Аполлон ғарыш кемесінің басқару және қызметтік модулі

Кіріспе

Аполлон ғарыш кемесінің құрамдас бөлігі

Аполлон командалық және қызметтік модулі (CSM) 1969 және 1972 жылдар аралығында Айға астронавттарды қондырған Аполлон бағдарламасында қолданылған АҚШ-тың Аполлон ғарыш кемесінің екі негізгі құрамдас бөлігінің бірі болды. CSM үш астронавттан тұратын экипажды және екінші Аполлон ғарыш кемесі – Аполлон Ай модулін Ай орбитасына жеткізіп, астронавттарды Жерге қайтарған аналық кеме ретінде жұмыс істеді. Ол екі бөліктен тұрды: конустық командалық модуль, экипажға арналған кабина, атмосфераға қайта кіру және қону үшін қажетті жабдықтарды қамтиды; және цилиндрлік қызметтік модуль, ол миссия кезінде қажетті жылдамдық, электр қуаты және жабдықтаманы қамтамасыз ететін. Екі модульдің арасында қуат пен жабдықтаманы жеткізуге арналған қосылыс болды. Командалық модуль үйге қайтар жолында атмосфераға қайта кірер алдында, бұл қосылыс үзіліп, қызметтік модуль босатылып, атмосферада жануына мүмкіндік берілді. CSM 1961 жылдың қарашасынан бастап NASA үшін «North American Aviation» компаниясы жасады және құрастырды. Алғашқы жобада Айға қону сатысының үстіне қондырып, үш астронавтты тікелей ұшу миссиясымен Жерге қайтару көзделген, бұл жағдайда жеке Ай модулі қажет болмайды, сондықтан басқа ғарыш кемесімен байланысу мүмкіндігі қарастырылмаған. Бұл және басқа қажетті өзгерістер CSM-нің екі нұсқасын жасауға әкелді: I блогы – адамсыз миссиялар мен бір экипажды Жер орбитасына ұшу үшін (Аполлон-1), ал II блогы – Ай модулімен бірге қолдануға арналған. Аполлон-1 миссиясы кабинадағы өрт салдарынан экипаж қаза тауып, ұшыруға дайындық кезінде командалық модульдің жойылғаннан кейін тоқтатылды. Өртке себеп болған мәселелерді жою үшін түзетулер енгізілген II блок барлық адамдармен жасалған ғарыш сапарларында қолданылды. Ғарышқа 19 CSM ұшырылды. Олардың тоғызы 1968 және 1972 жылдар аралығында адамдарды Айға жеткізді, ал тағы екеуі Аполлон бағдарламасының аясында Жердің төменгі орбитасында экипаждық сынақ ұшуларын жүргізді. Бұрын, тағы төрт CSM адамсыз сынақ ретінде ұшқан, олардың екеуі суборбитальдық, ал екеуі орбитальдық ұшулар болды. Аполлон бағдарламасы аяқталғаннан кейін, 1973-1974 жылдары үш CSM астронавттарды орбиталық «Skylab» ғарыш станциясына жеткізді. Соңында, 1975 жылы соңғы ұшқан CSM халықаралық Аполлон-Союз сынақ жобасы аясында кеңестік «Союз-19» кемесімен байланысты.

The Apollo command and service module (CSM) was one of two principal components of the United States Apollo spacecraft, used for the Apollo program, which landed astronauts on the Moon between 1969 and 1972. The CSM functioned as a mother ship, which carried a crew of three astronauts and the second Apollo spacecraft, the Apollo Lunar Module, to lunar orbit, and brought the astronauts back to Earth. It consisted of two parts: the conical command module, a cabin that housed the crew and carried equipment needed for atmospheric reentry and splashdown; and the cylindrical service module which provided propulsion, electrical power and storage for various consumables required during a mission. An umbilical connection transferred power and consumables between the two modules. Just before reentry of the command module on the return home, the umbilical connection was severed and the service module was cast off and allowed to burn up in the atmosphere. The CSM was developed and built for NASA by North American Aviation starting in November 1961. It was initially designed to land on the Moon atop a landing rocket stage and return all three astronauts on a direct ascent mission, which would not use a separate lunar module, and thus had no provisions for docking with another spacecraft. This, plus other required design changes, led to the decision to design two versions of the CSM: Block I was to be used for uncrewed missions and a single crewed Earth orbit flight (Apollo 1), while the more advanced Block II was designed for use with the lunar module. The Apollo 1 flight was cancelled after a cabin fire killed the crew and destroyed their command module during a launch rehearsal test. Corrections of the problems which caused the fire were applied to the Block II spacecraft, which was used for all crewed spaceflights. Nineteen CSMs were launched into space. Of these, nine flew humans to the Moon between 1968 and 1972, and another two performed crewed test flights in low Earth orbit, all as part of the Apollo program. Before these, another four CSMs had flown as uncrewed Apollo tests, of which two were suborbital flights and another two were orbital flights. Following the conclusion of the Apollo program and during 1973–1974, three CSMs ferried astronauts to the orbital Skylab space station. Finally in 1975, the last flown CSM docked with the Soviet craft Soyuz 19 as part of the international Apollo–Soyuz Test Project.

Аполлоннан бұрын

Адамды тасымалдайтын кеңейтілген ғарыш кемесінің концепциялары Айға қону мақсаты жарияланбастан бұрын-ақ пайда болды. Үш адамдық аппарат негізінен Жер төңірегіндегі орбиталық пайдалану үшін көзделген. Ол үлкен қысыммен жабдықталған қосымша орбиталық модульді қамтитын еді, онда экипаж апталар бойы тұрып, жұмыс істейтін. Олар модульде ғарыш станциясы сияқты қызметтер атқаратын, ал кейінірек шығарылған нұсқалары модульді ғарыш станцияларына жүк жеткізу үшін пайдаланатын. Ғарыш кемесі Project Olympus (LORL) жобасына қызмет көрсетуге тиіс еді, ол бір Сатурн V ракетасымен ұшырылған бүктелетін, айналатын ғарыш станциясы болатын. Кейінірек жасалған нұсқалары ай төңірегіндегі ұшуларда қолданылатын болып, тікелей Айға қонуға арналған ғарыш кемесінің негізі ретінде, сондай-ақ планетааралық миссияларда пайдаланылатын еді. 1960 жылдың соңында НАСА АҚШ өнеркәсібінен бұл аппараттың дизайнын ұсынуды сұрады. 1961 жылдың 25 мамырында президент Джон Ф. Кеннеди 1970 жылға дейін Айға қону мақсатын жариялады, бұл НАСА-ның Олимп станциясы жоспарларын дереу қолданыссыз етті.

Даму тарихы

1961 жылғы 28 қарашада НАСА алғашқы «Аполлон» келісімшартын «Солтүстік Америка авиациясы» компаниясына бергенде, Айға қону тікелей жолмен емес, Ай орбитасында кездесу арқылы жүзеге асырылады деп есептелді. Сондықтан, жобалау командалық модулді Айға түсу модулімен (LEM) қосу мүмкіндігінсіз жүргізілді. Бірақ Ай орбитасына көшу, сондай-ақ кейбір жүйелерде туындаған бірнеше техникалық қиындықтар (мысалы, қоршаған ортаны бақылау) жақын арада қайта жобалау қажеттігін көрсетті. 1963 жылы НАСА бағдарламаны дұрыс бағытта ұстап тұрудың ең тиімді жолы екі нұсқада дамуды жалғастыру екенін шешті: I блок – алдын ала жобалауды жалғастырады, ол тек Жердің төмен орбитасындағы сынақ ұшулары үшін қолданылады. II блок – Айға қабілетті нұсқа, оған қоса теңізге түсірілетін шлюз, салмақты азайту және I блоктан алынған тәжірибелер кіреді. Қосу мүмкіндігіне арналған егжей-тегжейлі жобалау «Grumman Aircraft Engineering» компаниясымен келісімшарт бойынша жасалған LEM жобасына байланысты болды. 1964 жылдың қаңтарында «Солтүстік Америка» компаниясы НАСА-ға II блок жобасының егжей-тегжейін ұсына бастады. I блок ғарыш кемелері барлық экипажсыз «Сатурн-1B» және «Сатурн-V» сынақ ұшуларында пайдаланылды. Бастапқыда екі экипажды ұшу жоспарланған, бірақ 1966 жылдың соңында бұл бір ұшуға дейін қысқартылды. «AS-204» деп аталған бұл миссия, бірақ оның ұшқыштар экипажы «Аполлон-1» деп атады, 1967 жылдың 21 ақпанында ұшыру жоспарланды. 27 қаңтарда ұшыруға дайындық репетициясы кезінде үш астронавт (Гас Гриссом, Эд Уайт және Роджер Чаффи) кабинадағы өрттен қаза тапты, бұл I блок конструкциясы, құрылысы және техникалық қызмет көрсетудегі ауыр кемшіліктерді көрсетті, олардың көпшілігі сол кезде құрылып жатқан II блок командалық модульдеріне көшірілді. «Аполлон-204» комиссиясының жан-жақты тергеуінен кейін, экипажды I блокпен аяқтау және комиссия ұсынған ұсыныстарды енгізу үшін II блокты қайта анықтау туралы шешім қабылданды. II блок қайта қарастырылған CM жылу қалқанының дизайнын қамтыды, ол экипажсыз «Аполлон-4» және «Аполлон-6» ұшуларында сынақтан өтті, сондықтан алғашқы II блок ғарыш кемесі алғашқы экипажды ұшу миссиясында, «Аполлон-7» ұшты. Екі блок жалпы өлшемдері жағынан ұқсас болды, бірақ бірнеше конструкциялық жақсартулар II блок салмағының азаюына әкелді. Сонымен қатар, I блок қызметтік модулінің жанар май резервуарлары II блокқа қарағанда сәл үлкен болды. «Аполлон-1» ғарыш кемесінің салмағы шамамен , ал II блок «Аполлон-7» салмағы шамамен (Бұл екі Жер орбиталық кемелер кейін Айға барған кемелерден жеңіл болды, өйткені олар тек бір жиынтық резервуарларда жанар май тасымалдады және жоғары күшті S жолақты антеннаны тасымалдамады.) Төменде берілген сипаттамаларда, басқаша көрсетілмесе, барлық салмақтар II блок ғарыш кемесіне арналған. Даму және өндірілген бірліктер үшін CSM-нің жалпы құны 2016 жылы 36,9 миллиард долларға бағаланды, бұл НАСА-ның жаңа бастама инфляция индекстерін пайдалана отырып, номиналды 3,7 миллиард доллардан түзетілді.

When NASA awarded the initial Apollo contract to North American Aviation on November 28, 1961, it was still assumed the lunar landing would be achieved by direct ascent rather than by lunar orbit rendezvous. Therefore, design proceeded without a means of docking the command module to a lunar excursion module (LEM). But the change to lunar orbit rendezvous, plus several technical obstacles encountered in some subsystems (such as environmental control), soon made it clear that substantial redesign would be required. In 1963, NASA decided the most efficient way to keep the program on track was to proceed with the development in two versions:
Block I would continue the preliminary design, to be used for early low Earth orbit test flights only. Block II would be the lunar capable version, including a docking hatch and incorporating weight reduction and lessons learned in Block I. Detailed design of the docking capability depended on design of the LEM, which was contracted to Grumman Aircraft Engineering. By January 1964, North American started presenting Block II design details to NASA. Block I spacecraft were used for all uncrewed Saturn 1B and Saturn V test flights. Initially two crewed flights were planned, but this was reduced to one in late 1966. This mission, designated AS 204 but named Apollo 1 by its flight crew, was planned for launch on February 21, 1967. During a dress rehearsal for the launch on January 27, all three astronauts (Gus Grissom, Ed White and Roger Chaffee) were killed in a cabin fire, which revealed serious design, construction and maintenance shortcomings in Block I, many of which had been carried over into Block II command modules being built at the time. After a thorough investigation by the Apollo 204 Review Board, it was decided to terminate the crewed Block I phase and redefine Block II to incorporate the review board's recommendations. Block II incorporated a revised CM heat shield design, which was tested on the uncrewed Apollo 4 and Apollo 6 flights, so the first all up Block II spacecraft flew on the first crewed mission, Apollo 7. The two blocks were essentially similar in overall dimensions, but several design improvements resulted in weight reduction in Block II. Also, the Block I service module propellant tanks were slightly larger than in Block II. The Apollo 1 spacecraft weighed approximately , while the Block II Apollo 7 weighed (These two Earth orbital craft were lighter than the craft which later went to the Moon, as they carried propellant in only one set of tanks, and did not carry the high gain S band antenna.) In the specifications given below, unless otherwise noted, all weights given are for the Block II spacecraft. The total cost of the CSM for development and the units produced was $36.9 billion in 2016 dollars, adjusted from a nominal total of $3.7 billion using the NASA New Start Inflation Indices.

Командалық модуль (CM)

Командалық модуль – базасының диаметрі 4 метр, ал соқпақ зонд пен табақ пішінді артқы жылу қалқанымен қоса биіктігі 3 метр болатын қысқартылған конус (фрустум) болды. Алдыңғы бөлімінде реакциялық басқару жүйесінің екі қозғалтқышы, доктеу туннелі және Жерге қону жүйесі орналасқан. Ішкі қысым ыдысы экипажға арналған жатақхананы, жабдық бөлімдерін, басқару элементтерін және дисплейлерді, сондай-ақ көптеген ғарыш кемесі жүйелерін қамтыды. Артқы бөлімінде 10 реакциялық басқару қозғалтқыштары, оларға қатысты жанармай резервуарлары, таза су резервуарлары және CSM қосылыс кабельдері болды.

Құрылыс

Командалық модуль Солтүстік Американың Калифорния штатындағы Даунидегі зауытында салынды және екі негізгі құрылымнан тұрды: ішкі құрылым (басымды қабық) және сыртқы құрылым. Ішкі құрылым – дәнекерленген алюминий ішкі қабығы, жабысқақпен біріктірілген алюминийден жасалған бал арасы ядросы және сыртқы беттік қабатынан тұратын алюминийден жасалған сэндвич конструкциясы болды. Бал арасының қалыңдығы негізде шамамен ...-ден алдыңғы кіреберіс туннелінде шамамен ...-ге дейін өзгерді. Бұл ішкі құрылым – басымды экипаж бөлімі болды. Сыртқы құрылым болат қорытпа беттік қабаттар арасында қорытылған тот баспайтын болаттан жасалған бал арасынан тұрды. Оның қалыңдығы 0,5 дюймнен 2,5 дюймға дейін өзгерді. Ішкі және сыртқы қабықшалар арасындағы кеңістіктің бір бөлігі қосымша жылу қорғанышы үшін шыны талшықтан жасалған жылу оқшаулағыш қабатымен толтырылды.

Жылудан қорғау (жылу қалқаны)

CM сыртқы жағында орналасқан аблациялық жылу қалқаны капсуланы қайта кірудің қатты қызуынан қорғады, бұл металдардың көпшілігін балқытуға жеткілікті. Бұл жылу қалқаны фенол формальдегид шайырынан жасалған. Жерге қайта кіру кезінде бұл материал күйіп, балқып кетеді, осы процесте қатты жылуды сіңіріп алып, сыртқа шығарады. Жылу қалқанының бірнеше сыртқы қабаттары бар: тесіктерді бітеуші жабын, ылғалдан қорғайтын кедергі (ақ түсті шағылыстырғыш қаптама) және алюминий фольгасына ұқсайтын күміс Майлар жылулық қаптамасы. Жылу қалқанының қалыңдығы артқы бөлігінде (капсуланың негізі, қайта кіру кезінде алға қараған жағы) және экипаж бөлімі мен алдыңғы бөліктерінде әртүрлі болды. Қалқанның жалпы салмағы шамамен ). Кейін капсуланы жылжыту үшін қозғалтқыштарды пайдаланып айналдырды; басқару қажет болмағанда капсула баяу айналдырылды, соның салдарынан көтерілу күші жойылды. Бұл жүйе астронавттардың сезген G күшін едәуір азайтып, бағытты басқаруға мүмкіндік берді және капсуланың суға қону орнын бірнеше шақырымдық қашықтықта анықтауға мүмкіндік берді. 24000 фут (7315 м) биіктікте алдыңғы жылу қалқаны төрт қысымды газды серіппелер арқылы бөлініп шығарылды. Содан кейін тежеу парашюттері жұмыс іске қосылды, ғарыш кемесінің жылдамдығы дейін азайды. 10700 фут (3261 м) биіктікте тежеу парашюттері бөлініп, негізгі парашюттерді шығаратын пилоттық парашюттер орналастырылды. Бұл CM-ді суға қонуға дейін баяулатты. Капсуланың су бетімен алғашқы байланысқа түскен бөлігінде соққы күшін одан әрі азайту үшін төрт иілгіш қабырғасы болды. Командалық модуль екі парашютпен (Аполлон 15 миссиясында болғандай) қауіпсіз түрде суға қона алады, үшінші парашют – қауіпсіздік шарасы ретінде сақталды.

Реакцияны басқару жүйесі

Командалық модульдің қатынасын бақылау жүйесі он екі қатынасты бақылау қозғалтқышынан тұрды, олардың оны артқы бөлімде, ал екеуі алдыңғы бөлімде орналасқан. Бұл қозғалтқыштар монометилгидразин отыны және азот тетроксиді тотықтырғышы сақталатын төрт резервуармен жабдықталды, ал гелий газы екі резервуарда сақталды және оларды қысыммен қамтамасыз етті.

Қақпақтар

Алдыңғы доктық люк доктық туннельдің жоғарғы жағына орнатылған. Оның диаметрі және салмағы , екі өңделген сақинадан жасалған, олар қызыл түсті ұялы панельге дәнекерленген. Сыртқы жағы қалыңдықтағы жылу оқшаулағышпен және алюминий фольга қабатымен жабылған. Люк алты жерде бекітілген және сорғы тұтқасымен басқарылған. Люктің ортасында туннель мен ғарыш кемесі арасындағы қысымды теңестіретін клапан орналасқан, бұл люкті алып тастауға мүмкіндік береді. Бірыңғай экипаж люгі (БЭЛ) биіктігі , ені және салмағы болды. Ол сорғы тұтқасымен басқарылды, ол бір мезгілде он бес құлыпты ашу немесе жабу үшін аспап механизмін итермеледі.

Қоспа

CSM-де орналасқан зондтың басы өздігінен ортаға түсірілген және зонд поршеніне карданды тіреуге орнатылған. Зондтың басы дрог сокетінің ашылуымен байланысқанда, үш серіппелі құлыптар басылып, бекітілді. Бұл құлыптар "жұмсақ түйісу" күйіне мүмкіндік берді және екі аппараттың шалқу және бағытталған қозғалыстарын басуға көмектесті. "Қатты түйісу" процесінде аппараттардың артық қозғалысы түйісу сақинасына зақым келтіріп, жоғарғы туннельге күш түсіруі мүмкін. Әрбір құлыптағы басылған құлыптау сақинасы серіппелі шпулдің алға жылжуына мүмкіндік берді, бұл сақинаны ортасынан тыс құлыпталған күйде ұстады. Ай модулі туннелінің жоғарғы бөлігінде, 1 дюйм қалыңдығындағы алюминийден жасалған бал арасы құрылымы, алдыңғы және артқы алюминий қаптамаларымен біріктірілген дрог, зондтың басының құлыптау құрылғыларын қабылдау үшін арналған.

Қайта тарту

Көліктерді бастапқыда ұстап алып, тұрақтандырғаннан кейін, зонд көліктерді бір-біріне жақындату үшін жабылу күшін қолдана алды. Бұл күш зонд цилиндрінің ішіндегі орталық поршеньге газ қысымының әсер етуінен туындады. Поршеньнің кері тартылуы зондты және интерфейс тығыздарын қысып, CSM түйістіру сақинасының ішкі бетіне радиалды орналасқан 12 автоматты сақиналы құлыптарды іске қосты. Әрбір қатты түйістіруден кейін құлыптарды астронавт түйістіру туннелінде қолмен қайтадан дайындады (айға сапарлар екі түйістіруді қажет етті).

Бөлу

Зонд цилиндрінің корпусына бекітілген автоматты кеңейту құлпы сонда орталық поршенді кері тартылған күйде ұстап тұрды. Ай орбитасында аппараттарды бөліп алу алдында он екі сақиналы құлыпты қолмен керіп қою жұмысы аяқталды. Туннель аймағындағы ішкі қысымнан туындаған бөліну күші сақиналы құлыптар арқылы зондқа және дрогқа берілді. Ажыратылғанда, ұстағыштарды босату орталық поршеньде орналасқан, электр қуатымен жұмыс істейтін, тізбектелген DC айналмалы соленоидтар арқылы іске асырылды. Температура төмендеген жағдайда, ай модулінде зонд бастарының үстіндегі тесіктен кіргізу шпуліне басып, бір моторды босату операциясы қолмен жасалды, ал ККА-дан (CSM) босату зондтың арт жағындағы босату тұтқасын бұру арқылы, мотордың айналу білігін қолмен айналдыру арқылы жүзеге асырылды. Командалық және ай модульдері соңғы рет ажыратылғанда, зонд пен алдыңғы доктелген сақина пиротехникалық жолмен бөлініп, барлық доктелген жабдықтар ай модуліне бекітілді. Жерден ұшыру кезінде апат жағдайында, осы жүйе доктелген сақина мен зондты КМ-нен (CM) қорғаныш қақпағынан ажыратылған кезде жарылыс арқылы лақтырып тастаған болар еді.

Құрылыс

Қызметтік модуль қысымсыз цилиндр тәрізді құрылым болатын, диаметрі 4 метр, ұзындығы 4 метр. Қызметтік қозғалтқыш соплосы мен жылу қалқаны жалпы биіктікті 24 футқа (7 метр) дейін арттырды. Ішкі кеңістік қарапайым құрылымнан тұрды, оның орталық бөлігі диаметрімен түйіршік тәрізді, ал оның айналасында алты сектор орналасқан. Секторлардың үстінде алдыңғы қалқан мен қаптама, алты радиалды арқалықпен бөлінген, сыртынан төрт бал аралы панельдермен жабылған және артқы қалқан мен қозғалтқыш жылу қалқанымен қамтамасыз етілген. Секторлардың бәрі бірдей 60° бұрышпен емес, қажетті өлшемге қарай өзгерді. 1-ші сектор (50°) бастапқыда пайдаланылмаған, сондықтан SM-нің ауырлық орталығын сақтау үшін балластпен толтырылды. Соңғы үш айға қону (I J класы) миссияларында ол Lockheed U-2 және SR-71 барлау ұшақтары үшін әзірленген қуатты Itek фокустық қашықтық камерасы бар ғылыми құралдар модулін (SIM) алып жүрді. Камера Айды суретке түсірді; егер S IVB отқа түспесе, CSM Жер орбитасынан шықпаса, ғарышкерлер оны Жерді суретке түсіру үшін қолданатын еді. SIM-де басқа да сенсорлар мен қосалқы спутник болды. 2-ші сектор (70°) қызметтік қозғалтқыш жүйесінің (SPS) тотықтырғыш сорғы резервуары орналасқан, себебі ол тікелей қозғалтқышты қамтамасыз етеді және бөлек сақтау резервуарымен толығымен толтырылып, соңғысы бос болғанға дейін сақталады. Сорғы резервуары цилиндр тәрізді, ұштары жарты шар пішіндес, биіктігі және диаметрі және тотықтырғышпен толтырылған. Оның жалпы көлемі 3-ші сектор (60°) SPS тотықтырғыш сақтау резервуарын қамтыды, ол сорғы резервуарымен бірдей пішіндес, бірақ биіктігі мен диаметрі жағынан сәл кішірек және тотықтырғышпен толтырылған. Оның жалпы көлемі 4-ші сектор (50°) сутегі мен оттегі реактивтері бар электр қуаты жүйесінің (EPS) отын элементтерін қамтыды. 5-ші секторда (70°) SPS отын сорғы резервуары орналасқан. Бұл тотықтырғыш сорғы резервуарымен бірдей көлемде және отынмен толтырылған. 6-шы секторда (60°) SPS отын сақтау резервуары орналасқан, ол да тотықтырғыш сақтау резервуарымен бірдей көлемде. Ол отынмен толтырылған. Алдыңғы қаптама 1 фут (0 метр) ұзындықта болды және реакциялық басқару жүйесінің (RCS) компьютері, қуат тарату блогы, ECS контроллері, ажырату контроллері және жоғары пайдалы антеннаның компоненттерін қамтыды, сондай-ақ сегіз EPS радиаторы және CM-мен негізгі электр және су өткізу қосылыстарын қамтитын омбылы байланыс қолшатыры болды. Қаптаманың сыртында кері тартылатын алға бағытталған шам, командалық модульдің пилотына SIM пленкасын алуға көмектесетін EVA шам және LM-мен кездесу үшін навигациялық көмек ретінде алыстан көрінетін миыраған кездесу маяғы болды. SM үш кернеулік байлам мен алты қысым тақташасы арқылы CM-мен байланыстырылды. Кернеулік байламдар тот баспайтын болаттан жасалған, CM-нің артқы жылу қалқанына бекітілген. Ол Жер атмосферасына қайта кірмес бұрын лақтырылғанға дейін, миссияның басым бөлігінде командалық модульге жалғастырылды. Лақтырылған кезде CM омбылы байланыстары пиротехникалық белсенді гильотина құралы арқылы кесілді. Лақтырылғаннан кейін SM артқы аудармалық қозғалтқыштары автоматты түрде CM-ден қашықтықты ұстап тұру үшін автоматты түрде үздіксіз от алды, RCS отыны немесе отын элементінің қуаты сарқылғанға дейін. Сондай-ақ, роликтерді бұру қозғалтқыштары 5 секунд бойы CM-нен басқа траекторияда жүруі және қайта кіру кезінде жылдам ажыратылуы үшін іске қосылды.

The service module was an unpressurized cylindrical structure with a diameter of 12 feet (4 m) and 14 feet (4 m) long. The service propulsion engine nozzle and heat shield increased the total height to 24 feet (7 m). The interior was a simple structure consisting of a central tunnel section in diameter, surrounded by six pie shaped sectors. The sectors were topped by a forward bulkhead and fairing, separated by six radial beams, covered on the outside by four honeycomb panels, and supported by an aft bulkhead and engine heat shield. The sectors were not all equal 60° angles, but varied according to required size. Sector 1 (50°) was originally unused, so it was filled with ballast to maintain the SM's center of gravity. On the last three lunar landing (I J class) missions, it carried the scientific instrument module (SIM) with a powerful Itek focal length camera originally developed for the Lockheed U 2 and SR 71 reconnaissance aircraft. The camera photographed the Moon; had the S IVB failed to fire causing the CSM to not leave earth orbit, astronauts would have used it to photograph the Earth. SIM also had other sensors and a subsatellite. Sector 2 (70°) contained the service propulsion system (SPS) oxidizer sump tank, so called because it directly fed the engine and was kept continuously filled by a separate storage tank, until the latter was empty. The sump tank was a cylinder with hemispherical ends, high, in diameter, and contained of oxidizer. Its total volume was
Sector 3 (60°) contained the SPS oxidizer storage tank, which was the same shape as the sump tank but slightly smaller at high and in diameter, and held of oxidizer. Its total volume was
Sector 4 (50°) contained the electrical power system (EPS) fuel cells with their hydrogen and oxygen reactants. Sector 5 (70°) contained the SPS fuel sump tank. This was the same size as the oxidizer sump tank and held of fuel. Sector 6 (60°) contained the SPS fuel storage tank, also the same size as the oxidizer storage tank. It held of fuel. The forward fairing measured 1 feet (0 m) long and housed the reaction control system (RCS) computer, power distribution block, ECS controller, separation controller, and components for the high gain antenna, and included eight EPS radiators and the umbilical connection arm containing the main electrical and plumbing connections to the CM. The fairing externally contained a retractable forward facing spotlight; an EVA floodlight to aid the command module pilot in SIM film retrieval; and a flashing rendezvous beacon visible from away as a navigation aid for rendezvous with the LM. The SM was connected to the CM using three tension ties and six compression pads. The tension ties were stainless steel straps bolted to the CM's aft heat shield. It remained attached to the command module throughout most of the mission, until being jettisoned just prior to re entry into the Earth's atmosphere. At jettison, the CM umbilical connections were cut using a pyrotechnic activated guillotine assembly. Following jettison, the SM aft translation thrusters automatically fired continuously to distance it from the CM, until either the RCS fuel or the fuel cell power was depleted. The roll thrusters were also fired for five seconds to make sure it followed a different trajectory from the CM and faster break up on re entry.

Қызметтегі қозғалтқыш жүйесі

Қызметтік қозғалтқыш жүйесі (SPS) қозғалтқышы бастапқыда CSM-ді Ай бетінен тікелей көтерілу миссиясы режимінде ұшыру үшін жобаланған. Таңдалған қозғалтқыш – AJ10 137, ол отын ретінде Aerozine 50 және окистендіргіш ретінде азот тетроксидін (N2O4) пайдаланып, итеру күшін өндірді. 1962 жылдың сәуір айында Aerojet General компаниясымен қозғалтқышты әзірлеу жөнінде келісімшарт жасалды, нәтижесінде ай орбитасына кездесу (LOR) миссиясын орындауға қажетті күштен екі есе артық итеру күшіне қол жеткізілді. Қозғалтқыш Жер мен Ай арасындағы бағытты түзетулерге, сондай-ақ ғарыш кемесін Ай орбитасына енгізуге және одан шығаруға қолданылды. Бұған қоса, ол Жер орбитасына ұшу үшін деорбитациялық импульсті жүзеге асыруға арналған ретроракета ретінде де пайдаланылды. Отын газ тәрізді гелийдің қысымымен қозғалтқышқа берілді, ол екі диаметрі шар тәрізді резервуарларда сақталды. Қағыс соплосы ұзындығы және негізіндегі ені өлшенді. Ол екі гимбалға орнатылды, бұл SPS жұмыс істеу кезінде итеру күші векторының ғарыш кемесінің массалық орталығымен сәйкес болуын қамтамасыз етті. Жану камерасы мен қысымды резервуарлар орталық туннельде орналасқан.

Реакцияны басқару жүйесі

Төрт реакциялық басқару жүйесінің (РКС) төрт қозғалтқышы (квадро) төрт кластерді әрбір 90° сайын SM жоғарғы бөлігіне орнатылды. Он алты қозғалтқыш құрылғысы ғарыш кемесінің үш осінде де айналу және орын ауыстыруды басқаруды қамтамасыз етті. Әр R 4D қозғалтқышы ұзындығы және диаметрімен өлшенді, күшін тудырды және отын ретінде гелиймен қоректенген монометилгидразинді (MMH) және тотықтырғыш ретінде азот тетроксидін (NTO) пайдаланды. Әр квадро жинағы өлшемге ие болды және оның ішкі жағында отын, тотықтырғыш және гелий резервуарлары орналасқан. Негізгі отын (MMH) резервуары кірмелі; екінші отын резервуары кірмелі; негізгі тотықтырғыш резервуары кірмелі, ал екінші тотықтырғыш резервуары кірмелі. Жанармай резервуарлары сұйық гелийден кірмелі көлемде қысыммен толтырылды. Төрт толығымен тәуелсіз РКС кластерлері сенімділікті қамтамасыз етті; толық бағытты басқару үшін тек екі іргелес жұмыс істейтін құрылғы жеткілікті болды.

Байланыс жүйесі

CSM мен LM арасындағы қысқа қашықтықтағы байланыс үшін ECS радиаторларының үстіне орнатылған екі VHF сцимитар антеннасы қолданылды. Бұл антенналар бастапқыда I блок командалық модулінде орналасқан және ұшыру тоқтатылған жағдайда капсуланы тұрақтандыру үшін аэродинамикалық қанатшалар ретінде екі функцияны атқарды. Бұл функция қажет емес деп табылғаннан кейін антенналар II блок қызметтік модуліне көшірілді. Жермен ұзақ қашықтықтағы байланыс үшін басқарылатын біріктірілген S жолақты жоғары күшті антенна артқы панельге орнатылды. Бұл бір шаршы антеннаның айналасына орналасқан төрт диаметрлі рефлекторлар массиві еді. Ұшыру кезінде ол ғарыш аппаратын LM адаптеріне (SLA) сыйыру үшін негізгі қозғалтқышқа параллель бүгілді. CSM SLA-дан бөлінгеннен кейін, ол SM-ге тік бұрышпен ашылды. CSM-нің бағыты жоғары күшті антеннаны Жерге бағыттауға мүмкіндік бермеген кезде CM-де төрт бағытталмаған S жолақты антенналар қолданылды. Бұл антенналар SM бөлінгеннен кейін және қону аралығында да қолданылды.

Сатурн IB миссиясына арналған өзгерістер

Сатурн IB зымыран көлігі, Жердің төменгі орбитасына жіберілген (Аполлон-1 (жоспарланған), Аполлон-7, Скайлаб-2, Скайлаб-3, Скайлаб-4 және Аполлон-Союз) миссияларын іске қосу үшін қолданылды, толық отынмен жабдықталған CSM-нің массасын көтере алмады. Бұл үлкен мәселе болған жоқ, себебі бұл миссиялардың ғарыш кемесіне қажетті delta v көрсеткіші Айға жасалған миссияға қарағанда әлдеқайда төмен болды; сондықтан оларды SPS отынының толық мөлшерінің жартысынан да аз көлеммен ұшыруға болады, SPS сорғысын ғана толтырып, отын сақтау резервуарларын бос қалдыру арқылы. Сатурн IB орбитасына шығарылған CSM-дер (Аполлон-Союз) мен (Скайлаб 4) аралығында болды. Жер орбиталық миссиялар кезінде жермен байланыс үшін барлық бағыттағы антенналар жеткілікті болды, сондықтан SM-дегі жоғары күшті S жолақты антеннасы Аполлон-1, Аполлон-7 және үш Скайлаб ұшуында қолданылмады. Ол Аполлон-Союз миссиясы үшін қайта орнатылды, бұл миссияда қазіргі TDRSS жүйесінің алғашқы нұсқасы болып табылатын ATS 6 спутнигі арқылы геостационарлық орбитада байланыс орнату үшін қажет болды. Скайлаб және Аполлон-Союз миссияларында, басқаша бос болатын отын және тотықтырғыш сақтау резервуарларын (іші жартылай толтырылған сорғы резервуарларын қалдырып) және екі гелий резервуарының біреуін алып тастау арқылы қосымша құрғақ салмақ азайтылды. Бұл, егер SPS жұмысы тоқтап қалса, орбитадан түсу кезінде резервтік көмек ретінде пайдалану үшін қосымша RCS отынын қосуға мүмкіндік берді. Скайлаб миссияларына арналған ғарыш кемелері миссияның көп бөлігінде адамдармен толықтырылмағандықтан, қуат жүйесіне талап төмен болды, сондықтан осы SM-дерден үш отын ұяшығының біреуі алынып тасталды. Командалық модульдің бір бөлігі ақ түспен боялды, бұл оның ұзақ уақыт орбитада қалуына байланысты пассивті жылуды басқаруды қамтамасыз етуге көмектесті. Командалық модульге артқы жабдық бөлімінде қосымша орындықтар қосылып, оны жолаушылар ретінде қосымша астронавттарды тасымалдау үшін модификациялауға болады. CM 119 екі орындықпен жабдықталған Скайлаб құтқару көлігі ретінде жасалған, бірақ ол ешқашан қолданылмады.

Командалық модуль

II блок I блокта қолданылған екі бөліктік люк орнына бір бөліктен тұратын, жылдам ажыратылатын, сыртқа қарай ашылатын люкті пайдаланды, онда ішкі бөлігін бұғаттамасынан босатып, ғарыш кемесіне кіру немесе шығу үшін кабина ішіне орналастыру қажет болды (бұл кемшілік «Аполлон-1» экипажының қазасына себеп болды). II блок люгі төтенше жағдай туғанда жылдам ашылуға мүмкіндік берді. (Екі люк түрі де ұшыру тоқтатылған жағдайда оны қорғау үшін ғарыш кемесін (КМ) қоршап тұрған қозғалыс қорғаныш қақпағының (Boost Protective Cover) қосымша, алынып тасталатын бөлігімен жабылған). I блок алдыңғы кіру туннелі II блокқа қарағанда кішірек болды және негізгі люкпен мәселе туындаған жағдайда, жерге қонғаннан кейін экипаждың авариялық эвакуациясына арналған. Ұшу кезінде ол алдыңғы жылу қалқанының мұрнымен жабылған. II блок LM-ді ұстап тұратын және бекітетін док станциясы мен зонд механизмі астындағы жазық, алынып тасталатын люкпен қысқартылған алдыңғы жылу қалқанынан тұрады. II блок жылу қалқанына жылтыр, айна тәрізді көрініс беретін алюминийленген ПЭТ қабаты I блокта болмады, нәтижесінде кейбір ұшуларда ақ түспен боялған ашық сұрғылт эпоксидті шайыр материалы көрінді. I блок VHF сцимитар антенналары бастапқыда ғарыш кемесін (CM) қайта кіру кезінде тұрақтандыруға көмектесу үшін қажет деп есептелген екі жартылай дөңгелек тіректе орналастырылған. Алайда, адамсыз қайта кіру сынақтары олардың тұрақтандыру үшін қажет емес екенін және жоғары симуляцияланған айға қайта кіру жылдамдықтарында аэродинамикалық тұрғыдан тиімсіз екенін көрсетті. Сондықтан, тіректер II блоктан алынып тасталды және антенналар қызмет көрсету модуліне (service module) көшірілді. I блок CM/SM түйістіргіш жалғауы II блокқа қарағанда кішірек болды, ол экипаж люгіне жақын орналасқан, одан шамамен 180 градусқа қашықтау орналасқан жоқ. Бөліну нүктесі қызмет көрсету модуліне орнатылған үлкен икемді қолдың орнына модульдер арасында болды, II блокта ғарыш кемесінің (CM) қабырғасында бөлінді. Алдыңғы бөлікте орналасқан екі теріс бағытталған RCS қозғалтқышы I блокта тік, ал II блокта көлденең орналастырылған.

Қызмет модулі

Аполлон-6-ның I блогындағы ұшқышсыз ұшу кезінде SM командалық модульдің сыртқы түрімен үйлесімді болу үшін ақ түспен боялған. Аполлон 1, Аполлон 4 және барлық Block II ғарыш кемелерінде SM қабырғалары EPS және ECS радиаторларынан басқа боялмаған күйде қалды. EPS және ECS радиаторлары Block II үшін қайта жобаланды. I блогында 1 және 4-секторларда орналасқан үш үлкен EPS радиаторы болды. ECS радиаторлары 2 және 5-секторлардың артқы бөлігінде орналасқан. I блогының отын жасушалары 4-ші сектордағы артқы панельде орналасқан, ал олардың сутегі мен оттегі баллондары 1-ші секторда орналасқан. I блогының SPS отыны мен тотықтырғышының баллондары Block II баллондарына қарағанда сәл ұзын болғандықтан, көбірек отын тасымалдаған. Block II-нің артқы жылу қалқаны төртбұрышты пішіндес, отын баллондары секторларындағы бұрыштары сәл дөңгеленген. I блогының қалқаны негізгі пішіні жағынан ұқсас болған, бірақ баллондардың көбірек бөлігін қамту үшін ұштарында сәл ісіп, құм сағаты немесе сегіздік пішінін алған.

Өнімді CSM

Сериялық нөмірі Атауы Пайдалануы Ұшыру күні Қазіргі орналасқан жері Сурет I блогы CSM 001 жүйелердің үйлесімділігін сынау көлігі жойылған CSM 002 A 004 ұшуы 20 қаңтар 1966 Командалық модуль Cradle of Aviation, Long Island, New York-та CSM 004 статикалық және жылулық құрылымдық жер тестілері жойылған Маккинли Климаттық зертханасында Skylab үшін сынақтан өтті, Эглин AFB, Флорида, 1971–1973. Командалық модуль Сиэтлдегі Ұшу мұражайында, Вашингтон CSM 008 толық жүйелер ғарыш кемесі жылулық вакуумдық сынақтарда пайдаланылды CSM 009 AS 201 ұшу және түсіру сынақтары 26 ақпан 1966 Небраска штатының Ашленд қаласында Оффут әуе күштері базасына іргелес Стратегиялық әуе және ғарыш мұражайында командалық модуль CSM 010 Термиялық сынақ (динамикалық сынақтар үшін командалық модуль CM 004A / BP 27 деп қайта тағайындалды); қызмет модулі ешқашан аяқталмаған CSM 012 Apollo 1; командалық модуль Лэнгли ғылыми-зерттеу орталығында сақтауда, Аполлон 1 өртінде қатты зақымданды, Гэмптон, Вирджиния; Кеннеди ғарыш орталығында үш бөліктен тұратын люк; қызмет модулі жойылған CSM 014 Командалық модулі Аполлон 1 тергеуінің бөлігі ретінде бөлшектелді. Apollo 6 миссиясында пайдаланылған қызмет модулі (SM 014). Командалық модуль (CM 014) кейіннен өзгертіліп, жердегі сынақтарда пайдаланылды (CM 014A ретінде). 1977 жылдың мамыр айында жойылған. CSM 017 CM 017 SM 020-мен бірге Apollo 4-те ұшты, SM 017 жердегі сынақ кезінде отын резервуары жарылысынан жойылғаннан кейін. 9 қараша 1967 Стеннис ғарыш орталығында, Сент-Луис шығанағында, Миссисипиде орналасқан командалық модуль CSM 020 CM 020 SM 014-пен Apollo 6-да ұшты. CSM 098 2TV 1 (II блоктың No1 жылулық вакуум) жылулық вакуум сынақтарында пайдаланылған CSM, Ресейдің Мәскеудегі Ғылым академиясының мұражайында Apollo Союз сынақ жобасының бөлігі ретінде көрініс тапқан. CSM 102 Launch Complex 34 Checkout Vehicle Командалық модуль жойылған; қызмет көрсету модулі Little Joe II-нің үстіндегі JSC-де Boiler Plate 22 командалық модулі бар. CSM 103 Apollo 8 21 желтоқсан 1968 Чикагодағы Ғылым және өнеркәсіп мұражайында (бұрын Кеннеди ғарыш орталығы қонақ кешенінде) CSM 112 Endeavour Apollo 15 26 шілде 1971 Командалық модуль АҚШ Әуе күштері Ұлттық мұражайында, Райт Паттерсон әуе базасында, Огайо штатында (жоюлы) CSM 115a Apollo 20 (жоюлы) Толық аяқталмаған – ішкі құрылымдар орнатылмаған, қосалқы бөлшектер үшін пайдаланылды. Қалған бұйымдар 1978 жылы көрмеге Жапонияға жіберілді және ешқашан қайтарылмаған, мүмкін, жойылған. CSM 116 Skylab 2 25 мамыр 1973 Командалық модуль Ұлттық әскери авиация мұражайында, Флоттық әуе станциясы Пенсаколада, Пенсакола, Флорида CSM 117 Skylab 3 28 шілде 1973 Командалық модуль Ұлы көлдер ғылыми орталығында, НАСА Гленн ғылыми-зерттеу орталығының қазіргі орналасқан жері Кливленд, Огайо CSM 118 Skylab 4 16 қараша 1973 Командалық модуль Оклахома тарих орталығында (бұрынғы Ұлттық әуе және ғарыш мұражайында, Вашингтон, Д.К.) CSM 119 Skylab құтқару және ASTP резервтік коды Кеннеди ғарыш орталығында.

Serial number Name Use Launch date Current location Image Block I CSM 001 systems compatibility test vehicle scrapped CSM 002 A 004 flight January 20, 1966 Command module on display at Cradle of Aviation, Long Island, New York CSM 004 static and thermal structural ground tests scrapped Underwent testing for Skylab at the McKinley Climatic Laboratory, Eglin AFB, Florida, 1971–1973. Command module on display at Museum of Flight, Seattle, Washington CSM 008 complete systems spacecraft used in thermal vacuum tests scrapped CSM 009 AS 201 flight and drop tests February 26, 1966 Command module on display at Strategic Air and Space Museum, adjacent to Offutt Air Force Base in Ashland, Nebraska CSM 010 Thermal test (command module redesignated as CM 004A / BP 27 for dynamic tests); service module never completed CSM 012 Apollo 1; the command module was severely damaged in the Apollo 1 fire Command module in storage at the Langley Research Center, Hampton, Virginia; three part door hatch on display at Kennedy Space Center; service module scrapped CSM 014 Command module disassembled as part of Apollo 1 investigation. Service module (SM 014) used on Apollo 6 mission. Command module (CM 014) later modified and used for ground testing (as CM 014A). Scrapped May 1977. CSM 017 CM 017 flew on Apollo 4 with SM 020 after SM 017 was destroyed in a propellant tank explosion during ground testing. November 9, 1967 Command module on display at Stennis Space Center, Bay St. Louis, Mississippi CSM 020 CM 020 flew on Apollo 6 with SM 014. CSM 098 2TV 1 (Block II Thermal Vacuum no.1) used in thermal vacuum tests CSM on display at Academy of Science Museum, Moscow, Russia as part of the Apollo Soyuz Test Project display. CSM 102 Launch Complex 34 checkout vehicle Command module scrapped; service module is at JSC on top of the Little Joe II in Rocket Park with Boiler Plate 22 command module. CSM 103 Apollo 8 December 21, 1968 Command module on display at the Museum of Science and Industry in Chicago (formerly displayed at the Kennedy Space Center Visitor Complex) CSM 112Endeavour Apollo 15 July 26, 1971 Command module on display at National Museum of the United States Air Force, Wright Patterson Air Force Base, Dayton, Ohio (canceled) Never fully completed CSM 115aApollo 20 (canceled)Never fully completed – internal structures not installed, used for spare parts. Remaining items sent to Japan for exhibition in 1978 and never returned, possibly scrapped. CSM 116 Skylab 2 May 25, 1973 Command module on display at National Museum of Naval Aviation, Naval Air Station Pensacola, Pensacola, Florida CSM 117 Skylab 3 July 28, 1973 Command module on display at Great Lakes Science Center, current location of the NASA Glenn Research Center Visitor Center, Cleveland, Ohio CSM 118 Skylab 4 November 16, 1973 Command module on display at Oklahoma History Center (formerly displayed at the National Air and Space Museum, Washington, D. C.) CSM 119 Skylab Rescue and ASTP backup On display at the Kennedy Space Center