Аполлон-13

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Аполлон-13
Эмблема
Apollo 13-insignia.png
Общие сведения
Организация НАСА
Полётные данные корабля
Ракета-носитель Сатурн-5 SA-508
Стартовая площадка Космический центр Кеннеди комплекс 39А, Флорида, США
Запуск 11 апреля 1970 года
19:13:00 UTC
Посадка 17 апреля 1970 года
18:07:41 UTC
21°38′24″ ю. ш. 165°21′42″ з. д. / 21.64000° ю. ш. 165.36167° з. д. / -21.64000; -165.36167 (G) (O) (Я)
Длительность полёта 5 дней 22 часа 54 минуты 41 секунда
Масса 28 945 кг (командный и служебный модули);
15 235 кг (лунный модуль)
NSSDC ID 1970-029A
SCN 04371
Полётные данные экипажа
Членов экипажа 3
Позывной «Одиссей» (англ. Odyssey)
(командный модуль);
«Водолей» (англ. Aquarius)
(лунный модуль)
Фотография экипажа
Слева направо: Джеймс Ловелл, Джон Суайгерт, Фред Хейз

Слева направо: Джеймс Ловелл, Джон Суайгерт, Фред Хейз

Связанные экспедиции
Предыдущая Следующая
Apollo 12 (15012100809).jpg Аполлон-12 Apollo 14-insignia.png Аполлон-14

«Аполло́н-13» (англ. Apollo 13) — пилотируемый космический корабль из серии «Аполлон». Из летавших к Луне пилотируемых кораблей — единственный, на котором в полёте произошла серьёзная авария.

Содержание

Экипаж[править | править вики-текст]

Первый состав экипажа «Аполлон-13»

Ловелл был опытным астронавтом, на тот момент имел за плечами программу «Джемини» и миссию «Аполлон-8», где был пилотом командного модуля, был первым, кто летел к Луне повторно, а также первым астронавтом, отправляющимся в свой четвёртый космический полёт.

Суайгерт и Хейз были новичками. Изначально в экипаж входил Томас Маттингли (англ. Thomas Kenneth Mattingly II), но он был заменен на Суайгерта по медицинским соображениям — Маттингли, не имевший иммунитета к краснухе, накануне полёта общался с заболевшим ею коллегой-астронавтом Чарльзом Дюком, что вызвало обоснованные опасения у врачей.[1] (Впоследствии Маттингли и Дюк вместе полетят к Луне на «Аполлоне-16» под командованием Джона Янга.)

Изначально экипаж Ловелла предназначался для миссии «Аполлон-14», а на «Аполлоне-13» планировалось отправить экипаж под командованием Алана Шепарда. Шепард страдал от расстройства вестибулярного аппарата, и, желая вернуться к полётам, согласился на хирургическое вмешательство, которое устранило проблему; однако его здоровье не успевало полностью восстановиться к назначенной дате полёта. В результате Ловеллу было сделано предложение поменяться с Шепардом кораблями, на которое он согласился.[2]

Когда возникли проблемы у Маттингли, Ловелл вновь был поставлен перед выбором: либо согласиться на замену Маттингли, либо полностью передать полёт второму дублирующему экипажу под командованием Джона Янга. Ловелл с тяжёлым сердцем выбрал первое.

Руководство полётом[править | править вики-текст]

Операторы, дежурившие у мониторов телеметрии, были распределены в четыре команды, каждая из которых подчинялась своему руководителю полёта (англ. flight director) и носила форму своего цвета. Команды сменялись в следующем порядке[3]:

  • «Белая команда» (руководитель Джин Кранц (англ. Gene Kranz) (он же, для сохранения принципа единоначалия, был ведущим руководителем полёта (англ. leader));
  • «Чёрная команда» (руководитель Гленн Линней (англ. Glynn Lunney));
  • «Золотая команда» (руководитель Герри Гриффин (англ. Gerry Griffin));
  • «Бордовая команда» (руководитель Милт Виндлер (англ. Milt Windler)).

Время дежурства каждой команды составляло от 6 до 9 часов. Расписание составляется задолго до полёта. Смена приурочивается к «спокойным» этапам полёта и никогда не производится во время манёвров.

Хронология полёта[править | править вики-текст]

Целью полёта «Аполлона-13», как и двух предыдущих кораблей серии «Аполлон» — «Аполлон-11» и «Аполлон-12», являлась высадка людей на поверхность Луны и проведение научных исследований. Однако эта экспедиция стала одной из наиболее драматических и героических страниц в истории мировой космонавтики.

Старт[править | править вики-текст]

Старт ракеты-носителя «Сатурн-5» миссии «Аполлон-13»

Запуск корабля успешно состоялся 11 апреля 1970 года в 13:13 по центральноамериканскому времени (UTC−6:00) со стартового комплекса LC-39 космического центра Кеннеди[4].

Старт сопровождался незначительным инцидентом: центральный (пятый) двигатель второй ступени самопроизвольно выключился в 00:05:27 полётного времени, на 2 минуты 12 секунд ранее, чем полагалось. Остальные четыре двигателя ступени продолжали работать. К моменту этого отказа двигатели уже проработали достаточное время, и было решено не прерывать полёт, а скомпенсировать отключение центрального двигателя продлением работы четырёх боковых двигателей на 34 секунды. В результате по завершении работы второй ступени высота орбиты оказалась ниже расчётной на 17,7 км, а скорость — ниже расчётной на 68 м/с.

Третья ступень во время первого включения проработала на 9 секунд дольше расчётного времени, в результате чего её итоговая скорость отличалась от расчётной всего на 0,4 м/с.[5]

За стартом с космодрома и прилегающих окрестностей наблюдали более 100 000 человек. Первые двое суток полёта «Аполлона-13» прошли без особых происшествий.

Отлёт к Луне[править | править вики-текст]

После выхода на орбиту ожидания экипаж «Аполлона-13» снял полётные скафандры и приступил к включению и проверке всех систем корабля. В результате проверки не было выявлено никаких неполадок.

В 02:35:46 полётного времени третья ступень вторым включением разогнала корабль до второй космической скорости и отправила его к Луне.

В 03:06:39 основной блок корабля, состоящий из соединённых командного и служебного модулей, отделился от третьей ступени, и Джон Суайгерт приступил к манёврам по извлечению из неё лунного модуля. Для этого Суайгерт совершил разворот по рысканию на 180°, приблизился к стыковочному узлу «Водолея» и произвёл «мягкую стыковку». «Мягкая стыковка» характеризуется тем, что в конус стыковочного узла лунного корабля вводится штырь стыковочного узла командного модуля. После выравнивания кораблей стыковочный штырь втягивается. Стыковочные кольца кораблей соприкасаются и защёлкиваются на 12 замков; это называется «жёсткой стыковкой».

В 03:19:09 были подорваны пироболты, удерживающие лунный модуль в обечайке третьей ступени. Суайгерт дал «задний ход» и вывел пристыкованный лунный корабль. Далее были произведены проверка герметичности переходного тоннеля, открытие люков и прокладка электрических кабелей, позволяющих запитать лунный корабль от мощных электрических водородно-кислородных топливных элементов служебного модуля.

Слева направо: лунный модуль (англ. lunar module) (после стыковки), командный модуль (англ. command module) и служебный модуль (англ. service module)

Первая коррекция траектории[править | править вики-текст]

В 03:40:50 была произведена первая коррекция траектории при помощью двигателя служебного модуля. «Аполлон-13» перешёл на так называемую «гибридную» траекторию. Это было связано с тем, что ЦУП планировал посадить «Водолей» в очень интересном с геологической точки зрения районе — вблизи кратера Фра Мауро. Гибридная траектория отличалась от траектории свободного возврата тем, что «Аполлон-13» не мог вернуться к Земле без дополнительной коррекции. Зато с гибридной траектории было легко сформировать орбиту вокруг Луны, которая проходила как раз над районом Фра Мауро. Кроме того, эта траектория позволяла достигнуть Луны в подходящий момент времени в смысле освещения: Солнце находилось на лунном небе под углом, близким к 45°.

Третья ступень «Сатурна» по команде с Земли тоже совершила манёвр. Она была нацелена на поверхность Луны — в точку, находящуюся примерно в 120 милях от места посадки предыдущей лунной миссии. Экипаж «Аполлона-12» в ходе своего пребывания на Луне установил на её поверхности сейсмографы, которые уже пять месяцев фиксировали колебания лунной поверхности и передавали данные на Землю. Эти датчики должны были зафиксировать удар ступени о поверхность Луны.

Авария[править | править вики-текст]

Схема компоновки служебного модуля «Аполлона-13»

Первые проблемы с оборудованием служебного модуля начались на третьи сутки полёта, утром, в 47:00:07 полётного времени. После сна экипажу были даны указания выполнить процедуру перемешивания содержимого кислородных и водородных баков. Необходимость перемешивания обуславливалась тем, что в невесомости жидкие кислород и водород расслаиваются, и датчики уровня начинают выдавать завышенные данные. В каждом баке находилось по два активатора, представлявших из себя небольшие турбинки, приводимых в движение электромоторами и перемешивавших его содержимое, в результате чего газовая фаза отделялась от жидкой, и показания датчиков уровня приходили в норму.

После процедуры перемешивания в кислородном баке № 2 с датчика максимального давления появился сигнал. Как на приборной панели «Одиссея», так и на мониторах в Хьюстоне фиксировалось срабатывание этого датчика. Поскольку аналоговые датчики давления и температуры в баке № 2 продолжали выдавать нормальные показания, этот отказ был признан не критичным.

Вечером (в 20:24 по времени Хьюстона) 13 апреля 1970 года, когда корабль пролетел 330 000 километров, экипаж вёл репортаж для телезрителей, знакомя их с кораблём и своим бытом. Операторы в Хьюстоне уже некоторое время наблюдали колебания показаний датчиков уровня сжиженных кислорода и водорода в баках служебного модуля, и приняли решение по окончании репортажа произвести их перемешивание.[6]

После окончания репортажа Джон Суайгерт, получив указание из ЦУПа, приступил к перемешиванию жидкостей во всех четырёх баках (55:54:53 полётного времени). Через 16 секунд астронавты услышали громкий звук удара, сопровождавшийся встряской корабля.[7] Изначально Лоуэлл решил, что Хейз открыл клапан, уравнивающий давление воздуха между командным и лунным модулями, как он это уже проделывал неоднократно, каждый раз пугая астронавтов,[8] но тот опроверг его предположение. Сработала аварийная сигнализация; индикаторы на пульте управления показывали потерю напряжения на шине питания B — одной из двух, питающех бортовое оборудование командного и служебного модулей,[9] — а операторы в ЦУПе отметили падение до нуля давления в кислородном баке № 2 (англ. oxygen tank 2) и в двух из трёх имеющихся топливных элементов (англ. fuel cell).

13 апреля 1970 года. Суайгерт и Ловелл докладывают о взрыве на корабле

Джеймс Ловелл доложил в Хьюстон о случившемся. Не видя никаких очевидных повреждений в командном модуле, экипаж предположил, что в лунный модуль попал метеорит, нарушив его герметичность, и приступил к аварийному задраиванию переходного тоннеля между модулями, который был открыт на время телепередачи. Однако закрыть люк никак не удавалось, и через некоторое время, не ощущая утечки воздуха, астронавты оставили эти попытки и вернулись к анализу текущей ситуации.[10]

В ЦУПе заметили, что одновременно со встряской корабля радиосвязь автоматически переключилась с направленной антенны на всенаправленные.[11] Началось падение напряжения и на шине питания A, а топливные элементы № 1 и № 3 полностью прекратили выработку электроэнергии.[12] Это означало однозначный отказ от высадки на Луну, поскольку, согласно установленным NASA жёстким требованиям безопасности, она допускалась только при условии исправности всех трёх топливных элементов.[13]

Колебания корабля продолжались,[14] и автоматике не удавалось их парировать; не смог этого сделать и сам Ловелл, перейдя на ручное управление.[15] Это грозило рядом неприятных последствий: прежде всего, обычно на протяжении полёта корабль вращался вокруг своей оси с скоростью около одного оборота в минуту, что обеспечивало его равномерный обогрев Солнцем. Нарушение равномерности этого вращения привело бы к перегреву корпуса корабля с освещённой и переохлаждению с теневой стороны, что могло бы повредить оборудование модулей.[13] Кроме того, неконтролируемые колебания корабля могли привести к складыванию рамок гироскопов, что означало бы полную утрату информации о его пространственной ориентации.[16]

Выглянув в боковой иллюминатор, Ловелл увидел облако истекающего из служебного отсека газа, который и создавал реактивную силу, изменяющую ориентацию корабля.[17] Индикаторы давления в кислородном баке № 1 показывали его медленное и неуклонное понижение; по оценке астронавтов, бак должен был опустеть через пару часов.[18]

Выработка электричества последним исправным топливным элементом № 2 неуклонно уменьшалась; напряжение на шине питания A продолжало падать. Чтобы избежать полного обесточивания «Одиссея», ЦУП приказал запитать обе шины от аккумуляторов командного модуля (которые обычно использовались в ходе возвращения на Землю), после чего начать отключение второстепенных систем согласно аварийному «розовому списку», чтобы снизить потребляемый модулем ток (обычно составлявший 50 А) на 10 А. Однако даже при такой пониженной нагрузке заряда аккумуляторов хватило бы от силы на пару часов.[19]

Когда давление упало ниже определённого уровня, система автоматически переключилась на использование кислорода из уравнительного бака командного модуля.[20] Исчерпание этого запаса кислорода было недопустимо, поскольку он обеспечивал дыхание экипажа в ходе возвращения на Землю, и ЦУП потребовал отключить уравнительный бак от кислородной системы.[21] Последней отчаянной попыткой остановить утечку стал приказ на закрытие отсечных клапанов трубопроводов, ведущих к двум отказавшим топливным элементам, в предположении, что причиной утечки является повреждение последних. Способа открыть однажды закрытые клапаны не существовало, поэтому такое распоряжение означало официальную отмену высадки на Луне. Сначала был закрыт клапан топливного элемента № 3, а когда это не помогло — топливного элемента № 1, но утечка так и не прекратилась.[22]

Ответственный за системы энергоснабжения и жизнеобеспечения Сеймур Либергот вспомнил про отработанный ранее на тренажёре сценарий разгерметизации командного модуля, в котором лунный модуль использовался в качестве «спасательной шлюпки», и предложил этот вариант руководителю полётами.[23] Экипаж приступил к работе по этому плану: Ловелл и Хейз занялись включением систем лунного модуля, в то время как Суайгерт выполнял операции по обесточиванию «Одиссея» — работу, которой в нормальном режиме должны были бы заниматься все трое. Тем временем утечка из кислородного бака ускорялась, оставляя астронавтам всё меньше времени на выполнение необходимых действий.[3]

Первоочерёдными задачами было запитывание гиростабилизированной платформы «Водолея», после чего следовало ввести в неё параметры ориентации связки модулей. Эта операция осложнялась тем, что, ввиду конструкивных особенностей стыковочного узла, они несколько отличались от аналогичных параметров «Одиссея», и поэтому требовали несложного арифметического пересчёта. Для пущей уверенности Ловелл попросил ЦУП проверить его вычисления.[24] Не обошлось без накладок — так, Гленн Линней в спешке отдал приказ обесточить маневровые двигатели «Одиссея» до того, как были запитаны аналогичные двигатели «Водолея», и на некоторое время связка кораблей потеряла возможность сохранять неизменной свою ориентацию в пространстве.[25]

Создание штаба по спасению экипажа[править | править вики-текст]

Фрагмент телеметрических осциллограмм «Аполлона-13», на которых изображены графики давления, температуры, расхода газа из кислородных и гелиевых баков и напряжение питающих шин во времени. В момент времени 55:54:53 виден бросок давления в баке № 2 (вызванный включением активатора), через 16 секунд — бросок температуры в этом баке и ещё через 5 — падение расхода газа и давления в баке № 2 до нуля. На врезке изображена конструкция предохранительных клапанов кислородных и водородных баков с подпружиненной диафрагмой

В ЦУПе был создан штаб по руководству спасательной операцией. Кроме штатных руководителей полёта в совещании приняли участие руководители NASA, астронавты, инженеры из тренажёрного участка, а также проектировщики из фирм-изготовителей.

Инженеры просмотрели бумажные носители с осциллограммами телеметрии, и пришли к выводу, что запускать маршевый двигатель служебного модуля чрезвычайно рискованно. Этот двигатель развивает тягу 14 200 кгс и допускает многократные включения. Он проектировался таким образом, чтобы можно было прервать полёт на пути к Луне и вернуться на Землю. Для этого в служебном модуле имелись соответствующие запасы топлива. В ЦУПе было принято решение использовать второй доступный двигатель «Аполлона-13» — двигатель посадочной ступени лунного модуля «Водолей».

Одна из групп инженеров занялась учётом ресурсов, имеющихся на борту, и прогнозом их исчерпания. Из всех ресурсов систем жизнеобеспечения, электропитания и динамики «Аполлона-13» самым критичным оказался запас пресной воды. Результаты учёта.

  • Кислород. Посадочная ступень обладала большими кислородными баками, поскольку предусматривалось два выхода на поверхность Луны. Соответственно, лунный модуль имел достаточные запасы кислорода для проведения двух циклов сброса атмосферы кабины с её последующим восстановлением.
  • Электроэнергия. Общая ёмкость серебряно-цинковых батарей посадочной и взлётной ступеней «Водолея» составляла 2252 ампер-часа (четыре батареи по 415 А·ч в посадочной ступени и две батареи по 296 А·ч на взлётной ступени), что при максимальном потреблении 55 А и 30 А при номинальной нагрузке должно было обеспечить 75-часовое функционирование лунного корабля.
  • Жизнеобеспечение. Ёмкость картриджей с поглотителем углекислого газа (гидроксидом лития) была рассчитана на двухсуточное пребывание двух человек. Поскольку лунным кораблём воспользовались как спасательной шлюпкой, три человека выработали ресурс поглотителей гораздо раньше. Исчерпание этого ресурса было сразу спрогнозировано инженерами ЦУПа, поэтому к тому времени как гранулы гидроксида лития достигли насыщения, экипажу был предложен вариант использования картриджей из командного модуля.
  • Динамика. Количество топлива для вспомогательных двигателей ориентации было рассчитано на множество манёвров возле Луны как при посадке, так и после взлёта, при причаливании взлётной ступени к основному блоку. Однако и этот ресурс пришлось экономить.
  • Охлаждение. Бортовая электроника лунного корабля охлаждалась теплоносителем на основе этиленгликоля, который циркулировал по замкнутому контуру. Чтобы отвести избыток тепла, теплоноситель поступал в теплообменник-испаритель. Вторым контуром теплообменника был разомкнутый контур пресной воды. Вода испарялась в вакуум, унося лишнее тепло. Потребление воды напрямую зависело от расхода электроэнергии. Без воды электроника неминуемо вышла бы из строя, делая невозможным управление, маневрирование и контроль за параметрами. Несмотря на то, что электропотребление было снижено до 12,5 А, необходимо было снизить его до 7 А, чтобы растянуть запас драгоценной воды на всё время полёта.

Другая группа занялась выработкой возможных вариантов возвращения на Землю. В ЦУПе одновременно просчитывались следующие пять версий спасения экипажа.

  1. Запуск двигателя служебного модуля и возвращение на Землю без облёта Луны. Это был один из штатных сценариев, разрабатывавшихся ещё до полёта. Преимущества варианта: значительное сокращение времени полёта (почти на 2 дня); приводнение ожидалось на 118 часу в Тихом океане, где у Хьюстона имелись спасательные команды. Этот сценарий имел следующие риски: кроме запуска, возможно, повреждённого двигателя, существовала вероятность, что тепловая защита не выдержит повышенной посадочной скорости. Этот вариант был отброшен почти сразу и единогласно.
  2. Вариант, аналогичный первому (без облёта Луны), но с использованием двигателя посадочной ступени лунного модуля. Вариант предусматривал сброс служебного модуля и полную выработку топлива посадочной ступени. Достоинства варианта: уменьшение времени до тех же 118 часов. Недостаток этого варианта, кроме того же риска от повышенной посадочной скорости — очень малое количество топлива для возможного маневрирования возле Земли: предусматривалось сбросить посадочную ступень лунного модуля, а для маневрирования использовать взлётную ступень — что было крайне нежелательно, поскольку первая несла большие кислородные баки и мощные аккумуляторы, а двигатель взлётной ступени не имел управления тягой. Кроме того, даже неисправный служебный модуль продолжал защищать тепловой экран от космического холода. Этот вариант тоже был отброшен.
  3. Однократное включение двигателя посадочной ступени для выхода на возвратную траекторию с облётом Луны (с максимальным временем возврата). Вариант считался наиболее легко реализуемым в техническом плане (производитель лунного корабля гарантировал однократный запуск двигателя). Рассматривался как крайний случай и приводил к посадке в Индийский океан на 152 часу полёта. Недостатки: заведомо недостаточный запас ресурсов системы жизнеобеспечения; невозможность своевременного спасения экипажа после приводнения.
  4. Двукратное включение двигателя посадочной ступени. Назначение первого включения — коррекция траектории с целью перехода на траекторию возврата на Землю с облётом Луны. Назначение второго включения — набор как можно большей скорости для перелёта на Землю. Планировалась максимальная выработка топлива. Вариант предусматривал приводнение в Атлантическом океане на 133 часе полёта. Недостаток: неудобство спасения.
  5. Двукратное включение двигателя посадочной ступени с облётом Луны. Этот вариант являлся модификацией предыдущего. Во время второго включения двигатель работал меньшее время, соответственно, развивалась меньшая скорость. Время перелёта увеличивалось на 11 часов. За дополнительное время перелёта Земля успевала повернуться за счёт суточного вращения. Предусматривалось приводнение в Тихом океане, в удобном для спасения районе, на 142 часу полёта. На этом варианте и было решено остановиться.

Проблемы, сопутствующие аварии[править | править вики-текст]

Невозможность навигации[править | править вики-текст]

Перед включением двигателя корабля следовало провести процедуру точного наведения, предназначенную для ликвидации ошибок, вызванных «уходом» гироскопов. Она заключалась в поочерёдном наведении специального телескопа на несколько «навигационных» звёзд, координаты которых были заранее сохранены в постоянной памяти компьютера.[26] Однако сделать это после аварии стало невозможно: кислород и обломки корабля, выброшенные взрывом в космическое пространство и летевшие вместе с кораблём, светились отражённым солнечным светом, не позволяя экипажу различить настоящие звёзды среди множества «ложных».[27] Попытки вывести корабль из этого «мусорного облака» не увенчались успехом,[28] и в конце концов астронавтам пришлось уповать на то, что параметры ориентации были перенесены из компьютера «Одиссея» на компьютер «Водолея» без ошибок.[29]

Изменение моментов инерции[править | править вики-текст]

Система управления ЛМ не была рассчитана на управление угловыми координатами с пристыкованными командным и служебным модулями. Центр тяжести такой связки находился далеко от расчётного положения. Поэтому Ловелл, отдавая команду, например, на изменение тангажа, вынужден был одновременно парировать отклонение по рысканию и крену.[30]

Проблемы со связью[править | править вики-текст]

Третья ступень РН «Сатурн-5» участвовала в «сейсмическом эксперименте». Частоты передатчиков телеметрии этой ступени совпадали с частотами приёмопередатчиков «Водолея». При разработке это не вызывало беспокойства, поскольку при штатном развитии событий третья ступень предусмотренно разбивалась о поверхность Луны задолго до включения электропитания ЛМ. Однако в данном случае передатчики третьей ступени работали одновременно с передатчиками лунного модуля, создавая помехи, которые затрудняли общение экипажа с Хьюстоном. По распоряжению руководства NASA, был включён в работу американский радиотелескоп, расположенный в Паркса (Австралия).[31]

Систематический дрейф[править | править вики-текст]

Движение «Аполлона-13» сопровождалось очень слабым, но постоянным уходом с баллистической траектории. Инженеры Хьюстона никак не могли понять причину этого дрейфа. Сначала причиной дрейфа считали продолжающуюся утечку газов из разрушенного служебного модуля. Однако, когда стало ясно, что дрейф продолжается, хотя все ёмкости служебного модуля заведомо пусты или надёжно перекрыты, стали искать другую причину.[32]

Этот дрейф послужил причиной четвёртой коррекции.[33]

Вторая коррекция траектории[править | править вики-текст]

Первая коррекция, совершённая ещё до происшествия, перевела «Аполлон-13» на гибридную траекторию, не обеспечивавшую возврата к Земле без дополнительных действий. 14 апреля в 08:42:43 (61:29:43 полётного времени) двигатель посадочной ступени лунного модуля был в первый раз включён на 34 секунды, в результате чего корабль вновь оказался на траектории свободного возврата.

При штатном развитии событий двигатель посадочной ступени лунного модуля должен был включаться несколько раз — для сведения лунного модуля с орбиты, для маневрирования во время спуска и для гашения вертикальной и/или горизонтальной скорости непосредственно перед прилунением. Однако из-за особенностей конструкции топливной системы, имевшей вытеснительную подачу, двигатель мог быть повторно запущен только на протяжении некоторого отрезка времени (порядка 50-55 часов) с момента первого запуска. Компоненты самовоспламеняющегося топлива подавались в камеру сгорания в результате наддува баков гелием, который изначально хранился в сжиженном виде, а перед первым запуском двигателя нагревался и превращался в газ. После прилунения давление в баках продолжало расти. Для предотвращения разрыва баков топливная система была оборудована клапаном со специально рассчитанной предохранительной диафрагмой. После достижения максимально допустимого давления гелий прорывал диафрагму и улетучивался в вакуум, делая дальнейший запуск двигателя посадочной ступени невозможным. При штатном развитии событий к этому моменту посадочная ступень уже должна была находиться на Луне. Согласно расчётам, проведённым на основании показаний датчиков давления гелия, прорыв диафрагмы следовало ожидать примерно между 105‑м и 110‑м часами полётного времени.

Изначально ЦУП осуществил третий сценарий спасения. По этому сценарию посадка ожидалась в Индийском океане, около острова Мадагаскар, где не было поисково-спасательных средств США (5 кораблей и 47 самолётов, выделенных для спасения астронавтов, были сосредоточены только в Тихом океане). Полёт по такой траектории был нежелателен ещё и потому, что ресурсы лунного модуля, по расчётам, заканчивались за несколько часов до вхождения командного модуля в атмосферу Земли. Поэтому ЦУП приступил к осуществлению пятого сценария спасения. Были рассчитаны параметры ещё одной нештатной коррекции, названной «PC+2» и предназначенной для повышения перелётной скорости[* 1].

Проверка ориентации[править | править вики-текст]

В Центре управления полётом не были уверены в точности настройки инерциальной гироскопической платформы лунного модуля. В силу кратковременности работы двигателя при второй коррекции возможная ошибка не могла привести к значительному отклонению от расчётной траектории, однако перед гораздо более длительной коррекцией PC+2 следовало убедиться в правильности ориентации корабля. Инженерам, экспериментировавшим на симуляторе, так и не удалось найти такую его ориентацию, при которой «ложные звёзды» ушли бы из поля зрения и позволили откалибровать платформу.[34] За неимением лучшего варианта было решено начать с предположения, что текущая калибровка платформы является правильной, и получить его подтверждение при помощи Солнца.[35] В 73:32 полётного времени компьютеру лунного модуля была отдана команда сориентировать корабль так, чтобы в навигационный телескоп был виден правый верхний лимб светила. В 73:47 отработка команды завершилась, и Хейз, надев на телескоп светофильтр, убедился, что перекрестие прибора действительно указывает (с незначительным отклонением) на ожидаемую точку.[36]

Облёт Луны и прекращение радиосвязи[править | править вики-текст]

Во вторник 14 апреля в 76:42:07 полётного времени корабль вошёл в лунную тень. «Ложные звёзды» потускнели настолько, что астронавты увидели знакомые созвездия. Однако для экономии сил и времени экипажа, а также ресурса двигателей ориентации, ЦУП отказался от повторного приведения по звёздам, сочтя предыдущее приведение по Солнцу достаточно точным.

В 18:15 по времени Хьюстона (77:02:39 полётного времени) «Аполлон-13» скрылся за диском Луны. Радиосвязь с Землёй прекратилась. В это время экипаж занимался фотографированием поверхности обратной стороны Луны.

Радиомолчание длилось около 20 минут. Затем Ловелл и Хейз стали включать системы лунного модуля, готовясь к третьей коррекции.

Третья коррекция траектории (PC+2)[править | править вики-текст]

Коррекция «PC+2» предназначалась для повышения перелётной скорости от Луны к Земле. 15 апреля в 02:40:31 (по Гринвичу (GMT)) или в 79:27:39 полётного времени была подана команда на включение двигателя. Сперва 7,5 секунд работали двигатели коррекции для осадки топлива в баках. Затем в камеру сгорания двигателя посадочной ступени лунного модуля были поданы компоненты топлива, которые при соединении воспламенились. Двигатель проработал на малой тяге 5 секунд. Затем Ловелл передвинул рычаг управления двигателя на 40 %. На этом режиме двигатель работал 21 секунду. После чего рычаг был переведён на полную тягу. Всего коррекция длилась 4 минуты 23 секунды, двигатель был отключён автоматически по команде бортового компьютера. Коррекция траектории прошла успешно. Манёвр был выполнен безукоризненно точно: настолько, что не пришлось даже делать дополнительной коррекции двигателями ориентации (хотя такой манёвр был предусмотрен) для ликвидации ошибки. Однако, во время полёта к Земле корабль стал отклоняться от идеальной траектории. Это отклонение было очень незначительным, но постоянным. Его назвали «систематическим дрейфом». Вычисления показали, что в результате дрейфа корабль пройдёт мимо Земли на расстоянии, равном примерно 165 км. Нужно было в третий раз включать двигатель посадочной ступени для ещё одной коррекции.

Кризис систем жизнеобеспечения и другие проблемы[править | править вики-текст]

Проблема системы регенерации[править | править вики-текст]

15 апреля 1970 года. «Аполлон-13». Суайгерт (справа) и Ловелл (слева) разрезают теплоизоляцию, чтобы извлечь шланг от лунного скафандра
«Почтовый ящик» — модифицированная система поглощения углекислого газа в кабине лунного модуля. Квадратный картридж с гидроксидом лития из «Одиссея» закреплён рядом с цилиндрическими картриджами «Водолея».

15 апреля, примерно в 05:30 (на 85‑м часу полёта) содержание углекислого газа в атмосфере кабины лунного модуля достигло 13 %. Это означало, что гранулы гидроксида лития в системе поглощения углекислого газа близки к насыщению. Патроны поглотителя углекислого газа были рассчитаны на двухсуточное пребывание двух человек, поэтому три человека израсходовали этот ресурс несколько быстрее. Естественным решением было использовать сменные поглотители из комплекта командного модуля. Однако поскольку тот был обесточен, включить вентиляторы для циркуляции воздуха между модулями через переходной тоннель было невозможно. Проблему усугубило ещё то, что сменные поглотители командного и лунного модулей были не взаимозаменяемы.

Решение проблемы было предложено специалистом по системам жизнеобеспечения Эдом Смайли (англ. Ed Smiley). Его предложение основывалось на конструкции системы жизнеобеспечения кабины лунного модуля. Одной из функций этой системы было дублирование систем жизнеобеспечения лунных скафандров (на случай, если эта система выйдет из строя в одном или обоих скафандрах). Смайли продемонстрировал руководству переходник, который можно было изготовить из находящихся на борту материалов. После испытания переходника в барокамере NASA, имитирующей атмосферу лунного модуля, решение было признано удачным. Инструкция по изготовлению переходника была продиктована на борт.

Астронавты отсоединили от одного из лунных скафандров спаренный шланг. Спаренный шланг состоит из двух шлангов вентиляции скафандра (один с красными, второй с синими наконечниками) и телекоммуникационного провода. Теплоизоляция была разрезана, и один из шлангов (с красными наконечниками) использовался в дальнейших операциях. Для крепления шланга к поглотителю в ход пошли полиэтиленовая оболочка костюма охлаждения от лунного скафандра, картонные обложки от полётного плана, кусок полотенца Хейза и клейкая лента.

После сборки один из концов шланга оказался герметично подсоединён к картриджу, второй был вставлен в разъём системы жизнеобеспечения. Последняя была переведена в режим вентиляции скафандра — нагнетаемый ею воздух проходил через шланг от скафандра, а затем через картридж — и запущена на полную мощность. Содержание углекислого газа стало снижаться, и примерно через час достигло приемлемых величин. Экипаж назвал это приспособление «почтовым ящиком» (англ. mailbox). Всего было изготовлено два таких приспособления, с красными шлангами от скафандров Ловелла и Хейза.

Бытовые проблемы[править | править вики-текст]

Недостаток энергии на борту привёл к нарушению теплового режима. Поскольку ввиду дефицита электроэнергии было нельзя включать электрообогреватели, температура в кабине начала падать. В командном модуле она упала до 5-6 °С; в «Водолее» за счёт работающих систем было немного теплее (11 °C). Появился водяной конденсат, в кабине стало сыро. Экипаж, лишённый жизненного пространства, не имел возможности двигаться и стал замерзать. Астронавтам казалось, что в кабине холоднее, чем это было на самом деле.

Астронавты опасались, что запасы еды и питьевой воды, находившиеся в обесточенном командном модуле, замёрзнут. Суайгерт приступил к их переносу в более тёплый «Водолей».[37] Наполняя пакеты водой, он случайно упустил небольшое её количество и промочил свои матерчатые ботинки; высушить их было негде.[26]

В холодном воздухе кабины Хейз простудился. Сначала у него был озноб, сменившийся жаром. Кроме того, он испытывал резь в мочевыводящем канале. Хейз продолжал работать наравне с Ловеллом и Суайгертом, отказываясь поспать чуть побольше, несмотря на увещевания командира. Хейз ограничился двумя таблетками аспирина из бортовой аптечки.

Охлаждение бортовой электроники лунного модуля осуществлялось питьевой водой (астронавты пили из того же бака). Чтобы как можно дольше растянуть запас охлаждающей жидкости (воды), экипажу пришлось терпеть жажду.

Для экономии ресурсов системы ориентации астронавтам рекомендовали отказаться от использования системы сброса урины (мочи) за борт. Мочу они собирали в пластиковые пакеты, которые с помощью клейкой ленты крепили к стенкам лунного модуля.

Взрыв в аккумуляторном отсеке лунного модуля[править | править вики-текст]

15 апреля в 23:10 (в 97 часов 13 минут полётного времени) Хейз, находящийся в ЛМ, услышал хлопок и в иллюминаторе увидел клубящийся туман со снежинками, струящийся из посадочной ступени. В ЦУПе появился сигнал о снижении мощности одной из химических батарей. На Земле немедленно провели моделирование ситуации, и оказалось, что данная ситуация не являлась угрожающей. Выделяющиеся при работе батарей кислород и водород скопились в отсеке химических батарей, а случайная искра подожгла смесь. Продукты сгорания вырвались в окружающий вакуум. Три из четырёх батарей сохранили мощность, а одна свою мощность немного потеряла.

Четвёртая коррекция траектории[править | править вики-текст]

16 апреля в 04:31:28 (в 105:18:28 полётного времени) двигатель лунного модуля был включён ещё на 14 секунд на десятипроцентной тяге — была проведена четвёртая коррекция траектории. Отличие этой коррекции от предыдущих заключалось в том, что для экономии электробатарей лунного модуля экипаж не запитывал бортовой компьютер и инерциальную гироскопическую платформу. Запуск и выключение двигателя производились вручную, а ориентацию при этом Ловелл поддерживал, ориентируясь через диоптр командирского иллюминатора на земной терминатор. Хейз в этот момент должен был удерживать нижний лимб Солнца в перекрестии бортового телескопа. Суайгерт вёл отсчёт времени по наручным часам. Измерения показали, что угол входа аппарата в атмосферу Земли хоть и попадает в допустимые пределы, но не оптимален. Требовалась ещё одна, пятая по счёту коррекция. В 108:46:00 полётного времени произошёл давно ожидаемый прорыв предохранительной мембраны. Гелий вышел в вакуум, и пятый запуск стал невозможен.

Проблемы с радиоизотопными материалами лунного модуля[править | править вики-текст]

При штатном развитии событий астронавты должны были оставить на Луне несколько научных приборов. Для питания этой аппаратуры предназначался радиоизотопный источник электроэнергии типа SNAP-27. Этот прибор обладал прочным керамическим корпусом, упрочнённым стальной оболочкой, и теоретически должен был выдержать прохождение сквозь атмосферу и падение на Землю без разрушения. Тем не менее, от частных лиц и различных организаций в NASA посыпались требования принять меры к недопущению попадания содержащихся в приборе радиоактивных материалов на земную поверхность.[38]

Для решения этой задачи требовалось затопить лунный модуль в Тихом океане, вдали от судоходных маршрутов. Пятая коррекция траектории и нештатная схема разделения «Водолея» и «Одиссея» должны были решить эту задачу.

Операция по зарядке аккумуляторов командного модуля[править | править вики-текст]

Во время аварии служебного модуля автоматика переключила неисправную шину на питание от аккумуляторов командного модуля, вследствие чего они были основательно разряжены. Поскольку батареи лунного модуля ещё сохранили значительную ёмкость, было решено подзарядить аккумуляторы «Одиссея» от аккумуляторов «Водолея». Эта операция была нештатной и никогда не проверялась на практике, поэтому вызвала обоснованные сомнения у экипажа. Однако инженеры заверили астронавтов, что закоротить батареи по предложенной схеме невозможно. Эта операция была выполнена Суайгертом по рекомендациям ЦУПа.[38]

Комплектование командного модуля по массе[править | править вики-текст]

Пока Суайгерт занимался подзарядкой аккумуляторов, Ловелл и Хейз перенесли из лунного модуля и закрепили в командном часть оборудования, которое в штатном режиме спасать не предполагалось — оно должно было остаться на Луне. Сюда входили несколько кинокамер, научные приборы, кислородные баллоны. Это было вызвано тем, что компьютер «Одиссея» был запрограммирован на строго определённую массу, куда входило 45 килограммов лунных камней.[38]

Пятая коррекция траектории[править | править вики-текст]

Для выполнения пятой коррекции траектории ЦУП решил воспользоваться двигателями системы ориентации лунного модуля. Коррекция была проведена 17 апреля в 12:52:51 (в 137:39:52 полётного времени) и прошла успешно. Двигатели ориентации отработали 22 секунды. Расчёты показали, что корабль приводнится в приемлемом районе.

Отстыковка двигательного отсека (служебного модуля) и коррекция увода спускаемого аппарата[править | править вики-текст]

После пятой коррекции экипажу предстояло провести ещё несколько ответственных операций, в частности, выполнить отстыковку двигательного отсека от корабля. Если бы не авария, то эта операция была бы вполне заурядной, но в сложившихся условиях были опасения, что могли быть повреждены пиротехнические устройства, служившие для разрыва связей между двигательным отсеком и отсеком экипажа. Кроме того, двигательный отсек после его отделения, обычно, уводился с помощью вспомогательных двигателей, которыми теперь также нельзя было воспользоваться. Наконец, освобождённый от двигательного отсека корабль, представлявший собой нерасчётную связку отсека экипажа и лунного модуля, мог оказаться неустойчивой в динамическом отношении системой, стабилизация которой могла вызвать серьёзные трудности.

Повреждённый двигательный отсек «Аполлона-13» после отделения

После отработки различных вариантов на Земле было принято решение развернуть корабль на 45° по отношению к направлению своего движения. Затем с помощью двигателей системы ориентации лунного модуля сообщить импульс по оси корабля так, чтобы он начал перемещаться вперёд двигательным отсеком. После этого необходимо было осуществить подрыв пиротехнических устройств, и с помощью двигателей системы ориентации корабля придать ему импульс в противоположном направлении (фактически шестая и седьмая коррекции). Корабль и двигательный отсек в результате разойдутся в разные стороны. Несмотря на сложность процедуры, в 13:14:48 (в 138:01:48 полётного времени) двигательный отсек благополучно был отделён от корабля. В 13:28 после увода отсека астронавты получили возможность его рассмотреть и сфотографировать.

Картина была ужасающей — целая панель корпуса длиной около четырёх метров и шириной свыше полутора метров оказалась вырванной взрывом, было повреждено сопло маршевого двигателя, у остронаправленной антенны образовалась своего рода свалка повреждённого оборудования. Служебный отсек был полностью выведен из строя взрывом.

Отделение лунного модуля[править | править вики-текст]

Следующей операцией было отделение лунного модуля от отсека экипажа. Ловелл задраил люки в лунный модуль и переходный туннель — в этот раз их закрытие не было сопряжено с затруднениями, — а затем стравил воздух из туннеля до давления в 2,8 фунта на квадратный дюйм (0,19 атм).[39] Получив подтверждение закрытия люков, Суайгерт активировал систему жизнеобеспечения командного модуля. Астронавтам пришлось пережить несколько неприятных минут: приборы показывали повышенный расход кислорода, что могло означать негерметичность люка.[40]

Однако инженеры в Хьюстоне быстро поняли, в чём дело. На протяжении последних дней за жизнеобеспечение корабля отвечали системы «Водолея», рабочее давление в кабине которого было ниже, чем в командном модуле. Только что включённая система жизнеобеспечения «Одиссея» обнаружила, что давление в кабине ниже номинального, и начала поднимать его до штатного уровня. Через пару минут расход кислорода снизился до расчётных значений.[41] Ещё через четыре минуты, в 16:43 (141:30:00 полётного времени) Суайгерт подорвал пироболты, стягивающие туннель и командный модуль.[42] Остаточное давление мягко оттолкнуло модули друг от друга.

В момент сброса в «Водолее» оставалось кислорода на 124 часа, электроэнергии — на 4,5 часа, воды — на 5,5 часов.

На период посадки ряд стран, в том числе СССР, Англия и Франция, объявили радиомолчание на рабочих частотах экипажа.

Предпосадочная навигация[править | править вики-текст]

Незадолго перед входом в атмосферу ЦУП запланировал для экипажа ещё одну нештатную операцию. Требовалось определить точность настройки системы навигации и ориентации командного модуля. При неправильной настройке командный модуль мог войти в атмосферу под нерасчётным углом тангажа или рыскания, что вызвало бы перегрев кабины и смерть экипажа. Согласно полётному плану, в случае отказа автоматики Суайгерт должен был вручную управлять ориентацией командного модуля. Для этого использовался земной горизонт и специальные линии, выгравированные на иллюминаторе пилота.

Однако теперь «Одиссей» заходил на посадку над ночной стороной Земли, поэтому горизонт был просто не виден. Для этой операции навигаторы Хьюстона использовали заход Луны за горизонт Земли. Наблюдая за Луной в перископ, Ловелл должен был отметить точное время исчезновения диска Луны за земным горизонтом. Расчётное время оказалось близко к наблюдаемому, что позволило сделать два вывода:

  • гироскопическая инерциальная платформа настроена точно, система автоматической ориентации исправна;
  • траектория снижения находится в допустимых пределах.[38]

Приводнение[править | править вики-текст]

17 апреля 1970 года. Приводнение спускаемого аппарата миссии «Аполлон-13»

17 апреля в 17:53:45 (в 142:42:42 полётного времени) отсек экипажа «Аполлона-13» вошёл в земную атмосферу, а в 18:07:41 благополучно приводнился в 7,5 километрах от универсального десантного корабля «Иводзима». Все члены экипажа «Аполлона-13» были спасены и доставлены самолётом в Гонолулу (Гавайские острова). Астронавты и наземные службы Хьюстона за проявленное мужество и исключительно высокопрофессиональную работу были награждены высшей гражданской наградой США — «Медалью свободы».

Некоторые итоги полёта[править | править вики-текст]

Полёт продемонстрировал трудности и опасности космического полёта и этим сделал ещё более весомыми успешные полёты кораблей «Аполлон-11» и «Аполлон-12».

Обеспечение благополучного возвращения экипажа после такой серьёзной аварии расценили как крупный успех, продемонстрировавший широкие возможности кораблей «Аполлон», эффективность наземных служб в аварийной ситуации, высокую квалификацию и мужество астронавтов.

В связи с необходимостью модификации кораблей «Аполлон» старт корабля «Аполлон-14» был отложен на 5 месяцев.

После случая высокой вероятности заражения одного из членов основного экипажа краснухой (и вызванной этим необходимости замены его дублёром) решено сделать значительно более строгими условия частичного карантина для астронавтов перед полётом. Перед стартом у Чарльза Дьюка, члена дублирующего экипажа, началась краснуха, которой он заразился от ребёнка при посещении своих друзей. Поскольку Дьюк общался с обоими экипажами, всех астронавтов проверили на иммунитет к краснухе. Оказалось, что все астронавты обладали иммунитетом, за исключением Томаса Маттингли, пилота командного модуля в основном экипаже. Врачи возражали против полёта Маттингли, поскольку он мог заболеть в то время, когда оставался бы один в командном модуле на селеноцентрической (окололунной) орбите. Маттингли был заменён дублёром Джоном Суайгертом всего за 2 дня до старта (Маттингли краснухой всё же не заболел).

Ввиду использования траектории свободного облёта Луны, корабль «Аполлон-13» незапланированно установил рекорд удаления пилотируемого аппарата от Земли — 401 056 километров[43].

Результат сейсмического эксперимента[править | править вики-текст]

Третья ступень «Сатурна-V», врезавшись в Луну, вызвала срабатывание сейсмодатчиков, установленных экипажем «Аполлона-12» в ходе предыдущей миссии. Эти данные позволили вычислить толщину лунной коры.

Итоговая сводка основных этапов полёта[править | править вики-текст]

Основные этапы полёта «Аполлона-13» с временными отметками
  1. 00:00:00 Старт (суббота, 11 апреля 1970 года) в 13:13 по времени Хьюстона.
  2. 00:12:30 Выход на орбиту ожидания.
  3. 02:35:46 Выход на траекторию полёта к Луне.
  4. 03:06:39 Разделение третьей ступени и основного блока «Аполлона-13».
  5. 03:19:09 Стыковка командного модуля с лунным модулем и извлечение лунного модуля из обечайки третьей ступени.
  6. 30:40:50 Первая коррекция траектории с помощью двигателя служебного модуля.
  7. 55:54:53 Взрыв криогенного бака № 2 с жидким кислородом.
  8. 61:29:43 Вторая коррекция траектории с помощью двигателя посадочной ступени лунного модуля. Эта коррекция обеспечила переход с гибридной орбиты на орбиту свободного возврата к Земле.
  9. 77:02:39 Начало полёта корабля за лунным диском. Пропадание радиосвязи.
  10. 77:21:18 Возобновление радиосвязи.
  11. 79:27:39 Третья коррекция («PC+2»). Разгонный импульс, позволивший сократить перелётное время от Луны до Земли.
  12. 97:13:14 Инцидент с воспламенением газов, скопившихся в аккумуляторном отсеке лунного модуля.
  13. 105:18:28 Четвёртая коррекция траектории.
  14. 137:01:48 Пятая коррекция траектории.
  15. 138:01:48 Отстрел служебного модуля и его фотографирование.
  16. 141:30:00 Расстыковка командного модуля с лунным кораблём.
  17. 142:40:46 Включение всех посадочных систем командного модуля и предпосадочная навигация.
  18. 142:42:42 Вход в атмосферу.
  19. 142:54:41 Приводнение. Завершение полёта (пятница, 17 апреля 1970 года) в 12:07 по времени Хьюстона.

Результаты расследования отказов и происшествий[править | править вики-текст]

Полёт доказал исключительно высокую способность корабля компенсировать отказ одного элемента передачей его функций другим. Функции многих систем основного отсека «Аполлон-13» после взрыва взяли на себя системы лунного корабля.

Отказ пятого двигателя второй ступени ракеты-носителя «Сатурн-V»[править | править вики-текст]

Как показали исследования, причиной выключения двигателя РН «Сатурн-V» послужила тепловая неустойчивость. В камере сгорания возникли низкочастотные колебания давления с частотой около 16 Гц. При одной из пульсаций давление в камере сгорания упало ниже определённой величины, и топливная автоматика произвела отсечку топлива, заглушив тем самым двигатель. Для предотвращения подобных явлений была существенно модернизирована топливная автоматика, а также изменена конструкция форсунок.[5]

Взрыв в служебном модуле[править | править вики-текст]

Конструкция кислородного бака сервисного модуля кораблей программы «Аполлон».

Согласно заключению комиссии, созданной специально для расследования причин аварии, к аварии привела следующая последовательность событий.[44]

В 1962 году головной по командному модулю кораблей серии «Аполлон» фирмой «North American Aviation» (позже — «North American Rockwell») при изменении технического задания на изготовление кислородных баков для двигательных отсеков, выданного субподрядчику — фирме «Beech Aircraft», — не была предусмотрена модификация термостатов, изначально рассчитанных на напряжение 28 В, под стандартное для наземного оборудования стартового комплекса напряжение в 65 В. Это несоответствие не было замечено ни специалистами обеих фирм, ни NASA.

4 июня 1968 года полка кислородной аппаратуры под серийным номером 0632AAG3277, в состав которой входил кислородный бак под серийным номером 10024XTA0008, была установлена в служебный модуль SM 106, предназначенный для миссии «Аполлон-10».[45] Однако в дальнейшем разработчики приняли решение внести некоторые изменения в конструкцию кислородных полок, для чего те из них, что уже были установлены на модули, было необходимо демонтировать. 21 октября 1968 года кислородная полка была снята со служебного модуля и отправлена на завод для внесения требуемых изменений.[46]

Демонтаж кислородной полки производился при помощи специальной оснастки. Как оказалось, один из болтов, которыми полка крепилась к служебному модулю, забыли отвинтить; при попытке подъёма передняя часть полки приподнялась примерно на два дюйма (5,08 сантиметров), после чего не рассчитанная на такую нагрузку оснастка сломалась, а полка упала на своё место. Сделанные фотографии вызвали подозрение, что защитный колпачок нижнего (сливного) штуцера подвергся удару обо что-то, однако расчёты показали, что падение с такой высоты не могло привести к серьёзным повреждениям.[47]

Забытый болт отвинтили, в журнале сделали запись о происшествии, и кислородная полка была благополучно извлечена. Визуальный осмотр полки и подробные проверки не выявили никаких повреждений.[47] В дальнейшем кислородная полка была подвергнута необходимым модификациям и 22 ноября 1968 года установлена в служебный модуль SM 109 миссии «Аполлон-13».[48]

16 марта 1970 года при репетиции запуска баки были заполнены жидким кислородом. К тому моменту, когда в ходе испытаний баки должны были опустеть до половины, в баке № 2 оставалось ещё 92 % кислорода. Было принято решение продолжить репетицию, а по её окончании рассмотреть возможные причины нерасчётной ситуации; однако для этого избыточный кислород из бака № 2 должен был быть удалён. Попытка стравить лишний кислород через заправочный штуцер вызвала падение уровня кислорода лишь до 65 %.[49]

С целью дальнейшего удаления кислорода из бака было принято решение испарить его при помощи встроенных в бак нагревателей. За 6 часов нагрева уровень кислорода в баке упал до 35 %, после чего бак был опустошён за 5 циклов подъёма давления до 300 фунтов на квадратный дюйм с последующим его сбросом. В общей сложности нагреватели находились под напряжением на протяжении 8 часов.[50]

Полная замена кислородной полки заняла бы не менее 45 часов; кроме того, в ходе замены могла быть случайно повреждена другая аппаратура, установленная на служебном модуле. Поскольку слив кислорода в ходе миссии не предусматривался и был необходим только при наземных тестах, было принято решение провести испытания по заполнению баков жидким кислородом, и осуществить замену кислородной полки только если их результат не будет удовлетворительным. Испытания были проведены 30 марта; баки № 1 и № 2 были заполнены жидким кислородом до уровня 20 %, при этом разницы в скорости заполнения баков не наблюдалось; слив из бака № 2 вновь оказался сопряжён с затруднениями. Тем не менее, полка была признана пригодной к эксплуатации.[50]

Фотография, сделанная в ходе расследования и демонстрирующая контакты термостата, приварившиеся друг к другу под действием нерасчётного напряжения

Нагреватели, располагавшиеся в баках, были снабжены термостатами, отключавшими их питание по достижении температуры 80 °F (27 °C). Однако проведённые в ходе расследования эксперименты показали, что эти выключатели, рассчитаные на питание в 28 вольт постоянного тока от батарей служебного модуля, не размыкались должным образом при работе под напряжением 65 В, подаваемым со стартового комплекса в ходе выпаривания кислорода. Этот факт подтвердился записями графика подаваемого напряжения. Дальнейшие эксперименты показали, что при постоянной работе нагревателей их температура могла достигать значения в 1000 °F (537 °C), что почти наверняка привело к повреждению тефлоновой изоляции проводов.[51] Чрезмерный нагрев баков остался незамеченным, поскольку верхний предел датчика температуры в баках конструктивно был установлен на значении 80 °F (27 °C),[52] а сами баки были надёжно термоизолированы (по заявлениям производителя, если бы баки были заполнены льдом и оставлены при комнатной температуре, то превращение всего льда в воду заняло бы восемь лет[53]).

В ходе полёта в 55:52:30 полётного времени система контроля за давлением подала предупреждающий сигнал о недопустимом снижении давления в баке № 1. Этот сигнал не являлся чем-либо необычным и всего лишь свидетельствовал о необходимости подогреть и перемешать жидкий кислород. В 55:52:58 центр управления полётом отдал указание астронавтам включить нагреватели и вентиляторы; получение этого указания было подтверждено в 55:53:06. Напряжение на вентиляторы бака № 2 было подано в 55:53:20.[54]

Фотография, сделанная в ходе расследования и демонстрирующая горение тефлоновой изоляции в сверхкритическом кислороде

Согласно данным телеметрии, в 55:53:22.757 сила тока, выдаваемого топливной ячейкой № 3 скачком выросла на 11,1 ампера, а в 55:53:36 началось возрастание давления в баке № 2.[55] Наиболее вероятным представляется предположение о том, что между оголившимися проводами внутри бака возникло короткое замыкание, сопровождавшееся искрением; выделившейся энергии (от 10 до 20 джоулей) было достаточно для воспламенения тефлоновой изоляции. Давление в баке продолжало подниматься, достигнув значений в 954 фунтов на квадратный дюйм в момент времени 55:54:00, и 1008 фунтов на квадратный дюйм в 55:54:45, что согласуется с картиной медленно распространяющегося горения тефлона в кислородной атмосфере.[56]

В момент времени 55:54:52.763 пропали показания датчика температуры в баке № 2, а в 55:54:53.182 было зафиксировано сотрясение корабля. Наиболее вероятно, что пламя достигло головной части бака в том месте, где в него входил жгут проводов; в прожжённое отверстие устремился кислород под высоким давлением. Потоком газа была сорвана панель № 4 служебного модуля[57] и повреждена трубопроводная арматура бака № 1, благодаря чему началась медленная утечка кислорода и из него.[44]

При расследовании причин аварии данная ситуация была смоделирована на земле, с помощью натурного эксперимента, на таком же баке. Последствия эксперимента полностью совпали с описанием аварии.[5]

Причина систематического дрейфа[править | править вики-текст]

«Виновницей» дрейфа оказалась водяная система охлаждения лунного модуля: водяной пар, стравливаемый при её работе в космическое пространство, создавал незначительную тягу. В штатных полётах лунный модуль запитывался незадолго перед его отстыковкой и началом спуска на поверхность Луны, поэтому вносимое системой охлаждения возмущение было кратковременным, однако в данном случае эта система работала несколько дней подряд, охлаждая запитанную всё это время бортовую электронику лунного модуля.[33]

Взрыв в аккумуляторной полости посадочной ступени лунного модуля[править | править вики-текст]

Для предотвращения взрыва в аккумуляторной полости посадочной ступени лунного модуля была модифицирована система сбора и дренирования газов, выделяющихся при работе батарей.[5]

Принятые меры по обеспечению безопасности полётов[править | править вики-текст]

Усовершенствованный кислородный бак, спроектированный с учётом уроков аварии «Аполлона-13».

Затраты на модификацию корабля «Аполлон-14» с целью предотвращения возможности аналогичной аварии составили около пятнадцати миллионов долларов. В частности, моторы вентиляторов и большая часть проводов были вынесены за пределы баков, а слаботочные провода, ведущие к находящимся внутри баков датчикам, снабжены усиленной огнеупорной изоляцией.

Факты[править | править вики-текст]

  • Среди журналистов ходила версия, что Джеймс Ловелл назвал лунный модуль «Водолеем», поскольку в те годы был очень популярен мюзикл Hair (Волосы), в котором была композиция «Aquarius». Сам Ловелл утверждал, что слышал о мюзикле, но его не смотрел и не собирался[58];
  • За несколько месяцев до полёта вышел фильм «Потерянные» с очень схожим сюжетом — в результате аварии на корабле трое астронавтов «застревают» на орбите Земли с ограниченным запасом кислорода. Непосредственные очевидцы назвали множество совпадений между фильмом и событиями миссии «Аполлон-13»[59]:
    • первоначальное ошибочное предположение о том, что проблемы с модулем возникли из-за удара метеорита;
    • характер пресс-конференции NASA;
    • использование недокументированной возможности техники корабля;
    • рассмотрение варианта погружения астронавтов в сон для меньшего расхода кислорода;
    • опробование способа устранения поломки на наземной копии корабля.
    • Кроме того, Джеймс Ловелл был на премьере фильма за несколько месяцев до полёта[60][61], а Джерри Вудфил, инженер из технической поддержки «Аполлона», ходил на фильм всего за 2 часа до аварии. Позднее он и другой инженер Арт Кампос вспоминали о том, как события, показанные в фильме, непосредственно повлияли на ход их рассуждений, который и привёл их к правильному решению[59].
  • После аварии в ходе миссии «Аполлон-13» в американскую разговорную речь вошла фраза Джона Суайгерта: «Хьюстон, у нас проблема» (англ. Houston, we’ve had a problem[62]). Сегодня эта фраза иногда звучит в варианте «Houston, we have a problem» — именно так она была озвучена в фильме «Аполлон-13», причём в нём её произносит Ловелл. Кроме того, эта фраза стала слоганом фильма.
  • 16 апреля, вечером в четверг по хьюстонскому времени, за 15 часов до посадки среди операторов ЦУПа была распространена копия коммерческого счёта, выполненного в стиле типичного счёта за проживание в мотеле. Счёт на сумму 312 421 доллар 24 цента был якобы выставлен фирмой «Grumman Aerospace Corporation» (производителем «Водолея») фирме «North American Rockwell» (производителю «Одиссея») за «эвакуацию транспортного средства, подзарядку аккумуляторов в дороге с использованием кабелей клиента, заправку кислородом; проживание в номере на двоих (без телевизора, с кондиционером и радио) американской планировки с великолепным видом, предоплата, плюс дополнительный гость на ночь; хранение багажа, чаевые; скидка для государственных служащих — 20 %». Пометка в конце счёта гласила: «Отъезд из лунного модуля не позднее полудня пятницы; проживание после этого срока не гарантируется». Эта шутка позволила значительно разрядить напряженность, царившую среди операторов ЦУПа.[63]

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

Источники[править | править вики-текст]

  1. Lowell, Kluger, 2006, pp. 81-82.
  2. Lowell, Kluger, 2006, p. 56.
  3. 1 2 Lowell, Kluger, 2006, p. 128.
  4. Apollo-13 (англ.). НАСА. Архивировано из первоисточника 25 августа 2011.
  5. 1 2 3 4 Lowell, Kluger, 2006, Приложение 5.
  6. Lowell, Kluger, 2006, pp. 88-92.
  7. Lowell, Kluger, 2006, p. 94.
  8. Lowell, Kluger, 2006, pp. 92, 94-95.
  9. Lowell, Kluger, 2006, p. 95.
  10. Lowell, Kluger, 2006, pp. 96-97.
  11. Lowell, Kluger, 2006, p. 98.
  12. Lowell, Kluger, 2006, p. 99.
  13. 1 2 Lowell, Kluger, 2006, p. 100.
  14. Lowell, Kluger, 2006, p. 96.
  15. Lowell, Kluger, 2006, p. 117.
  16. Lowell, Kluger, 2006, pp. 117-118.
  17. Lowell, Kluger, 2006, pp. 101-102.
  18. Lowell, Kluger, 2006, pp. 103-104.
  19. Lowell, Kluger, 2006, pp. 120-121.
  20. Lowell, Kluger, 2006, pp. 119-120, 123-124.
  21. Lowell, Kluger, 2006.
  22. Lowell, Kluger, 2006, pp. 125-126.
  23. Lowell, Kluger, 2006, pp. 78, 127-128.
  24. Lowell, Kluger, 2006, p. 130.
  25. Lowell, Kluger, 2006, p. 131.
  26. 1 2 Lowell, Kluger, 2006, p. 147.
  27. Lowell, Kluger, 2006, pp. 147-148.
  28. Lowell, Kluger, 2006, pp. 148-150, 153-154.
  29. Lowell, Kluger, 2006, pp. 161-162.
  30. Lowell, Kluger, 2006, Chapter 6.
  31. Lowell, Kluger, 2006, Chapter 8.
  32. Lowell, Kluger, 2006, Chapter 11.
  33. 1 2 Lowell, Kluger, 2006, Epilogue. Christmas 1993..
  34. Lowell, Kluger, 2006, p. 220.
  35. Lowell, Kluger, 2006, p. 222-224.
  36. Lowell, Kluger, 2006, p. 226-228.
  37. Lowell, Kluger, 2006, p. 146.
  38. 1 2 3 4 Lowell, Kluger, 2006, Chapter 12.
  39. Lowell, Kluger, 2006, pp. 326-327.
  40. Lowell, Kluger, 2006, p. 327.
  41. Lowell, Kluger, 2006, pp. 327-328.
  42. Lowell, Kluger, 2006, p. 328.
  43. Статья «Astronaut» в Британике
  44. 1 2 NASA, 1970.
  45. NASA, 1970, pp. 4-18, 4-19.
  46. NASA, 1970, p. 4-19.
  47. 1 2 NASA, 1970, pp. 4-19, 4-20.
  48. NASA, 1970, p. 4-20.
  49. NASA, 1970, p. 4-21.
  50. 1 2 NASA, 1970, p. 4-22.
  51. NASA, 1970, p. 4-23.
  52. Lowell, Kluger, 2006, pp. 319-350.
  53. Lowell, Kluger, 2006, pp. 90-91.
  54. NASA, 1970, p. 4-27.
  55. NASA, 1970, pp. 4-36, 4-37.
  56. NASA, 1970, p. 4-38.
  57. NASA, 1970, pp. 4-39, 4-40.
  58. Lowell, Kluger, 2006, p. 87.
  59. 1 2 Nancy Atkinson. 13 Things That Saved Apollo 13, Part 11: A Hollywood Movie (англ.) (27 апреля 2010). Проверено 8 июня 2012. Архивировано из первоисточника 24 июня 2012.
  60. Evans, 2011.
  61. Roald Sagdeev, Susan Eisenhower. United States-Soviet Space Cooperation during the Cold War.
  62. Apollo 13: Houston, We’ve Had A Problem — The Free Information Society (англ.)
  63. Lowell, Kluger, 2006, p. 310-311.

Сноски[править | править вики-текст]

  1. Эта коррекция проводилась по истечении двух часов («+2») c момента прохождения кораблём периселения (англ. pericynthion, сокращённо — «PC»).

Литература[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]