Были ли американцы на Луне? Опрос

3.3. Наземная сеть NASA дальней космической радиосвязи и слежения за пилотируемыми кораблями

Наземная сеть дальней космической радиосвязи NASA с пилотируемыми кораблями впервые проверялась на дальность до Луны в полете Apollo-8 в декабре 1968 г. (см. рис. 33.1).
Сеть связи использует 2 ИСЗ на стационарных орбитах, 17 наземных станций, 4 морских судна с радиооборудованием, от 6 до 8 специально оборудованных самолетов для наблюдения за полетом корабля и выполнения большого объема работы по связи, телевидению и телеметрии.
Сеть спроектирована для обеспечения непрерывной связи космонавтов с Землей от старта в процессе всего полета к Луне и до посадки.

Рис. 33.1. Наземная сеть дальней космической радиосвязи NASA с пилотируемыми кораблями.

Она поддерживает тесный контакт наземного контрольного центра с кораблем Apollo и астронавтами в процессе всего полета, за исключением приблизительно 45 мин, когда Apollo, двигаясь по орбите ИСЛ, находится за Луной.
Связь с Apollo делится на 2 этапа: на первом этапе во время старта и полета по орбите ИСЗ сеть связи использует цепь станций, оборудованных 9-м антеннами; на втором этапе, когда Apollo удалится от Земли более чем на 18 000 км, связь осуществляется более мощными и более точными антеннами диаметром 26 м и 46 м.
В зависимости от азимута старта, Apollo начинает работать со станциями с 9-м антеннами на о. Меритт, Багамских о-вах, Бермудах, корабле «Авангард», Канарских о-вах, в Карнарвоне (Австралия), Гавайских о-вах, втором корабле слежения, Гуаме, Мексике и Корпус Кристи (шт. Техас).
Для выхода на траекторию полета к Луне Центр управления полетом посылает сигнал через одну из наземных станций или через один из кораблей слежения в Тихом океане. Когда Apollo возьмет курс на Луну, работа ЖРД отслеживается кораблем и самолетами. Самолеты осуществляют релейную связь для передачи голоса астронавтов и другой информации в Хьюстон.
Когда Apollo достигнет высоты 18 000 км, слежение осуществляется антеннами, диаметром 46 м, которые установлены на земном шаре через 120°—вблизи Мадрида (Испания), в Голдстоуне (Калифорния) и Канберре (Австралия). При таком расположении по крайней мере одна антенна все время в поле обзора имеет Луну.
Принятая информация передается сетью связи NASA – наземными линиями, подводными кабелями, радиостанциями и спутниками связи в Хьюстон, подается в ЭЦВМ и отображается на экране, например на экране изображается точное положение корабля на большой карте или сигнализируется красным светом, требующим от контрольного центра принятия мер, падение мощности и другие неполадки в системах Apollo.
Данные, передаваемые наземными станциями, сообщают необходимую информацию для осуществления маневров на среднем участке траектории полета, обеспечивающих точную траекторию облета Луны.
Когда Apollo находится вблизи Луны, передается величина необходимого тормозного импульса для вывода Apollo на траекторию ИСЛ.
После отделения лунного корабля от основного блока и выхода на другую орбиту сеть связи следит за обоими аппаратами, одновременно обеспечивая 2-стороннюю связь с Землей и прием телеметрии.
Слежение и обмен информацией между Землей и двумя аппаратами помогает в осуществлении встречи и стыковки.
Обмен информацией используется также для расчета времени и продолжительности работы ЖРД служебного отсека, для коррекции траектории перед входом в атмосферу и посадкой в расчетную точку.
В полетах Apollo используются 2 связных ИСЗ Intelsat. ИСЗ над Атлантическим океаном обслуживает в S-диапазоне станции на о. Асеншон, судно в Атлантическом океане и станции на Канарских о-вах.
Второй ИСЗ над серединой Тихого океана обслуживает станции в Карнарвоне – (Австралия) и суда в Тихом океане.
Все эти станции могут через спутники одновременно передавать информацию, в Хьюстон и в Центр пилотируемых полетов им. Годдарда.

ЭВМ системы связи

В части секундных интервалов процесса связи с Центром пилотируемых полетов NASA ведется «разговор» с одним или двумя космическими кораблями одновременно. Скоростные ЭВМ на базах связи передают команды или принимают данные о давлении в кабине, команды для орбитального полета или указание для выполнения необходимых операций.
Когда информация поступает из Хьюстона, ЭВМ обращаются к их запрограммированной информации, прежде чем передать необходимые данные на космический корабль.
Такая передача информации осуществляется по каналу УКВ со скоростью 1200 бит/сек.
Связь между наземными базами производится с той же скоростью. Хьюстон читает информацию с наземных баз со скоростью 2400 бит/сек и с движущихся баз со скоростью 100 слов в 1 мин.
Непрерывно принимаемая датчиками на космическом корабле информация о давлении и температуре в кабине, показатели физического состояния астронавтов (пульс, частота дыхания и другие) передается на Землю со скоростью 51,2·10? бит/сек.[22.]

3.4. Методы осуществления аварийного возвращения на Землю экипажа Apollo

Аварийное спасение экипажа Apollo может быть осуществлено в любой момент в процессе старта и вывода на орбиту или в процессе последующих этапов полета после выхода на орбиту ИСЗ.
Аварийное спасение осуществляется следующими методами.

На этапе старта

Метод I. Система аварийного спасения отбрасывает командный отсек от ракеты-носителя.
Этот метод применим от To -45 мин, когда система аварийного спасения взведена, до момента ее сброса в To +3 мин 07 сек с момента старта; командный отсек осуществляет посадку на расстоянии до 800 км от стартовой позиции.
Метод 2. Применяется после сброса системы аварийного спасения и до тех пор, пока ЖРД служебного отсека может вывести командный и служебный отсеки на безопасную орбиту ИСЗ (T0 +9 мин 22 сек от старта) или на посадку у берегов Африки.
Метод 3. Применим от момента, когда при полной аэродинамической подъемной силе может быть достигнута дальность 5931 км и до выхода на орбиту ИСЗ. Основной блок отделяется от ракеты-носителя, если необходимо, используется ЖРД служебного отсека для торможения, командный отсек входит в атмосферу, ориентированный на половину максимальной аэродинамической подъемной силы и производит посадку на расстоянии 6 200 км.
Метод 4. Применим, когда ЖРД служебного отсека может быть использован для вывода Apollo на орбиту ожидания (T0 +9 мин 22 сек от старта).
Метод 4 предпочтительнее по сравнению с методом 3.

Аварийное возвращение из Дальнего космоса. Аварийное возвращение на этапе выхода на траекторию полета к Луне

Если возникнет необходимость аварийного возвращения в процессе активного участка выхода на траекторию полета к Луне, используется ЖРД служебного отсека для создания тормозного импульса, обеспечивающего вход командного отсека в атмосферу. Этот метод применим только при возникновении крайней опасности для жизни экипажа. Место посадки корабля будет зависеть от азимута старта и продолжительности активного участка вывода на траекторию полета к Луне. Если аварийное возвращение потребуется после выхода на траекторию полета к Луне, тогда включение ЖРД служебного отсека через 90 мин после выхода на траекторию полета к Луне обеспечивает тормозной импульс, после которого корабль может произвести посадку в Атлантическом океане на линии номинального возвращения.
На пассивном участке траектории полета к Луне аварийное возвращение на этапе 3-сут полета к Луне подобно возвращению через 90 мин после выхода на траекторию полета к Луне.
Аварийное возвращение из Дальнего космоса осуществляется в точку антипода Луны (где прямая линия, соединяющая центры Земли и Луны пересекает поверхность Земли, противоположную Луне); вращение Земли влияет на географические координаты точки антипода. Продолжительность возвращения выбирается такой, чтобы в момент посадки точка антипода находилась на 165° з. д. Место посадки в центре Тихого океана совпадает с точкой антипода один раз в сутки; если аварийная ситуация требует более быстрого возвращения, то посадка может быть осуществлена в Атлантический океан, в западной части Тихого океана или в Индийский океан.
Если Apollo вошел в сферу влияния Луны, возвращение после облета Луны может быть осуществлено быстрее, чем прямое возвращение на Землю.

Аварийное возвращение на активном участке выхода на траекторию ИСЛ

Если ЖРД служебного отсека отказал вначале активного участка выхода на орбиту ИСЛ, возвращение командного отсека в точку антипода, можно осуществить тремя методами.
Метод I. Если ЖРД служебного отсека отказал в течение первых 2 мин работы, тогда приблизительно через 2 ч, в следующем периселении запускается ЖРД посадочной ступени лунного корабля и выводит корабль Apollo на траекторию полета к Земле.
Метод 2. Если ЖРД служебного отсека отказал между 2 и 3 мин работы, необходимо, используя ЖРД посадочной, ступени, подрегулировать орбиту до безопасной и в следующем периселении вторично включить ЖРД, нацелив траекторию возвращения в центр Тихого океана.
Метод 3. Если аварийное возвращение начинается после 3 мин работы ЖРД и до конца активного участка выведана орбиту ИСЛ, Apollo должен сделать один или два оборота вокруг Луны, прежде чем можно будет в периселении включить ЖРД посадочной ступени и рассчитать траекторию возвращения с посадкой в центре Тихого океана.

Аварийное возвращение с орбиты ИСЛ

Если необходимо осуществить аварийное возвращение с орбиты ожидания вокруг Луны, вывод на траекторию полета к Земле производится раньше запланированного и траектория возвращения нацеливается в точку посадки в центре Тихого океана. [21.]

4.1. Беспилотные космические летные испытания Saturn V Apollo

Программой наземных и космических летных испытаний Saturn V Apollo предусматривались доводка надежности, оценка летных характеристик, доказательство возможности осуществления пилотируемого полета с посадкой на Луне и возвращение экипажа на Землю.
Космические летные испытания Saturn V Apollo проводились последовательно по этапам. Ниже изложены результаты беспилотных космических летных испытаний – полеты Apollo-4, 5 и 6.

Apollo-4.

9 ноября 1967 г. был осуществлен полет Apollo-4; это был первый полет ракеты-носителя Saturn V.
После запуска ЖРД F-1 ступени S-IC отрыв ракеты-носителя от стола произошел через 9 сек, точно в расчетное время. Двигатели первой ступени работали 153 сек, расчетное время 150,6 сек. По расчетной траектории Saturn V к концу работы двигателей первой ступени должна была находиться на высоте 61 км и на дальности 160 км. В полете скорость, соответствующая числу Маха М=1, была пройдена на 61-й сек на 970 м ниже расчетной высоты. Максимальное продольное ускорение в конце работы двигателей первой ступени было 4,15 g, на 0,004 g выше расчетного. Максимальный скоростной напор был достигнут на 78-й сек полета, на 0,4 сек раньше, чем ожидалось. По расчету ступень S-II должна увеличить скорость полета от 2,23 до 6,9 км/сек. Двигатели второй ступени работали 6,1 мин, на 4,7 сек больше расчетного времени. Приращение скорости за счет работы второй ступени составило 4567,44 м/сек. Вторая ступень отделилась через 9 мин после старта ракеты-носителя Saturn V. По расчету ступень S-IV В осуществляет разгон до скорости 7,88 км/сек и выводит корабль на орбиту ожидания высотой 185 км.
В полете ЖРД J-2 ступени S-IVB проработал 2,75 мин, на 6,2 сек больше расчетного времени и выключился через 11 мин 6 сек полета.
Через 11 мин. 16 сек полета от момента старта, т. е. на 9 сек позже расчетного времени, ступень S-IVB и основной блок корабля Apollo вышли на орбиту ИСЗ высотой 188 км при скорости полета 7798, 25 м/сек. После двух витков полета по орбите ИСЗ при угле тангажа 40, 08° и рыскания 14, 85° вторично было произведено включение ЖРД J-2 ступени S-IVB на 5 мин 33 сек и корабль вышел на эллиптическую орбиту с высотой над Землей в апогее 17 400 км. Через 10 мин ступень S-IVB отделилась от основного блока корабля Apollo. Чтобы увеличить апогей орбиты до 18 350 км, был отключен на 15 сек ЖРД служебного отсека. Фактическая высота оказалась равной 18 317 км и наклон орбиты к экватору 30,13°.
На нисходящей ветви орбиты был вторично включен ЖРД служебного отсека и за 90 сек до входа в атмосферу была достигнута скорость 11 144 м/сек, на 62 м/сек больше ожидавшейся скорости при угле наклона траектории 7, 08° к местной горизонтали. Командный отсек опустился на воду в 1000 км к северо-западу от Гавайских о-вов. Вес отсека после посадки 4, 8 т. Общая продолжительность полета 8 ч 37 мин.
В процессе входа в атмосферу температура теплового экрана командного отсека была несколько выше 2482°C. Глубина обугливания абляционного покрытия от 0,76 до 1,27 см оказалась меньше ожидавшейся величины 1,27…1,9 см. Температура внутри командного отсека не превышала 21°C. Удельный тепловой поток составил 1690 ккал/м?сек, на 6% выше расчетного значения 1590 ккал/м?сек, а общее количество подведенного тепла было 103 300 ккал/м?, на 3,3% больше расчетной величины 100 000 ккал/м?.

Apollo-5.

22 января 1968 г. лунный корабль весом 14 380 кг без пилотов, был запущен ракетой-носителем Saturn IB на орбиту ИСЗ с высотой в апогее 228 км, в перигее 163 км, и периодом обращения 90 мин. Основная цель полета – испытание двигательных установок лунного корабля. Расчетная продолжительность полета 6,5 ч.
Программой предусматривалось 2 включения ЖРД посадочной ступени лунного корабля, моделирование профиля изменения тяги по времени на траектории посадки на Луну, разделение ступеней лунного корабля и моделирование работы двигательной установки при взлете второй ступени с поверхности Луны.
Первая попытка включения ЖРД посадочной ступени оказалась неудачной, вместо 38 сек двигатель проработал 4 сек. Два последующих включения прошли нормально, ЖРД развил максимальную расчетную тягу и проработал до полного израсходования топлива. Испытания взлетной двигательной установки после отделения посадочной ступени также прошли успешно, ЖРД проработал 6 мин 59 сек.
Космические летные испытания лунного корабля на орбите ИСЗ продолжались 8 ч.

Apollo-6.

4 апреля 1968 г. основной блок весом 28 600 кг без пилотов был запущен ракетой-носителем Saturn V на орбиту ИСЗ.
Программой предусматривался вывод ракетой-носителем Salurn V со стартовым весом 2820 г на орбиту ожидания высотой 185 км полезной нагрузки весом 120 т; переход ступени S-IVB и основного блока с орбиты ожидания на вытянутую эллиптическую орбиту с высотой в апогее 22 200 км; отделение основного блока и вывод ступени S-IVB на эллиптическую орбиту с апогеем 517 000 км; вход в атмосферу командного отсека со второй космической скоростью и посадка в точке с координатами 27,2° с. ш. и 157,1° з. д.
Расчетная продолжительность полета 10 ч.
Отрыв ракеты-носителя от пускового стола произошел через 9 сек после подачи сигнала «пуск».
Ступень S-IC работала точно по номинальной программе и параметры были близки к расчетным. После выключения двигательной установки ЖРД F-1, проработавшей 148 сек,скорость полета ракеты была 2730 м/сек. Однако перед окончанием работы двигателей возникли продольные колебания ракеты типа Pogo с частотой 5 гц и амплитудой, значительно превосходящей ранее наблюдавшиеся колебания.
Через 4 мин 38 сек полета во время работы второй ступени было замечено уменьшение температуры в главном клапане окислителя и в линии ЖРД J-2 № 5, а также увеличение давления в бустере ЖРД № 2.
Через 5 мин 18 сек несколько параметров двигательной установки указывали на внезапное падение тяги ЖРД № 2 на 2500 кг, сопровождавшееся увеличением давления в бустерах тангажа и рыскания.
ЖРД № 2 выключился через 6 мин 49 сек, через 1,3 сек после этого выключился ЖРД № 3, оставшиеся 3 ЖРД проработали на 58 сек дольше расчетного времени.
После отделения ступени S-II, чтобы компенсировать недостающую скорость, продолжительность работы ЖРД J-2 ступени S-IVB была увеличена до 170 сек, вместо расчетных 141 сек; это привело к перерасходованию 10 т топлива и не позволило в дальнейшем перевести S-IVB на орбиту с апогеем 517 000 км.
Ступень S-IVB вывела корабль Apollo на эллиптическую орбиту с высотой в апогее 362 км и высотой в перигее 177,5 км. Вторично запустить ЖРД J-2 не удалось, и после подтверждения данных о неисправности двигательной установки основной блок был отделен от ступени S-IVB.
С помощью ЖРД служебного отсека, включенного на 7 мин 21 сек, корабль Apollo был выведен на эллиптическую орбиту с апогеем 22 235 км. В основном блоке осталось топлива всего на 23 сек и не хватило на разгон на нисходящей ветви до второй космической скорости. Скорость входа в атмосферу Земли была на 1220 м/сек меньше расчетной и составляла 9997 м/сек. Командный отсек опустился на расстоянии 600 км от расчетного места посадки. Общая продолжительность полета составила 9 ч 56 мин.
Анализ результатов полета показал, что причиной отказов в полете Apollo-6 были продольные колебания ракеты большой амплитуды, вызванные совпадением частоты колебаний топлива в топливных магистралях и собственных колебаний корпуса ступени S-IC.
Для устранения резонанса разнесением частот было решено вводить газообразный гелий с расходом 0,005 кг/сек в трубопроводы подачи жидкого кислорода, а на пульте управления экипажа установить индикатор продольных колебаний, чтобы экипаж мог принять решения об аварийном прекращении полета, если колебания превысят предельно допустимую величину.
Преждевременное выключение ЖРД J-2 № 2 ступени S-II произошло вследствие разрушения гибкого шланга подачи жидкого водорода во вспомогательное воспламенительное устройство. Чтобы избежать аварий из-за подобных отказов, шланги были заменены усиленными на ступенях S-II и S-IVB. Преждевременное выключение ЖРД J-2 № 3 ступени S-II произошло вследствие ошибок монтажа бортовой кабельной сети, в результате при аварии на ЖРД № 2 ошибочно был подан сигнал на выключение ЖРД № 3. Для устранения ошибок монтажа введены более продуманная маркировка и строгий контроль.
Считается, что причиной отказа ЖРД J-2 ступени S-IVB также было разрушение гибкого шланга подачи жидкого водорода во вспомогательное воспламенительное устройство. На снимках, произведенных бортовыми кинокамерами, было обнаружено частичное разрушение переходника, защищающего лунный корабль, но при этом макет лунного корабля поврежден не был. Считается, что разрушение явилось следствием продольно-поперечных колебаний ракеты-носителя.
Несмотря на то, что ни одна из трех основных задач полета Apoll'o-6 не была выполнена (ракета-носитель не выдержала проверки готовности к пилотируемым полетам, не удалось проверить качество радиосвязи с S-IVB на расстоянии 500 000 км, скорость входа в атмосферу командного отсека была меньше скорости входа при возвращении с Луны), руководство Центра пилотируемых полетов NASA считало полет Apollo-6 успешным. ЖРД служебного отсека проработал дольше расчетного времени и продемонстрировал способность вывода корабля Apollo на траекторию полета к Луне и возвращения на Землю; проверено обугливание теплоизолирующего экрана при входе в атмосферу Земли и оказалось, что оно было примерно такое же, как и в полете Apollo-4; новый люк и его герметизация успешно прошли испытания; осмотр командного отсека не обнаружил повреждений конструкции; система регулирования атмосферы в кабине экипажа и парашютная система посадки командного отсека работали нормально.
Программой дальнейших космически летных испытаний предусматривалось проведение запуска ракеты-носителя Saturn V и корабля Apollo в полной компановке с лунным кораблем, но без пилотов и запуск ракетой-носителем Saturn IB одного лунного корабля без пилотов с целью доводки двигательных установок. Но из-за ограничений ассигнований NASA по предложению Вернера фон Брауна было решено отказаться от дальнейших беспилотных полетов и перейти к пилотируемым полетам. [1—5, 10].

Apollo-7

11 октября 1968 г. в 15 ч 02 мин 45 сек по Гринвичу был произведен запуск на орбиту ИСЗ ракетой-носителем Saturn IB основного блока корабля Apollo весом 18 777 кг с экипажем в составе Уолтер Ширра, Дойн Эйзел и Уолтер Каннингхем. Это был первый полет пилотируемого корабля Apollo. При подготовке к аналогичному запуску во время наземных испытаний 27 января 1967 г. погибли астронавты В. Гриссом, Е. Уайт и Р. Чеффи из-за пожара, возникшего вследствие короткого замыкания в командном отсеке.
Программой квалификационных летных испытаний основного блока корабля Apollo предусматривалось: слежение за ступенью S-IVB с помощью оптических средств, сближение, встреча и имитация стыковки с нею, испытание блока инерциальных измерений, проведение навигационных расчетов по земным ориентирам и звездам, проверка работы двигательных установок, оценка точности приборов, измеряющих количество топлива в баках, исследование влияния плескания топлива в баках при маневрировании корабля, оценка характеристик рукояток управления, проверка работы системы жизнеобеспечения, оценка раскрытия панелей верхнего переходника ступени S-IVB, визуальное определение линии горизонта перед сходом с орбиты, проверка теплозащитного экрана при входе в атмосферу.
Помимо этого предусматривалась проверка работы сети наземной радиосвязи и слежения, прием и обработка информации систем телеметрии.
Особое внимание уделялось оценке усовершенствований конструкций командного отсека, сделанных после гибели трех астронавтов.
Первоначально в герметической кабине экипажа предполагалось использовать атмосферу из чистого кислорода. После пожара было решено в период предстартовых испытаний заполнять кабину смесью из кислорода (60%) и азота (40%), В полете газовая смесь из кабины постепенно стравливается и заменяется чистым кислородом. До модификации на открытие выходного люка из командного отсека требовалось 90 сек, после модификации люк стал открываться за 10 сек.
Расчетная продолжительность полета Apollo-7 11 сут.

Вывод Apollo-7 на орбиту ИСЗ

В 15 ч 02 мин 42 сек, по Гринвичу была подана команда «пуск» и через 3 сек ракета оторвалась от стартового стола. Точка максимального скоростного напора была пройдена на 78-й сек на высоте 13 км при скорости полета 742 м/сек. Восемь ЖРД ступени S-IB проработали 2 мин 25 сек и при скорости 1450 м/сек на высоте 62 км первая ступень отделилась. Система аварийного спасения была сброшена через 2 мин 44 сек после старта. ЖРД J-2 ступени S-IVB был включен в расчетное время и выключен через 10 мин 24,5 сек после старта и ступень S-IVB вместе с кораблем Apollo вышла на орбиту ИСЗ с высотой в апогее 284 км, высотой в перигее 226 км, периодом обращения 89,7 мин и наклоном к экватору 31,64°.

Выполнение программы полета

Программа полета была составлена так, что наиболее важные эксперименты выполнялись в начальный период. Астронавты работали очень напряженно, на отдых и сон оставалось не более 5 ч в сутки. Только во второй половине полета, когда были обнаружены признаки утомления астронавтов, работа проводилась по 16 ч в сутки и по 8 ч отводилось на отдых и сон.
Для отделения основного блока от ступени S-IVB были включены ЖРД РСУ служебного отсека, основной блок отошел от S-VIB со скоростью 0,3 м/сек на расстояние 15 м. Затем с помощью ручного управления У. Ширра начал маневрирование, развернул корабль по тангажу на 180° и по крену на 60°, в результате чего экипаж смог наблюдать и фотографировать ступень S-IVB. У. Ширра выполнил сближение со ступенью до расстояния 1,2…1,5 м. Осмотр показал, что 3 створки переходника раскрылись нормально, а четвертая только на 30°.
12 октября, когда ступень S-IVB находилась на расстоянии 130 км от основного блока астронавты начали операцию по встрече и сближению со ступенью. Корабль был развернут по тангажу на 70° и в To +26 ч 34 мин был включен ЖРД служебного отсека на 10 сек, приращение скорости составило 61 м/сек. Apollo-7 перешел на орбиту с высотой в апогее 63 км и высотой в перигее 230 км и стал двигаться с меньшей орбитальной скоростью, чем ступень S-VIB. В To +28 ч 01 мин был вторично включен ЖРД служебного отсека на 8 сек, начался заключительный этап сближения и корабль подошел к ступени S-IVB на 21 м. Ступень беспорядочно кувыркалась, поэтому дальнейшее сближение было прекращено. Затем с помощью ЖРД РСУ корабль был переведен на орбиту высотой в апогее 300 км и в перигее 232 км.
Оптическими приборами велось наблюдение за звездами в дневное время с целью оценки навигационных возможностей при полете к Луне. Астронавты пришли к выводу, что наблюдение звезд в дневное время возможно сразу после восхода Солнца и перед закатом.
Для определения способности астронавтов правильно отыскивать указанные им земные ориентиры ими велось фотографирование отдельных заданных участков поверхности Земли.
Радиолокационным приемоответчиком с борта корабля была установлена связь с радиолокатором для лунного корабля, установленным на полигоне Уайт Сэнд (шт. Нью Мексико).
14 октября произошел 5-минутный отказ в подаче переменного тока из-за отказа преобразователей. Так как точная причина не была известна, корабль был переведен на орбиту с высотой в апогее 287 км и в перигее 162 км. Велись визуальные наблюдения специально выложенных на Земле знаков с целью оценки способности астронавтов за 6 мин опознать заданный им ориентир.
Как оказалось, опознавать заданные наземные ориентиры трудно вследствие высокой скорости полета корабля. Однако опознавание лунных ориентиров с орбиты ИСЛ не представляет больших трудностей, так как орбитальная скорость в этом случае существенно меньше.
Проверялась система регулирования температуры и давления в кабине. Астронавты замерили количество топлива, расходуемого на поддержание заданной угловой скорости корабля (такой маневр необходим на траектории полета к Луне, чтобы весь корпус корабля под действием солнечных лучей нагревался равномерно). Двигательная установка служебного отсека испытывалась на длительных и кратковременных режимах. Самым продолжительным было пятое включение, корабль получил приращение скорости 502 м/сек и перешел на орбиту с высотой в апогее 450 км и в перигее 165 км; самым коротким включением было шестое – ЖРД проработал 0,4 сек. корабль получил приращение скорости 5,8 м/сек. Такие короткие импульсы исследовались, так как они необходимы для коррекции траектории полета к Луне.
21 октября после очередной телевизионной передачи с борта корабля экипаж просил Центр управления полетом прекратить полет, так как они сильно устали. Центр управления был против немедленной посадки и сообщил, что посадка состоится, как запланировано, 22 октября.
При подготовке к возвращению на Землю снова возникла дискуссия между экипажем и Центром управления полетом. Астронавты просили разрешения не одевать гермошлемов в период входа в атмосферу, они считали, что зажав пальцами нос и надувшись смогут избежать болезненных ощущений в ушах при резком изменении давления на барабанные перепонки. Центр управления вначале отказал в просьбе астронавтов, но в конце концов им было разрешено снять гермошлемы.
22 октября в 6 ч 43 мин по Гринвичу астронавты надели скафандры, привязались к креслам, проверили исправность пиротехнических болтов отделения служебного отсека. В 10 ч 43 мин (T0 +259 ч 39 мин) на 1,2 сек был включен ЖРД служебного отсека; Apollo-7 в это время находился на высоте 290 км над Тихим океаном в 500 км восточное Гавайских о-вов. Скорость уменьшилась на 10 м/сек и корабль перешел на траекторию снижения. Через 90 сек после схода с орбиты от корабля отделился служебный отсек. У. Ширра развернул командный отсек на угол рыскания 45°, чтобы избежать случайного столкновения со служебным отсеком, а затем осуществил обратный поворот. В 10 ч 53 мин командный отсек прошел над Мексикой на высоте 185 км, над Нью-Орлеаном на высоте 122 км вошел в атмосферу Земли. В 11 ч 03 мин была зарегистрирована максимальная перегрузка, равная трем. За 2 мин до раскрытия тормозных парашютов автоматическая система управления развернула командный отсек на заданную ориентацию.
После сброса переднего теплозащитного конуса на высоте 7 км открылись 2 тормозных парашюта, уменьшивших скорость снижения с 13,5 до 7,8 м/сек.
В 11 ч 07 мин тормозные парашюты были сброшены и через 2 мин на высоте 3000 м раскрылись 3 главных парашюта.
В 11 ч 11 мин 49 сек командный отсек опустился в Атлантический океан в 460 км южнее Бермудских о-вов.
После тщательного анализа полета Apollo-7 и существенных усовершенствований конструкции ракеты-носителя руководство NASA приняло решение послать пилотируемый корабль Apollo в облет Луны.
В конструкцию ракеты-носителя Saturn V в связи с дефектами, обнаруженными в полете Apollo-6, были внесены существенные изменения.
Установлена новая гелиевая предклапанная антикавитационная система с аккумуляторами гелия для предотвращения продольных колебаний типа Pogo ступени S-IC.
Изменена программа работы двигательной установки ступени S-IC, центральный ЖРД F-1 должен включаться раньше, через 126 сек после взлета. Некоторые изменения сделаны в приборном отсеке, дающие новые возможности отклонения периферийных ЖРД для снижения нагрузок на ракету в случае отказа одного из ЖРД F-1.
На ступени S-II усилены трубопроводы подачи жидкого водорода, гибкий трубопровод горючего к вспомогательной системе зажигания J-2 заменен жестким трубопроводом на ступенях S-II и S-IVB. Тяга ЖРД J-2 ступени S-II увеличена до 103,7 т, состав смеси при запуске 5:1 и суммарная тяга двигательной установки 518,5 г. Затем состав смеси устанавливается 5,5 : 1 для первой половины интервала работы ЖРД. Для второй половины интервала с целью уменьшения перегрузки устанавливается состав смеси 4,5: 1.

Apollo-8

21 декабря 1968 г. в 12 ч 45 мин по Гринвичу был запущен к Луне ракетой-носителем Saturn V корабль Apollo-8 с экипажем в составе Ф. Борман, Д. Ловелл и У. Андерс.
На корабле Apollo-8 был совершен первый пилотируемый облет Луны.
Полет преследовал цели комплексной проверки работоспособности ракеты-носителя Saturn V, командного и служебного отсеков корабля Apollo, деятельности экипажа в полете на Луну и наземных служб обеспечения полета.
Одновременно полет должен был продемонстрировать номинальные характеристики ракеты-носителя Saturn V при выводе полезной нагрузки весом 130 т на орбиту ИСЗ, осуществление навигации и управления кораблем в Дальнем космосе, на орбите ИСЛ и радиосвязи с Землей и показать работоспособность системы пассивного терморегулирования корабля.
Фотографирование с орбиты ИСЛ выбранных на Луне мест посадки лунного корабля было одной из главных целей полета.
Полная продолжительность полета по программе, включавшей 10 оборотов по орбите ИСЛ, составляла 147 ч.
Начальный вес Saturn V Apollo-8 2860 т.
Полет Apollo-8 осуществлялся по принципу «шаг—за—шагом» (step—by—step); сущность его состоит в том, что вес полет разбивается на этапы, в точках перехода от предыдущего к последующему этапу перед осуществлением главных маневров Центр управления полетом принимает согласованное с экипажем важное решение «лететь дальше или не лететь», т. е. продолжать ли полет на Луну, возвращаться на Землю или изменить программу полета. Решение принимается на основании анализа работоспособности корабля и состояния экипажа.
Азимут, с которым должна стартовать ракета на Луну, зависит от даты и местного времени старта (рис. 42.1). Старт Saturn V Apollo-8 был осуществлен 21 декабря при первой возможности, как только открылось стартовое окно, в 7 ч 51 мин по местному времени с азимутом 72°.

Рис. 42-1. Стартовое окно для полета Saturn V Apollo-8 в декабре 1968 г.

Номинальная программа полета

Полет Apollo-8 к Луне проходил с весьма незначительными отклонениями от номинальной программы.

Старт

Центральный ЖРД F-1 ступени S-IC выключился через To +2 мин 5,9 сек, 4 периферийных двигателя выключились в To +2 мин 33,8 сек. Запуск ЖРД J-2 ступени S-II произошел на 1,4 сек позже, двигатели проработали 6 мин 9 сек. В конце работы двигательной установки наблюдались продольные колебания ступени, но в допустимых пределах. Запуск ЖРД J-2 ступени S-IVB произошел в To +8 мин 45 сек (рис. 42.2).

Рис. 42.2. Номинальная траектория вывода корабля Apollo-8 на орбиту ожидания.

Орбита ожидания

Apollo-8 вышел на орбиту ожидания, близкую к расчетной, с высотой над поверхностью Земли 190 км и углом наклона к плоскости экватора 32,5° (рис. 42.3). В течение первого оборота вокруг Земли сохранялась постоянная ориентация корабля вдоль местной горизонтали. Экипаж провел проверку всех систем корабля.

Вывод на траекторию полета к Луне

На втором витке вторично был запущен ЖРД J-2 ступени S-IVB, когда корабль находился в тени; в середине активного участка корабль вышел из тени, ЖРД выключился, когда скорость достигла 10,9 км/сек и корабль вышел на траекторию полета к Луне.