Последний испытательный полет перед посадкой на Луну «Аполлона-11», испытание лунного модуля на орбите Луны. Полезной нагрузкой ракеты «Сатурн-5» были корабль «Аполлон» и лунный модуль. Программа полета предусматривала испытания всех этапов экспедиции с высадкой на Луну, за исключением этапа торможения и посадки на Луну и взлета с Луны.
Некоторые специалисты после успешных полетов «Аполлона-8» и «Аполлона-9» считали возможным обойтись без «генеральной репетиции» и в экспедиции «Аполлона-10» провести первую высадку на Луну. Однако руководство НАСА сочло еще один испытательный полет необходимым. [2]
Основные данные
| Название полета: | Apollo-10 |
| Обозначение: | AS-505 |
| Ракета: | «Сатурн-5» SA-505 |
| Командный модуль: | CM-106, позывной «Charlie Brown» (Чарли Браун, по имени мальчика-персонажа комиксов) |
| Служебный модуль: | SM-106 |
| Лунный модуль: | LM-4, позывной «Snoopie» (Снупи, имя щенка Чарли Брауна) |
| Масса корабля: | 42,8 т, из них орбитальный корабль 28,8 тонны, лунный модуль 13,9 тонны |
| Пусковая площадка: | 39B |
| Дата и время пуска: | 18 мая 1969 г., 16:49 UTC |
| Дата и время посадки: | 26 мая 1969 г., 16:52 UTC |
| Продолжительность полета: | 8 дней 0 часов 3 мин |
| Количество витков на опорной орбите: | 1,5 |
| Опорная орбита: | 190 х 185 км, наклонение 32,5 градусов |
| Выход на окололунную орбиту: | 21 мая 1969 г. |
| Время полета около Луны: | 61 ч 40 мин |
| Предыдущий полет: «Аполлон-9» | Следующий полет: «Аполлон-11» |
Экипаж
Основной экипаж
- Томас Стаффорд — командир
- Джон Янг — пилот командного модуля
- Юджин Сернан — пилот лунного модуля
Дублеры
- Гордон Купер — командир
- Донн Айзли — пилот командного модуля
- Эдгар Митчелл — пилот лунного модуля
[1]
Задачи полета
- Испытание лунного модуля на орбите искусственного спутника Луны (ИСЛ) с проведением всех маневров, необходимых для посадки на Луну и снижения до высоты 15 км над поверхностью Луны; проверка управления лунным модулем посредством основной и аварийной систем навигации и управления.
- Испытания радиолокатора встречи на орбите ИСЛ на дальности 565 км.
- Испытание аварийного дальномера, установленного на орбитальном корабле. Он используется для обеспечения встречи на орбите ИСЛ, если откажет двигатель взлетной ступени, и активную роль в обеспечении встречи будет играть орбитальный корабль.
- Испытания посадочного радиолокатора в течение 800 с, когда лунный модуль будет дважды проходить над местом посадки № 2.
- Осмотр и фотографирование с высоты 111 км из командного отсека и с высоты 15 км из лунного корабля места посадки № 2 с координатами 0°43'56" с. ш. и 23°33'51" в. д., выбранного в качестве основного для посадки «Аполлона-11». Важной задачей экипажа являлось изучение ориентиров на подходе к месту посадки. Изучение и фотографирование запасного места посадки № 3.
- Навигация на орбите ИСЛ и изучение влияния на траекторию аномалий гравитационного поля Луны. По опыту полета «Аполлона-8» ошибки прогнозирования на борту параметров траектории настолько велики, что было принято решение наклонить орбиту ИСЛ на 1,2°, сделав ее аналогичной орбите «Аполлона-11» и с помощью наземной сети слежения за «Аполлоном-10» уточнить влияние аномалий гравитационного поля, чтобы можно было внести соответствующие коррективы при полете «Аполлона-11». [4]
Предстартовая подготовка
Ракета-носитель с кораблем находилась на стартовой позиции с 11 марта 1969 года. 27 апреля 1969 года, за три недели до расчетной даты пуска, из заправленного бака первой ступени ракеты вытекло 19 тысяч литров топлива. Это произошло, когда операторы, готовившие ракету с кораблем к старту, устраняли течь в наземном оборудовании. При этом по ошибке оператора или из-за неправильно составленной инструкции была выключена система наддува бака. Клапаны, рассчитанные на определенное давление, открылись и из бака вытекла часть топлива. Образовавшееся в баке отрицательное давление привело к некоторой деформации днища и было опасение, что в днище могли возникнуть трещины. Визуальный осмотр бака и дефектоскопия с помощью флюоресцирующих красок наличия трещин не показали. Несмотря на это, было решено провести дополнительные гидростатические испытания бака, которые прошли успешно. В дальнейшем никаких существенных осложнений не наблюдалось. [2]
Старт
Ракета-носитель с кораблем «Аполлон-10» стартовала в расчетный момент времени 18 мая 1969 г. в 16 ч 49 мин по Гринвичу с азимутом 72°. Связка из третьей ступени и корабля вышла на низкую орбиту ожидания 190 x 185 км и наклонением 32,5°.
Через полтора оборота по орбите ожидания в момент Т0 + 2 ч 33 мин вторично был запущен двигатель J-2 ступени S-IVB, осуществляя маневр отправления связки к Луне (TLI). Двигатель работал 343 секунды, в результате чего скорость возросла до 10870 м/с. В момент выключения двигателя связка находилась над Австралией. Траектория перелета являлась траекторией свободного возвращения; после 149 ч 49 мин полета по ней корабль много произвести посадку в океане в точке с координатами 24,9° ю. ш , 84,3° в. д., используя для коррекций лишь маломощные двигатели коррекции. Такая траектория выбиралась на случай поломки двигателя служебного отсека.
Через 25 мин после выхода на траекторию полета к Луне, на расстоянии 3000 км от Земли, Янг, управляя основным блоком, произвел перестроение и стыковку основного блока с лунным модулем. Маневр продолжался 14 минут и был завершен с первой попытки. При маневре проводился сеанс цветного телевидения. После стыковки переходной туннель был заполнен кислородом из расходного бака командного модуля. Во время этой операции струя кислорода разрушила облицовку теплозащитной стекловаты. Частички стекловаты разлетелись, проникли в командный отсек и лунный корабль и доставили астронавтам много неприятностей. Затем корабль извлек лунный модуль из адаптера и отделился от третьей ступени со скоростью 0,3 м/с, сообщенной четырьмя пружинами, установленными в точках крепления лунного модуля к адаптеру.
После слива остатков топлива через камеру двигателя J-2 третья ступень получила приращение скорости около 38 м/сек, отошла от корабля, и в момент времени T0 + 78 ч 50 мин, пройдя мимо задней кромки лунного диска на расстоянии 3150 км, вышла на орбиту вокруг Солнца. [2, 4]
Перелет к Луне
Вывод на траекторию перелета к Луне оказался настолько точным, что вместо четырех запланированных промежуточных коррекций была сделана лишь одна. В момент времени Т0+26 ч 33 мин на расстоянии около 200 000 километров от Земли, был включен на 7 сек ЖРД служебного модуля, что увеличило скорость на 15 м/с.
Движение по траектории свободного возвращения без коррекции обеспечивало облет Луны на минимальном расстоянии 536 км от ее поверхности. Благодаря коррекции высота в перицентре облетной траектории уменьшилась до 112,5 км. Вектор корректирующего импульса был направлен под углом 6° к плоскости траектории полета и был обеспечен переход корабля на селеноцентрическую орбиту с заданным наклоном к экватору. Отмена трех коррекций привела к сдвигу всех операций на орбите ИСЛ на 10 мин позже расчетного времени, но это почти не повлияло на выполнение задач полета.
Для стабилизации теплового режима при непрерывном освещении солнцем корабль медленно вращался вокруг продольной оси. В первую половину перелета из-за необходимости поддержания режима равномерного нагрева солнцем всех участков корпуса корабля очень часто автоматически включались вспомогательные двигатели, что нарушало сон астронавтов и приводило к лишним затратам топлива. Экипаж очень беспокоился из-за перерасхода, однако руководители полета считали перерасход незначительным. [2, 4]
Выход на траекторию спутника Луны
21 мая в 20 ч 45 мин по Гринвичу (Т0 + 75 ч 56 мин), когда корабль находился за Луной, был включен ЖРД служебного отсека для выхода на орбиту ИСЛ. Двигатель проработал на 2 сек больше расчетного времени и уменьшение скорости было больше расчетного на 1,8 м/с; масса корабля до включения ЖРД была около 42300 кг, расход топлива составил около 10800 кг. Корабль перешел на начальную орбиту ИСЛ с высотой в апоселении 313 км и в периселении 109 км.
После двух витков по начальной орбите 22 мая в 1 ч 11 мин по Гринвичу, когда корабль находился за Луной, был вторично включен ЖРД на 14 сек, скорость уменьшилась на 42 м/с, и корабль перешел на орбиту, близкую к круговой, с параметрами около 114 x 108 км. Расход топлива составил около 500 кг.
Испытание лунного модуля на орбите вокруг Луны
На восемьдесят третьем часу полета Стаффорд и Сернан перешли в лунный модуль и в течение примерно двух часов производили проверку бортовых систем, после чего возвратились в отсек экипажа командного модуля. Проверка показала исправность систем, и астронавты получили разрешение отделить лунного модуля, чтобы провести на нем сближение с Луной до расстояние примерно 15 км. Таким образом должны были имитироваться основные маневры следующего полета (кроме собственно посадки). Также предусматривался осмотр и съемка выбранного основного места посадки (место № 2) лунного модуля корабля «Аполлон-11» и подходов к нему. В 94 часа 31 минуту Сернан перешел в лунный модуль и начал завершающую проверку бортовых систем. Через некоторое время к нему присоединился Стаффорд (в скафандре), и астронавты начали готовить лунный модуль к автономному полету. Несколько позже Сернан вернулся в отсек экипажа командного модуля, надел скафандр и в T0 + 95 часов 07 минут окончательно перешел в лунный модуль.
Перед расстыковкой давление в переходном туннеле между командным и лунным модулем должно было быть стравлено, иначе могло произойти разрушение конструкции под действием ударной волны. Незадолго перед расчетным моментом расстыковки отказал клапан, обеспечивающий стравливание. Первоначально предполагали, что клапан был засорен частицами стекловаты, но позже выяснилось, что одна из деталей клапана имела производственный дефект. Пришлось стравить давление через разгерметизированный отсек экипажа лунного модуля. Перед расстыковкой возникла еще одна неисправность. При включении двигателей системы ориентации лунного модуля с целью их проверки, вследствие избыточного давления в переходном туннеле, произошло смещение на три градуса углового положения командного модуля относительно лунного. Само это смещение было неопасным (допустимо смещение до шести градусов; при большем смещении захваты во время расстыковки могли быть повреждены), однако от дальнейших испытаний двигателей системы ориентации лунного модуля было решено отказаться, поскольку при этом могло быть превышено допустимое угловое смещение. 22 мая в 19 ч 11 мин по Гринвичу, на 12-м витке, лунный модуль отстыковался от орбитального корабля. Совместный полет продолжался 25 минут. Затем корабли начали самостоятельное маневрирование.
В 98 часов 47 минут Янг на 6 секунд включил вспомогательные двигатели орбитального корабля для увода его от лунного модуля, в результате чего корабль перешел на орбиту 107 x 115 км. В течение примерно полувитка проводились испытания радиолокатора лунного модуля, обеспечивающего встречу на орбите. Включение радиолокационного транспондера командного модуля удалось только со второй попытки. При первой попытке не сработала система подвода питания. Наземный оператор быстро установил, что Янг не переключил соответствующий тумблер.
В 99 часов 46 минут, когда лунный модуль и орбитальный корабль находились над невидимой стороной Луны, астронавты включили двигатель посадочной ступени, он проработал 15 сек на тяге, равной 10 % максимальной, и 12 сек на тяге, равной 40 % максимальной. Модуль перешел на эллиптическую траекторию снижения 114 х 14 км. Вблизи периселения в течение 6 мин астронавты вели наблюдения и исследования места будущей посадки «Аполлона-11» и подходов к нему, двигаясь со скоростью 1,65 км/с. Из-за гравитационных аномалий поля Луны лунный модуль не прошел точно над местом посадки, как планировалось, а отклонился к югу на 6 — 8 км. Впоследствии Стаффорд рассказывал о своих наблюдениях места посадки № 2; он считал, что вокруг и на подходе к месту посадки поверхность Луны менее пересеченная, чем это представлялось на снимках автоматической лунной станции «Лунар Орбитер». По мнению Стаффорда, для посадки подходили всего 25 % — 30 % площади участка, но посадка возможна, если в лунном модуле достаточно топлива для горизонтального перемещения над Луной на небольшой высоте в поисках подходящей площадки и для висения при оценке участка. Съемка участка при сближении с ним не удалась вследствие выхода из строя камер. Отмечалась плохая связь между лунным модулем и Землей во время сближения модуля с Луной.
Через 15 мин после прохождения периселения был включен двигатель посадочной ступени, который проработал 26 сек на тяге, равной 10 % максимальной, и 16 сек на максимальной тяге, в результате чего корабль перешел на фазирующую орбиту 360 х 22 км. Этот маневр перевел лунный корабль на «задерживающую» орбиту, орбитальный корабль начал перегонять лунный модуль, и когда модуль вторично проходил над местом посадки «Аполлона-11», то он оказался в 50 км за основным блоком в положении, соответствующем имитации взлета с поверхности Луны после посадки.
Когда лунный модуль находился на высоте 22 км над местом посадки «Аполлона-11», была сброшена посадочная ступень, а взлетная ступень была уведена на безопасное расстояние от нее с помощью двигателей системы управления. Внезапно взлетную ступень начало бросать в разные стороны, поворачивать по крену на 180° и по тангажу на 233°. Командир лунного модуля выключил автопилот и с помощью ручного управления стабилизировал взлетную ступень. Наиболее вероятной причиной произошедшего было то, что неожиданно начала отрабатываться автоматическая программа радиолокационного поиска орбитального корабля. Позже было установлено, что астронавты за несколько секунд до возникновения вращения ошибочно установили в неправильное положение один из тумблеров. Подчеркивалось, что даже если бы астронавтам не удалось стабилизировать взлетную ступень, это произошло бы автоматически, но несколько позже, после того, как радиолокатор захватил бы транспондер орбитального корабля. Частота пульса Сернана во время этого эпизода поднялась до 129 ударов в минуту, он был очень взволнован и несколько раз крикнул Стаффорду, чтобы тот немедленно переходил на аварийную систему наведения.
После стабилизации взлетной ступени Стаффорд начал осуществлять сближение и встречу с основным блоком. Взлетная ступень была переведен на орбиту 86 х 20 км, потом на орбиту 88 х 78 км. Затем взлетная ступень перешла на концентрическую орбиту с постоянной разностью высот 28 км с орбитой орбитального корабля. Момент окончательного фазирования был начат над центром неосвещенной стороны Луны, радиолокатор встречи вел непрерывно слежение и рассчитывался маневр встречи. Маневр торможения был выполнен за диском Луны, после появления из-за лунного диска взлетная ступень и основной блок совершили полет строем на расстоянии нескольких метров друг от друга. Сближение произошло на 16 витке, в зону взаимной видимости корабли вошли уже в режиме группового полета на расстоянии нескольких метров друг от друга. Операции по сближению астронавты выполнили без всяких трудностей, хотя это считалось самым сложным этапом полета.
Работа на окололунной орбите
Через 8 часов после начала самостоятельных маневров, в 106 ч 22 мин, взлетная ступень состыковалась с орбитальным кораблем. После возвращения астронавтов из взлетной ступени в командный модуль взлетная ступень была отстыкована от корабля. Перед отстыковкой астронавты перенесли в нее в мешках весь мусор, накопившийся в командном модуле. После отделения ступени астронавты отвели орбитальный корабль на безопасное расстояние, и по команде с Земли был включен двигатель взлетной ступени до полного израсходования топлива, чтобы перевести ее на гелиоцентрическую орбиту. При отделении ступени отсек экипажа на ней разгерметизировался, заданная ориентация ступени не обеспечивалась, и в результате включения двигателя ступень перешла не на гелиоцентрическую орбиту, как планировалось, а на селеноцентрическую орбиту 216 км х 17 км.
Последующие 29 часов астронавты вели наблюдения за лунными ориентирами, фотографировали отдельные участки лунной поверхности, вели навигационные эксперименты. Во время полета корабля «Аполлон-10» более 175 астрономов в 34 странах мира вели наблюдения за Луной, стараясь зарегистрировать такие явления, как пульсирующее свечение, возрастание яркости, изменения цвета и прочие, чтобы затем сравнить свои наблюдения с наблюдениями этих явлений экипажем корабля. Однако большинство подобных явлений наблюдалось в областях луны, находившихся вне зоны видимости с корабля.
За несколько часов до перехода на траекторию полета к Земле орбитальный корабль прошел на сравнительно небольшом расстоянии от отделившейся накануне взлетной ступени лунного модуля. Астронавты опасались столкновения, но баллистики заверили их, что это исключено. Телевизионный сеанс, запланированный на 127-й час полета, по предложению Стаффорда был отложен на 5 часов 40 минут, чтобы можно было показать более впечатляющий вид Луны. Сеанс продолжался более часа (вместо 40 минут по плану). Отмечалось очень хорошее качество изображения.
В общей сложности астронавты провели на окололунной орбите примерно 61 ч 40 мин, совершив 31 полный виток. [2, 4]
Возвращение к Земле
В 137 ч 36 мин, после 61 часа 40 минут пребывания на орбите Луны, на 32 витке был включен основной двигатель служебного модуля для обеспечения перехода на траекторию возвращения к Земле. В это время корабль находился за Луной. Двигатель проработал 2 мин 44 сек (на 3 сек меньше расчетного времени), приращение скорости составило около 1110 м/с, скорость основного блока в момент выключения ЖРД была около 2730 м/с. Перегрузка во время работы двигателя была 0,75 «g». Сразу после перехода на траекторию возвращения астронавты провели сеанс цветного телевидения длительностью 53 минуты, в ходе которого показывалась постепенно удаляющаяся Луна. Некоторое время была видна обратная сторона Луны.
Траектория перелета к Земле была очень близка к расчетной. Из трех возможных коррекций обошлись одной, которую провели в 188 ч 50 м. Вспомогательные двигатели корабля проработали 7 секунд, приращение скорости составило 0,5 м/с.
В ходе полета к Земле было проведено несколько сеансов цветного телевидения с борта, последний с расстоянии 66 000 километров от Земли. Примерно за сутки до приводнения астронавты побрились на борту, впервые за всю историю американских пилотируемых полетов. Перелет к Земле продолжался около 2 дней 6 часов.
В момент времени Т0 + 191 ч 34 мин служебный модуль был отделен от командного отсека, в Т0 + 191 ч 49 мин командный модуль вошел в атмосферу Земли на высоте 122 км со скоростью 11 030 м/сек (расстояние от точки входа в атмосферу до точки посадки составляло 2770 км). В момент времени Т0 + 191 ч 57 мин открылись тормозные парашюты на высоте 7800 м, спустя 43 сек на высоте 3000 м открылись главные парашюты. Посадка произошла 26 мая в 16 ч 52 мин по Гринвичу в точке с координатами 15,01° ю. ш. и 164,41° з. д. в 6,3 км от авианосца «Принстон». Общая продолжительность полета составила 192 ч 3 мин.
Спуск командного модуля на парашютах наблюдали с корабля и передавали по телевидению. После приводнения модуль сразу установился днищем вниз. Приводнение произошло через 40 минут после рассвета, но за 23 минуты до восхода солнца в месте посадки. Астронавты открыли люк, были подняты на борт вертолета и доставлены на авианосец через 49 минут после приводнения. Модуль также был поднят на борт авианосца. Менее чем через сутки после приводнения астронавтов доставили в Хьюстон, где они начали отчитываться о полете. [2, 4]
Результаты полета
Полет «Аполлона-10» по достигнутым результатам оказался вполне успешным. Ракета и корабли продемонстрировали готовность к выполнению главной задачи программы «Аполлон» — высадки астронавтов на Луну. Была доказана эффективность принятой методики встречи и стыковки взлетной ступени с орбитальным кораблем на орбите ИСЛ, проведены испытания посадочного радиолокатора, успешно прошли испытания всех систем лунного корабля — двигательных установок, посадочной и взлетной ступеней, основной и аварийней системы навигации и управления и радиооборудования.
Визуальные исследования места посадки № 2, проведенные астронавтами с близкого расстояния и анализ кинофотоснимков показали пригодность участка для посадки «Аполлона-11» Астронавты приобрели опыт навигации и управления лунным кораблем на орбите ИСЛ. Физическое состояние астронавтов было отличным, они (впервые в истории полетов по программе «Аполлон») не жаловались на недомогание или укачивание в полете. Существенных неисправностей, которые могли бы препятствовать полету с посадкой на Луне, не наблюдалось. [4]
Экспозиция оборудования
Командный модуль корабля экспонируется в Музее науки в Лондоне.
Рекорд
За командным модулем «Аполлон» до сих пор держится рекорд скорости входа в атмосферу, установленный 26 мая 1969 года: 11,08 км/с.
