Маневры на околоземной орбите

Космический корабль "Джемини" был готов к 1964 г. При его разработке использовался опыт, полученный в ходе работ по программе "Меркурий". Кроме того, а аппарате "Джемини" нашли отражение некоторые технические решения, применявшиеся на советском корабле "Восток". В частности, этот аппарат состоял, подобно "Востоку", из двух отсеков: спускаемого аппарата и негерметичного, оставляемого в космосе отсека. Был он двухместным, его масса составляла в зависимости от модификации 3,2-3,8 т. По форме он был похож на "Меркурий" (усеченный конус), передняя часть (торец) герметичного отсека была плоской для причаливания к другому кораблю.

Энергоснабжение аппарата осуществлялось от двух водородио-кислородных топливных элементов (начиная с "Джемини-5"), В спускаемом отсеке размещались четыре серебряно-цинковые аккумуляторные батареи, вступавшие в работу после разделения отсеков. Система ориентации реактивная, включавшая в себя 16 двигателей ориентации, инфракрасный датчик горизонта, радиолокатор. В состав аппарата входили также двигатели систем маневрирования (16 ЖРД) на орбите и четыре тормозных РДТТ. Ряд операций выполняла бортовая ЭВМ. В кабине была кислородная атмосфера давлением 36 кПа при номинальной температуре 26-27° С.

Первые два запуска, состоявшиеся 8 апреля 1964 г. и 19 января 1965 г., были беспилотными - корабль пролетел по баллистической траектории. 23 марта 1965 г. был запущен "Джемини-3" с астронавтами В. Гриссомом (командир) и Дж. Янгом. Их полет продолжался всего около 5 ч. Затем в период с июня 1965 по ноябрь 1966 г. совершили полет еще 9 экипажей (Дж. Макдивитт, Э. Уайт; Г. Купер, Ч. Конрад; Ф. Борман, Дж. Ловелл; У. Ширра, Т. Стаффорд; Н. Армстронг, Д. Скотт; Т. Стаффорд, Ю. Сернан; Дж. Янг, М. Коллинз; Ч. Конрад, Р. Гордон; Дж. Ловелл, Э. Олдрин). Максимальная продолжительность полета составила примерно 330,5 ч (примерно 14 сут) и была достигнута при полете "Джемини 5" в августе 1965 г. При полете "Джемини-4" один из астронавтов (Э. Уайт) вышел на немногим более 20 мин в открытый космос. Это был второй выход человека в космос - первый подобный эксперимент осуществил в марте 1965 г. советский космонавт А. А. Леонов.

В декабре того же года было осуществлено взаимное сближение кораблей "Джемини-6" и "Джемини-7". При возвращении на Землю первого из этих аппаратов астронавты опробовали управляемый вход в атмосферу. При полете "Джемини-8" в марте 1966 г. была осуществлена стыковка с ракетной ступенью "Аджена". Экипаж "Джемини-10" в июле 1966 г. совершил сразу два последовательных сближения с космическими аппаратами. Сначала корабль сблизился и состыковался с "Адженой", затем был осуществлен запуск двигателя последней и сближение со ступенью "Аджена-8". Один из астронавтов с помощью ручного реактивного пистолета, снабжаемого газом через специальный трубопровод, "перешел" на "Аджену", снял с нее метеоритные образцы и вернулся обратно на корабль. Остальные два полета были также посвящены вопросам сближения космических аппаратов, работе в открытом космосе и другим экспериментам.

В этих полетах не все протекало гладко. Так, например, при полете "Джемини-5" появились неисправности в топливных элементах, что не позволило провести эксперимент по сближению со сброшенным из негерметичного отсека специальным контейнером. На "Джемини-7" вновь неудовлетворительно работали топливные элементы. Следующий полет оказался, пожалуй, самым напряженным для астронавтов. После стыковки корабля с "Адженой" вся система потеряла устойчивость и стала быстро вращаться. После расстыковки. "Джемини" стала вращаться еще быстрее - вышло из строя ручное управление. Эту неполадку удалось благополучно устранить. Эксперименты с "Джемини-9" также принесли неожиданности. Не смогла осуществиться стыковка с запущенной для этих целей ступенью "Аджены", поскольку последняя "потерялась" в космосе. Из-за неполадок стыковочного механизма не удалась стыковка и со следующей срочно запущенной "мишенью". Оказался невыполненным также и пункт программы полета, в соответствии с которым один из астронавтов должен был после нескольких маневров в космосе с помощью газового пистолета перейти в негерметичный отсек и совершить в нем самостоятельный полет. Причина неудачи состояла в том, что астронавт не смог стронуть с места рукоятку в этом отсеке из-за ее отказа.

Некоторые второстепенные неполадки случались и при последующих полетах. Однако успехи и неудачи являлись источником ценной информации, на основе которой шаг за шагом решались задачи, стоящие на пути к Луне. Все аппараты были запущены более мощной ракетой-носителем "Титан-2".

Программа "Джемини" успешно завершилась. К этому времени уже был готов к летным испытаниям основной блок "Аполлона", и американские специалисты получили возможность проводить непосредственные работы по его испытаниям.

Первый полет пилотируемого корабля "Аполлон-VII" состоялся в период 11-12 октября 1968 г. Корабль, пилотируемый астронавтами У. Ширрой (командир), У. Каннингемом и Д. Эйзелом, включал в себя только основной блок, причем без остронаправленной антенны. Запуск осуществлялся ракетой-носителем "Сатурн-IБ".

После выхода на орбиту корабля со второй ступенью носителя астронавты стравили из ступени остатки топлива, с помощью вспомогательных двигателей совершили несколько поворотов системы "ступень-корабль", затем разделили ступень с кораблем. Сообщив импульс тяги кораблю, астронавты отдалили его от ступени на 15 м. После фотографирования ступени кораблю вновь обеспечили прирост скорости, и он перешел на орбиту, отличающуюся от орбиты ступени.

На 2-е сут полета был осуществлен эксперимент по сближению с этой ступенью. Корабль приблизился к ней на расстояние 20 м и в течение 20-30 мин совершал с ней групповой полет. Затем были включены вспомогательные двигатели, и корабль перешел на другую орбиту.

13 октября начались различные эксперименты на борту станции. Астронавты 16 ч работали и 8 ч отдыхали. При этом Ширра и Каннингем отдыхали одновременно, а Эйзел дежурил - его отдых начинался после того, как два его товарища приступали к работе.

Следующие сутки полета оказались довольно тревожными. Вскоре после первого телевизионного сеанса связи, передававшегося с помощью спутников в Европу, вышла из строя электрическая шина, обеспечивавшая питание переменным током. Каннингему удалось быстро выключить ее и тем самым предотвратить выход из строя преобразователя постоянного тока в переменный. Неполадки с шиной привели к тому, что нельзя было регулировать вектор тяги маршевого двигателя. Соответственно создавались серьезные затруднения при торможении и спуске корабля на Землю. Руководители полета решили перевести корабль на орбиту с более низким перигеем, чтобы сход с орбиты можно было обеспечить с номощью вспомогательных двигателей.

15 октября у астронавтов появились симптомы простуды. Кроме того, загрязнились окна, что мешало нормальным наблюдениям. 19 октября руководители полета заметили, что экипаж стал раздражительным, и предложили им увеличить продолжительность сна. Астронавты жаловались на плохое качество питьевой воды, обильно обработанной хлоркой. Всего за время полета с борта корабля было проведено семь телевизионных передач. Некоторые из них превращались астронавтами в "клоунады". Впоследствии астронавтам было приказано более серьезно вести себя перед телевизионной камерой.

На 11-е сут полета, т. е. 22 октября, корабль должен был вернуться на Землю. Астронавты обратились к руководителям полета с просьбой разрешить им не надевать скафандров и шлемов. Эту просьбу они аргументировали тем, что при заложенных из-за насморка дыхательных путях в результате резкого повышения давления во время спуска может возникнуть острая боль в ушах и даже могут лопнуть барабанные перепонки. Шлемы и скафандры мешали космонавтам зажать нос и создать противодавление на барабанные перепонки. После некоторых споров астронавты получили разрешение на спуск без шлемов, но в скафандрах.

В районе приводнения был легкий шторм, высота волн составляла 0,9 м, скорость ветра - 10,3 м/с. Основные парашюты отделились не сразу и на волнах перевернули спускаемый аппарат днищем вверх. С помощью трех надувных баллонов отсек перевернулся в расчетное положение, связь с ним восстановилась, и астронавты вскоре были подобраны вертолетом. Телевизионный репортаж о поиске и спасении астронавтов передавался в реальном масштабе времени через спутник в США и в Европу.

Следующими на "Аполлоне-VIII" в космос отправились астронавты Ф. Борман (командир), Дж. Ловелл и У. Андерс. Корабль также состоял только из основного блока и был запущен с помощью ракеты-носителя "Сатурн-V" 21 декабря 1968 г.

После выхода на орбиту астронавты, убедившись в исправности бортовых систем, получили разрешение на полет к Луне. Двигатель последней ступени-носителя, проработав 316 с, сообщил приращение скорости в 3200 м/с и перевел ступень с космическим кораблем на нужную траекторию. Затем была подана команда на отделение ступени. После фотографирования ступени включились вспомогательные двигатели, сообщившие кораблю приращение скорости 0,5 м/с. Однако удалиться от ступени не удалось - она следовала за кораблем на расстоянии 150-300 м. Руководители полета сочли это опасным и приняли решение еще раз включить вспомогательные двигатели.

Через 19 ч после запуска Борман почувствовал тошноту и боль в желудке, сопровождавшуюся сильным расстройством. Некоторое недомогание испытывали и другие члены экипажа.

Через 68 ч полета корабль приблизился к Луне, и астронавты получили разрешение на переход на селеноцентрическую орбиту. После включения маршевого двигателя корабль вышел на эллиптическую орбиту с высотой периселения 113 км и высотой апоселения 312 км. Наклонение к плоскости лунного экватора составляло 12°.

Астронавты фотографировали Луну, проводили навигационные эксперименты и, конечно, наблюдали. Практически сразу после выхода на селеноцентрическую орбиту они провели телевизионный сеанс и показали людям Земли Луну.

После двух витков астронавты в периселении включили на 9 с маршевый двигатель и перевели корабль на круговую орбиту вокруг Луны с высотой 112 км.

Полет был достаточно эмоциональным. Экипаж устал. На шестом витке Борман приказал прекратить осе эксперименты и отдыхать.

На десятом витке был включен маршевый двигатель, обеспечивший переход с орбиты Луны на траекторию полета к Земле. При полете к Земле астронавты много отдыхали. Из-за сильного нервного напряжения и переутомления Андерс заснул во время дежурства на 45 мин.

27 декабря после 147 ч космического полета спускаемый аппарат "Аполлона-VIII" приводнился в заданном районе. При падении в поду, как и в предшествующем случае, отсек экипажа перевернулся днищем вверх. Однако все обошлось благополучно, и через 1 ч 30 мин после приводнения астронавты оказались на борту авианосца "Йорктаун".

Этот полет принес богатую научно-техническую информацию о работе систем корабля, о поверхности Луны, о медико-биологических особенностях полетов на большом удалении от Земли. По-прежнему имело место загрязнение окон, затруднявшее визуальные наблюдения и фотографирование. Были и другие мелкие неполадки, не имевшие принципиального значения.

Этот полет, являясь сам по себе важным этапом в лунной программе, поставил следующую задачу - испытание лунной кабины на околоземной (геоцентрической) орбите.

3 марта 1969 г. с помощью ракеты-носителя "Сатурн-V" был запущен космический корабль "Аполлон-IX". На его борту находились астронавты Дж. Макдивитт (командир), Д. Скотт и Р. Швейкарт.

В первые, трое суток полета несколько раз включался маршевый двигатель для корректировки орбиты, а также для испытания некоторых элементов корабля.

Через 40 ч после начала полета Швейкарт почувствовал недомогание - у него появилась рвота. Следует отметить, что примерно 30% астронавтов, участвовавших в полетах по программе "Аполлон", испытывали неприятные ощущения в области желудка, подташнивание, рвоту. Были и другие последствия воздействия невесомости, затруднявшие проведение соответствующих работ и требовавшие больших волевых усилий экипажа. Швейкарт чувствовал себя в полете особенно плохо. Макдивитт обратился к медицинскому руководителю полета за консультацией и попросил одновременно пересмотреть график работ. Примерно через час самочувствие больного немного улучшилось, и он перешел через туннели-лазы из отсека экипажа в лунную кабину. На это ему потребовалось 90 мин, хотя при наземных тренировках он тратил на этот путь всего 10 мин. Возможно, сказались последствия болезни. В лунной кабине у него начался второй приступ рвоты. Вскоре к Швейкарту "приплыл" Макдивитт. После необходимых регламентных работ и проверок они провели телевизионную передачу, а затем включили двигатель посадочной ступени. Обесточив бортовые системы лунной кабины, астронавты через туннели-лазы вернулись в отсек экипажа. Спустя 3 ч был включен маршевый двигатель, который перевел корабль на круговую орбиту с высотой перигея 229 км, а апогея - 239 км.

На 3-й сут полета все астронавты стали впрыскивать в нос состав против высыхания слизистой оболочки, происходящего в результате пребывания в чисто кислородной атмосфере.

На 4-е сут экипажу предстояло проделать напряженную работу. По плану Швейкарт должен был перейти по туннелям-лазам в лунную кабину, затем через открытый космос вернуться в отсек экипажа и закончить свой путь вновь в лунной кабине. Однако в связи с плохим самочувствием Швейкарта командир корабля Макдивитт решил ограничиться лишь разгерметизацией лунной кабины и отсека экипажа, открытием люков и выходом Швейкарта на один дневной период (т. е. на время полета на освещенной части орбиты) в открытый космос на площадку перед люком. После согласования этого вопроса с руководителями полета Швейкарт и Макдивитт перешли по туннелям-лазам в лунную кабину, затем Швейкарт вышел на эту площадку и укрепил ноги в фиксаторах. Скотт, открыв люк отсека экипажа, по пояс высунулся в космос и фотографировал Швейкарта.

Самый ответственный эксперимент был проведен на 5-е сут. Астронавты должны были совершить автономный полет в лунной кабине. Швейкарт и Макдивитт перешли в нее, а Скотт остался в отсеке экипажа. Кабина была отстыкована от основного блока, который с помощью вспомогательных двигателей был отведен от нее на расстояние примерно 5 км. Затем включился двигатель посадочной ступени лунной кабины, и она, изменив орбиту, отошла от основного блока на расстояние примерно 90 км. После испытания бортовых систем Макдивитт вновь включил двигатель посадочной ступени и перевел кабину на орбиту, близкую к круговой.

Наступил решающий момент эксперимента. Астронавты отделили от лунной кабины взлетную ступень и перевели на другую орбиту с помощью двигателей ее системы ориентации. Включением основного двигателя ступени астронавты добились, чтобы она перешла на орбиту, пролегающую ниже орбиты основного блока. Затем были проведены маневры по сближению взлетной ступени и основного блока, а также их стыковке. Астронавты перенесли на взлетную ступень "мусор", ставшие ненужными предметы из основного блока, а затем "бросили" эту ступень в космосе, проведя для этого ьсе необходимые работы по включению соответствующих двигателей. По существу, в этот день астронавты отработали технику взлета взлетной ступени с посадочного отсека лунной кабины, сближение взлетной ступени с основным блоком, стыковку с ним, расстыковку и сброс взлетной ступени.

Последние пять суток полета астронавты испытывали бортовые системы, фотографировали, наблюдали наземные ориентиры, проводили эксперименты по связи.

Через 241 ч после начала полета отсек экипажа благополучно приводнился в заданном районе. Спуск отсека на парашюте демонстрировался по цветному телевидению.

Полет корабля "Аполлон-IX" был важным этапом на пути отработки лунной программы. Астронавты предоставили специалистам список 150 неполадок и отклонений от расчетных режимов в работе бортовых систем. Особенно их раздражало неоднократное включение световых и звуковых аварийных сигналов на пульте управления в кабине, хотя фактически никаких аварий не возникало. В питьевой воде появлялись пузырьки газа, которые могли вызвать некоторые желудочные осложнения. По-прежнему, хотя и в меньшей степени, чем во время предыдущих полетов, наблюдалось загрязнение (запотевание) окон. Все эти неполадки были мелкими, обычными при испытательных полетах и не требовали серьезных изменений в конструкции корабля и его бортовых системах.

Итак, корабль "Аполлон-VIII" был выведен на селеноцентрическую орбиту, но не имел в своем составе лунной кабины. Она входила в состав корабля "Аполлон-IX", который, однако, не выводился на селеноцентрическую орбиту. Логика требовала запуска корабля с лунной кабиной на орбиту Луны. Эта задача и была возложена на "Аполлон-Х".