбите. Космический корабль должен был быть запущен либо непосредственно на орбиту для встречи с «Пегасом», либо на более низкую орбиту, а затем состыковаться с «Адженой» и использовать ее для поднятия своей орбиты. «Джемини» должен был облететь «Пегас», а затем один из членов экипажа должен был выйти в открытый космос, чтобы забрать часть одной из панелей обнаружения микрометеороидов космического корабля. [23] Эта миссия должна была использоваться для доказательства того, что сближение может быть достигнуто с любым космическим кораблем, для сбора данных о воздействии на спутник микрометеороидов — подтверждающих данные о том, что спутник вернулся сам, а также для демонстрации технологии военных полетов для проверки враждебных спутников. . [23]
Было предложено несколько миссий для демонстрации методов посадки космического корабля «Джемини» на землю. Первоначально космический корабль был спроектирован для приземления с использованием гибкого крыла Рогалло и набора лыж или колес, однако от этого отказались в пользу приводнения под парашютами из-за задержек в разработке и неудач во время испытаний. [25] [26] Поскольку предполагаемый космический корабль Big Gemini приземлился бы таким образом, McDonnell Aircraft попросила НАСА рассмотреть возможность полета стандартного космического корабля Gemini с парапланом, чтобы протестировать систему, прежде чем она потребуется в эксплуатации. [27]
Другой альтернативной концепцией посадки стало предложение ВВС США прикрепить к космическому кораблю крылья. [28] Это предложение возникло вскоре после отмены X-20 Dyna-Soar , и предполагалось, что космический корабль Gemini будет прикреплен к набору крыльев, разработанных в ходе программы ASSET . [28] Он был бы запущен ракетой Титан II и не смог бы маневрировать на орбите. Другое предложение предусматривало запуск космического корабля с помощью Титана IIIA или IIIC с использованием Transtage для маневрирования. После завершения миссии космический корабль должен был быть уведен с орбиты с помощью пяти твердотопливных двигателей . [28]
Были также предложения использовать космический корабль «Джемини» для проведения длительных полетов к небольшим специально построенным космическим станциям на низкой околоземной орбите. Одно из предложений предусматривало создание космической станции на базе Аджены, которая должна была использоваться для обеспечения движения и управления ориентацией станции. Герметичный модуль между «Адженой» и стыковочным адаптером должен был использоваться экипажем для размещения и проведения экспериментов. Экипаж должен был подняться на борт «Агены» через надувной туннель между люками и шлюзовой камерой. [29] Космический корабль «Пекан» представлял собой аналогичное предложение. [30]
