Иван Шунейко - Пилотируемые полеты на Луну

Астронавты сбросили взлетную ступень раньше расчетного времени, так как услышали шум в туннеле и в верхней части ступени.

Рис. 43.15. Выход на траекторию возвращения к Земле (ЖРД включен на 149 сек, когда корабль был за диском Луны, приращение скорости полета 1003 м/сек)

Выход на траекторию возвращения к Земле

М. Коллинз включил ЖРД служебного отсека в To +135 ч 25 мин, когда корабль Apollo-11 находился за Луной; ЖРД проработал 149 сек, сообщил приращение скорости 1003 м/сек и перевел корабль на траекторию возвращения к Земле продолжительностью 59,5 ч (рис. 43.15).

Вход в атмосферу и посадка на Землю

24 июля корабль Apollo-11 приблизился к Земле, в To +194 ч 48 мин командный отсек отделился от служебного отсека и через 15 мин вошел в атмосферу Земли на высоте 122 км со скоростью 11 025,5 м/сек на расстоянии 2380 км от расчетной точки посадки.

Главные парашюты открылись в To +195 ч 11 мин, командный отсек произвел посадку в Тихом океане юго-западнее Гавайский о-вов в To +195 ч 17 мин 53 сек на 1 мин 12 сек раньше времени, предусмотренного планом полета (рис. 43.16; 43.17; 43.18.). [17.]

Рис. 43.16. Ориентация командного отсека корабля Apollo при входе в атмосферу, процесс раскрытия парашютов и посадка в Тихом океане

Рис. 43.17. Траектория входа в атмосферу командного отсека корабля Apollo-11 (отметки времени через 1/2 мин)

Рис. 43.18 Место посадки командного отсека корабля Apollo-11

Таблица 24

Номинальная программа и фактическое выполнение главных этапов полета Apollo-11 дана в табл. 24.

4.4. Полеты на Луну кораблей Apollo-12, 13, 14, 15, 16 и 17

Apollo-12

14 ноября 1969 г. в 16 ч 22 мин по Гринвичу стартовала ракета-носитель Saturn V и корабль Apollo-12 с экипажем в составе: Чарльз Конрад (командир корабля), Ричард Гордон (пилот командного отсека) и Алан Бин (пилот лунного корабля).

1. В качестве основной задачи управления и навигации в полете Apollo-12 было осуществление точной посадки лунного корабля в заданную расчетную точку на поверхности Луны с координатами 2°56' ю. ш., 23°27' з. д. (участок посадки № 7; место, где находится Surveyor юго-восточнее кратера Лансберг и северо-западнее кратера Фра Мауро в Океане Бурь). С этой целью были проведены подробные исследования посадки на Луну Apollo-11 и установлено, что небольшие, но накапливающиеся движения лунного корабля привели к изменению первоначально известной орбиты перед запуском ЖРД посадочной ступени. Это было причиной посадки Apollo-11 с ошибкой по дальности 7 км и по боковому отклонению около 1200 м. Изучались вентиляционные характеристики корабля Apollo, вследствие которых появляются небольшие моменты тяги. Отверстия, сбрасывающие газ из системы охлаждения электронного оборудования, были снабжены экранами, пропускавшими часть газа, а часть ударялась об экран. Такая система должна была свести на нет действие сил вентиляционной системы. Однако, конфигурация экранов была недостаточно эффективной и возникал импульс тяги, по подсчетам равный 0,091 кг.ч. Конструкция деталей корабля Apollo-12 была изменена, чтобы исключить появление даже небольших импульсов тяги.

Для обеспечения точной посадки лунного корабля впервые в полете Apollo-12 был применен наземный блок обработки информации.

На лунном корабле имеется основная система управления и навигации и аварийная система управления, являющаяся резервной по отношению к основной системе. В полете данные от этих двух источников информации сравниваются и в нормальных условиях находятся в близком соответствии один к другому. Если возникает большое расхождение между показателями двух систем, возникает проблема выявления неисправной системы. Она может быть решена только с помощью третьего, независимого источника информации о состоянии лунного корабля. Таким источником могут служить данные слежения за лунным кораблем в S-диапазоне. Данные слежения включают совокупность допплеровских измерений от трех-четырех наземных станций слежения и выдают скорость изменения дальности вдоль каждой линии визирования от наземной станции к лунному кораблю. После интегрирования они дают изменение дальности. Допплеровские измерения весьма точны. Хотя расстояние между Землей и Луной большое, с. к. о. случайной ошибки измерения дальности всего около 0,2 cм. Систематическая ошибка по скорости, обусловленная дрейфом осцилляторов на станциях слежения, не превосходит 0,003 м/сек. Из-за, того, что расстояния от станции до лунного корабля значительно превосходят удаление одной станции от другой, точность определения нормальных составляющих скорости, получаемых непосредственно из допплеровских измерений, значительно ниже. Для получения требуемой точности по всем составляющим вектора скорости лунного корабля в наземном блоке обработки информации был применен дискретный фильтр Калмана.

Наземный блок обработки информации использовался для компенсации ошибки оценки продольной составляющей положения лунного корабля. В полете Apollo-12 по данным, полученным в течение 5 мин, предшествующих моменту начала активного участка спуска лунного корабля, с помощью основной системы управления и навигации и наземного блока обработки информации оценки ошибки измерения дальности составила +1300 м. Эта величина была сообщена по радио экипажу лунного корабля через 2 мин после начала спуска и введена в основную систему управления и навигации для изменения хранящейся в запоминающем устройстве информации о положении цели, чтобы избежать промаха. В результате такой коррекции полета лунного корабля, Apollo-12 удалось посадить очень близко к КА Surveyor.

2. Сбор 50 кг образцов лунного грунта.

3. Установку на поверхности Луны научных приборов общим весом около 77 кг: трехосевого магнитометра, ионного детектора, ионизационного манометра для регистрации лунной атмосферы или газовых выделений из недр Луны, спектрометра частиц в солнечном ветре, пассивного сейсмометра. Кроме перечисленных приборов в состав комплекта научного оборудования входит телеметрическая система для передачи данных на Землю и радиоизотопный термоэлектрический генератор SNAP-27 для питания приборов энергией в течение 1,5 лет.

4. Демонтаж с КА Surveyor-3 телекамеры, куска стеклянной облицовки, куска кабеля, алюминиевой трубки с микроорганизмами.

5. Сброс взлетной ступени после ее встречи и стыковки с основным блоком на поверхность Луны примерно в 30 км от пассивного сейсмометра. Зарегистрированный сигнал будет использоваться в качестве эталонного при анализе колебаний лунной поверхности.

6. Фотографирование участков поверхности Луны с орбиты ИСЛ для выбора мест посадки последующих кораблей Apollo.

Общая продолжительность полета по программе 244 ч 35 мин.

Эти данные могут использоваться при всех анализах весов Saturn V.

Ракета-носитель Saturn V Apollo-12, в основном такая же, как и ракета-носитель Apollo-11, имела измененную регулировку расхода топлива. У ЖРД F-1 расход топлива был доведен до 13 031,26 кг/сек, что обеспечило увеличение тяги двигательной установки на взлете до 3 459 663,74 кг и на высоте, перед выключением центрального ЖРД, до 4 105 087 кг; тяга двигательной установки ступени S-II увеличена с 499 915 до 527 262 кг; тяга ЖРД S-IVB увеличена с 80 350 до 94 200 кг.

При подготовке к старту в момент времени To -17 ч была обнаружена утечка из бака жидкого водорода, питающего водородо-кислородные топливные элементы служебного отсека. Аналогичный топливный бак был снят с корабля Apollo-13 и поставлен вместо дефектного на корабль Apollo-12. Эта неисправность не потребовала отсрочки старта.

Непосредственно перед стартом условия погоды на м. Кеннеди были крайне неблагоприятными и имелись основания на отсрочку старта. Однако, отсчет времени продолжался и окончательное разрешение на старт было выдано в To -13 мин. директором старта Вальтом Каприян, занимавшим эту должность впервые.

В этот момент скорость ветра у Земли составляла 26 м/сек и был сильный ливень; стояла разорванная грозовая облачность с нижним краем 250…300 м и верхним краем облаков до 3000…6500 м над побережьем. Старт был дан в расчетное время. Как только ракета стала подниматься, дождь усилился и через 15 сек ракета скрылась в облаках.

На 36,5-й сек полета в ракету ударила молния, грозовой разряд из облачности прошел через ракету на Землю, и произвел аварию в электросети. Выключились 3 топливных элемента служебного отсека; в командном отсеке погас свет, включились аварийные сигналы и многие сигнальные лампы, отказало большинство измерительных приборов. Было зарегистрировано прекращение телеметрической связи с кораблем. Второй грозовой разряд произошел через 13,5 сек после первого. Отказала гиростабилизированная платформа управления полетом ракеты и далее должен был произойти автоматический аварийный сброс командного отсека.