Иван Шунейко - Пилотируемые полеты на Луну

Расчетное место посадки лунного корабля Apollo-15 26°04'54" с. ш., 3°39'30" в. д. называется Handley-Apennine находится в 743 км севернее лунного экватора вблизи самого высокого на видимой стороне Луны горного массива Apennine, пики которого поднимаются на высоту 3,7 км.

Скотт и Ирвин доедут на луноходе до подножия Apennine, соберут образцы горных пород и почвы, которые, по-видимому, содержат смесь лунной коры, существовавшей до образования гор, вероятно, происшедших от удара метеорита, а также образцы горных пород, выброшенные из глубин на поверхность Луны при ударе метеорита, образовавшего огромный бассейн Imbrium.

Общая продолжительность полета по программе 295 ч 12 мин.

В отсеке № 1 посадочной ступени лунного корабля Apollo-15 в сложенном виде упакован луноход (рис. 44.1). Вес его на Земле 218 кг, он рассчитан на полезную нагрузку 485 кг. Длина лунохода 3,05 м, ширина рамы 1,85 м, база 2,3 м. Максимальная скорость лунохода 16 км/ч. Ободы колес шириной 23 см сплетены из оцинкованной рояльной проволоки диаметром 0,84 мм; к ободам прикреплены титановые пластинки, улучшающие сцепление с грунтом и защищающие от износа проволочный обод. Колеса снабжены амортизаторами, рассчитанными на преодоление препятствий высотой 25 см при скорости 8…12 км/ч.

Все 4 колеса – ведущие; в ступице каждого колеса смонтирован электродвигатель сериесного типа постоянного тока мощностью 0,25 л. с. и механизм – редуктор с передаточным отношением 80 : 1. При выходе электродвигателя из строя каждое колесо может быть переведено на свободный ход. Помимо электродвигателей в ступицах колес на луноходе установлены передний и задний электродвигатели для независимого управления поворотом передних и задних колес; эти электродвигатели мощностью 0,1 л. с. снабжены редукторами с передаточным отношением 257:1. Луноход имеет 2 серебряно-цинковых аккумулятора емкостью по 120 а.ч и напряжением 366 в, обеспечивающих максимальную дальность пробега по Луне 92 км.

Управление луноходом осуществляется Т-образной рукояткой, установленной между сиденьями астронавтов. Повороты рукоятки управляют движением лунохода по курсу. Отклонение второй рукоятки «вперед» – увеличивает, «назад» – уменьшает скорость хода.

Рис. 44.1 (а). Луноход

Луноход оснащен телевизионной камерой, кинокамерой, антеннами для связи с Землей, навигационной системой, указывающей скорость, курс, дальность до лунного корабля, пройденное расстояние.

Луноход изготовлен фирмой Boeing. Затраты на изготовление семи экспериментальных и трех летных образцов лунохода составляют 38 млн. долл., вдвое больше первоначально намеченной суммы.

Для экипажа корабля Apollo-15 фирма International Latex Corp. (США) изготовила новые скафандры марки А72-В (рис. 44.2). Этот скафандр обладает большей подвижностью рук и ног, а также в области шеи, плечевого пояса и талии; он более комфортабелен и его можно быстрее надеть (за 15…20 мин). Скафандр состоит из двух оболочек гермокостюма и наружной оболочки. Гермокостюм в области шеи, талии, на сгибах рук и ног выполнен в виде витков-спиралей, тросовые ограничители поперек груди и спины сохраняют при наддуве гермокостюма его форму и облегчают движения астронавта. Перед выходом на поверхность Луны сверху гермокостюма одевается белая противометеорная и теплозащитная многослойная тканевая оболочка.

Рис.44.1(б) Подготовка к поездке на Луноходе.

Рис. 44.2 Новый скафандр марки А-72-В.

Изменения, внесенные в конструкцию лунного корабля, установка дополнительного пятого аккумулятора, увеличение oбъема топливных баков и запаса топлива, подвеска лунохода привели к увеличению веса на 1120 кг

Увеличение веса основного блока составляет 1200 кг, складывается из дополнительного научного оборудования – 444 кг, увеличение веса конструкции, энергоустановки и управления 756 кг.

Общие затраты на изготовление космической системы научного оборудования и обеспечения полета корабля Apollo-15 составили 445 млн. долл.

Расчетная программа основных этапов полета Apollo-15 приведена в табл. 27

Таблица 27

Старт ракеты-носителя Saturn V с кораблем Apollo-15 произведен почти точно по расписанию с задержкой на 187 м сек. Центральный ЖРД F-1 ступени S-IC проработал 2 мин 15,7 сек, на 0,2 сек меньше запланированного времени. Четыре наружных ЖРД проработали 2 мин 38,8 сек. Центральный ЖРД J-2 второй ступени ракеты проработал номинальное время 4 мин 57,6 сек. Четыре наружных ЖРД проработали 6 мин 26,6 сек, меньше расчетного времени на 1,6 сек. ЖРД третьей ступени S-IVB проработал 2 мин 24,9 сек вместо расчетного времени 2 мин 28,5 сек.

Корабль Apollo-15 вышел на эллиптическую орбиту ожидания 170/173 км. После выхода на траекторию полета к Луне и отделения корабля Apollo-15 от третьей ступени ракеты-носителя были включены ЖРД реактивной системы управления и обеспечили его уход от ступени S-IVB. В момент времени To +5 ч 45 мин ( To – время старта) по команде с Земли третья ступень ракеты произвела маневр, направляющий траекторию к столкновению с Луной. Удар при падении ступени на Луну, эквивалентен взрыву 11 т тротила. Сейсмические колебания регистрируются в Океане Бурь и в районе кратера Фра Мауро сейсмометрами установленными астронавтами кораблей Apollo-12 и Apollo-14.

После отделения корабля Apollo от ступени S-IVB индикатор на пульте управления астронавтов показывал, что реле, управляющее приводами открытия и закрытия топливных клапанов группы «А» ЖРД служебного отсека, находится в положении запуска двигателя, что указывало на короткое замыкание в цепи, так как система была выключена. На Земле были приняты срочные меры к выяснению причин короткого замыкания. Астронавт Гордон, летавший на корабле Apollo-12, промоделировал создавшуюся ситуацию на имитаторе. Специалисты фирмы North American Rockwell на заводе в Дауне, где изготовляются основные блоки корабля Apollo, произвели исследования на одном из образцов основного блока.

В нормальных условиях включение ЖРД служебного отсека производится по команде цифрового автопилота двумя дублирующими группами «А» и «Б», реле и топливных клапанов. В аварийных условиях достаточно, чтобы сработала одна группа «А» или «Б». При этом тяга ЖРД будет меньше и для сообщения кораблю того же импульса двигатель должен проработать дольше. Однако по утвержденной инструкции лунный корабль не должен отделяться от основного блока с целью посадки на Луну в случае отказа одной из систем запуска ЖРД служебного отсека, так как уменьшается надежность.

В этом случае корабль Apollo для проведения научных исследований выводится на орбиту ИСЛ. Двигательная установка посадочной ступени лунного корабля используется как резервная и выведет корабль на траекторию возвращения к Земле, если полностью откажет ЖРД служебного отсека.

Если из-за короткого замыкания в реле группы «А» топливные клапаны действительно находятся в открытом состоянии, то при управлении маневром с помощью цифрового автопилота ЖРД включится несколько раньше и импульс будет больше расчетного. Чтобы предотвратить нерасчетный импульс, было решено включать ЖРД вручную, Процедура включения была отработана на Земле и передана соответствующая инструкция экипажу корабля Apollo-15.

В момент времени To +28 ч 40 мин на расстояния 200 000 км от Земли была произведена коррекция траектории. ЖРД, включенный вручную, сработал нормально. Это показало, что в группе «А» клапаны и переключатели, связанные-с ними непосредственно, работают нормально, а неполадка возникла в реле, связанном с индикатором на пульте управления. Тем не менее при всех последующих включениях ЖРД служебного отсека решили использовать только клапана группы «В», управляемые цифровым автопилотом.

Исключение решено было сделать только в двух случаях, когда требуется большой импульс: при переходе с траектории полета к Луне на селеноцентрическую орбиту и при переходе с этой орбиты на траекторию возвращения к Земле.

В этих случаях должны были включаться клапаны обеих групп «А» и «В», причем группа «В» управляется цифровым автопилотом, а группа «А» вручную, а выключаться эта группа должна несколько раньше, чтобы цифровой автопилот мог обеспечить заданный импульс, рассчитывая момент выключения группы «В».

Коррекция траектории в To +28 ч 40 мин выполненная экипажем вручную включавшим ЖРД служебного отсека точно на 0,7 сек, обеспечила прирощение скорости корабля на 1,5 м/сек и была достигнута требуемая точность в пределах 0,15 м/сек. Центр управления полетом сообщил астронавтам, что маневр ими произведен вручную великолепно. В To +33 ч 50 мин, когда корабль Apollo-15 находился на расстоянии ~ 240 000 км от Земли, астронавты Скотт и Ирвин перешли в лунный корабль для проверки бортовых систем и радиооборудования. Бортовые системы работали исправно, только разбилась стеклянная крышка на индикаторе. высоты полета над Луной.