"Аполлон-4: Сатурн V ракетының алғашқы сынақ ұшырылысы"

Кіріспе

Аполлон Сатурн V зымыранының алғашқы сынақ ұшуы

Аполлон 4 (9 қараша 1967), сондай-ақ SA 501 деп аталады, Сатурн V ұшу құралының ұшқышсыз алғашқы сынақ ұшуы болды, бұл ракета ақырында ғарышкерлерді Айға жеткізді. Ғарыш аппараты құрастыру кешенінде құрастырылды және Флоридадағы Кеннеди ғарыш орталығынан (KSC) ұшырылған алғашқы аппарат болды. Аполлон 4 – "толыққанды" сынақ болды, яғни зымыранның барлық сатылары мен ғарыш кемесі алғашқы ұшу кезінде толық жұмыс істеді, бұл НАСА үшін алғашқы рет. Бұл S IC бірінші сатысы мен S II екінші сатысының алғашқы ұшуы еді. Сондай-ақ, S IVB үшінші сатысының ұшу кезінде қайта іске қосылуы көрсетілді. Миссияда BlockI басқару және қызмет модулі, BlockII-нің бірнеше маңызды жаңартуларын сынау үшін модификацияланды, оның ішінде айға оралудың симуляцияланған жылдамдығы мен бұрышында оның жылу қалқаны да сынақтан өтті. Ұшыру 1967 жылдың басында жоспарланған, бірақ ғарыш кемесінің әртүрлі элементтеріндегі мәселелер және ұшу алдындағы сынақтар кезінде туындаған қиындықтарға байланысты 9 қарашаға дейін кейінге шегерілді. 1967 жылғы қаңтарда Аполлон 1 экипажының өрттен қаза табуынан кейін қосымша тексерулер қажет болды. Миссия мақсатына жетіп, ұшырылғаннан кейін тоғыз сағаттан кем уақыт өткен соң Тынық мұхитына қонды. НАСА миссияны толыққанды табыс деп есептеді, Сатурн V жұмыс істейтінін дәлелдеді, бұл 1960 жылдардың соңына дейін ғарышкерлерді Айға қондыру және оларды қауіпсіз түрде қайтарудың маңызды қадамы болды.

Өмірбаян

1961 жылы АҚШ президенті Джон Кеннеди өзінің елінің ғарышкерді осы онжылдықтың соңына дейін Айға қондырып, Жерге қауіпсіз оралуын ұсынды. Бұл мақсатқа жету үшін қандай ұшыру құралын пайдалану керектігін анықтау қажет болды. NASA үш сатылы SaturnC 5 зымыранын таңдады, ол әзірленуде болған зымыранның негізінде құрылған еді. 1962 жылы NASA бұл жобаны бекітті, сондай-ақ 1965 жылы алғашқы сынақ ұшыруды және 1967 жылы алғашқы экипаждық ұшыруды жоспарлады, бұл Кеннедидің мақсатын орындауға жеткілікті уақыт беретін еді. 1963 жылдың басында NASA C 5 зымыранын Saturn V деп қайта атады. NASA ішінде кең пікірсайыс болғаннан кейін, 1962 жылдың соңында Айға аттанған миссиялар "ай орбитасында кездесу" тәсілін қолданатыны шешілді. Бұл тәсіл бойынша, толыққанды Apollo ғарыш кемесі ұшыру құралының үшінші сатысы – S IVB арқылы Ай орбитасына жіберіледі. Ай орбитасына жеткен соң, қондыруға дайындалған астронавттар сол кездегі "Айға экскурсиялық модулі" деп аталған модульге кіріп, ғарыш кемесінің қалған бөлігінен бөлінеді, Айға қонады, ал экипаж қайтадан модульге оралғаннан кейін, модуль тасталады. Содан кейін кеме Жерге қайта оралады. Дамытылып жатқан ұшыру алаңдары жаңа зымыранға жеткіліксіз болды, сондықтан 1962 жылы NASA Флорида жағалауында жаңа кешен салу жоспарларын жариялады, одан Apollo Ай миссиялары ұшырылатын еді. Бұл кешен "Ұшыру операциялары орталығы" деп аталды, бірақ 1963 жылдың қараша айында Кеннеди қаза болғаннан кейін Джон Ф. Кеннеди ғарыш орталығы (KSC) деп қайта аталды. Apollo 4 KSC-ден ұшқан алғашқы ғарыш кемесі және Saturn V зымыранына арналған 39-шы ұшыру кешенін (LC 39) пайдаланған алғашқы ғарыш кемесі болды. Apollo жабдықтарын тасымалдаған алғашқы үш ұшыру Saturn IB зымырандарымен жүзеге асырылды. Бұл кішкентай зымыран KSC-дегі құрылғыларды пайдаланбады, бірақ Saturn IB ұшыруларында шешілген мәселелер Saturn V зымыранымен ұшырылатын миссиялар үшін де жарамды болады. Saturn IB және Saturn V екеуі де S IVB сатысын пайдаланады, бірақ IB оны Saturn V-дегідей үшінші емес, екінші, соңғы саты ретінде қолданады. Осылайша, Saturn V зымыраны тасымалдайтын жүктердің ұшуға жарамдылығын бағалаудың көп бөлігін үлкен зымырандардың бірін пайдаланбастан шешуге болады. Аспаптарды ұшуға жарамдылықтан өтеуден басқа, KSC-дегі жердегі жүйелердің Saturn V зымыранын сәтті ұшыра алатынын және ғарышкерлердің өмірін қауіпке тікпейтінін дәлелдеу қажет болды. 1966 жылы үш Saturn IB зымыраны ұшырылды (ұшыру ретімен AS 201, AS 203 және AS 202); барлығы сәтті аяқталды. Чарльз Д. Бенсон мен Уильям Б. Флаэрти KSC тарихында жазғандай, "1966 жылғы Apollo Saturn IB зымырандарының ұшырулары NASA ұшыру тобы үшін маңызды жетістіктер болды. Автоматтандырылған тексеруге арналған LC 34 және LC 37 сынақ алаңдары жеткіліксіз екені анықталды. AS 201 және SA 501 [Apollo 4] арасындағы жиырма айдың ішінде KSC автоматтандырудың негізгі мәселелерін түзетті. Осы тәжірибе мен қателіктер арқылы қол жеткізілген жетістіктер болмаса, Apollo тарихындағы ең қиын ұшыру – SA 501 әлдеқайда қиын болар еді".

In 1961 U. S. President John F. Kennedy proposed that his nation land an astronaut on the Moon by the end of the decade, with a safe return to Earth. One of the early choices that had to be made to accomplish this goal was what launch vehicle to use. NASA decided on the SaturnC 5 rocket, a three stage launch vehicle based on rockets already in development. In 1962 this was approved by NASA, which contemplated an initial test launch in 1965 and a first crewed flight by 1967, leaving plenty of time to accomplish Kennedy's goal. In early 1963, NASA redesignated the C 5 as the Saturn V.

After considerable debate within NASA, it was decided in late 1962 that lunar missions would have a "lunar orbit rendezvous" mode whereby the complete Apollo spacecraft would be propelled towards lunar orbit by the third stage of the launch vehicle, the S IVB. Once in lunar orbit, the astronauts who would land would enter what was then known as the Lunar Excursion Module, which would separate from the rest of the spacecraft, land, and after taking off again be discarded once the crew had transferred back. The remainder of the vehicle would then return to Earth. The launch facilities under development would not be sufficient for the new launch vehicle, and in 1962, NASA announced plans for a new complex on the Florida coast from which the Apollo lunar missions could be launched. This was dubbed the Launch Operations Center, but after Kennedy's assassination in November 1963 was renamed the John F. Kennedy Space Center (KSC). Apollo4 was the first flight from KSC, and the first using Launch Complex 39 (LC 39) there, built to accommodate the SaturnV. The first three flights carrying Apollo equipment were launched using Saturn IBs. This smaller launch vehicle did not use the facilities at KSC, but issues resolved by SaturnIB flights would be valid for those to be launched by the SaturnV. Both the SaturnIB and the SaturnV would use a S IVB, though the IB would use it as its second, final stage, rather than the third stage as on the SaturnV. Thus, many of the flight qualifications for the payload the SaturnV would carry could be resolved without having to expend one of the large launch vehicles. In addition to flight qualifying the hardware, it was necessary to prove that the ground systems at KSC could successfully launch a Saturn V before risking the lives of astronauts on one. Three Saturn IB launches (in order of launch, AS 201, AS 203 and AS 202) took place in 1966; all were successful. According to Charles D. Benson and William B. Flaherty in their history of KSC, "The Apollo SaturnIB launches of 1966 represented important gains for NASA's launch team. LC 34 and LC 37, testbeds for automated checkout, were found wanting. In the twenty months between AS 201 and SA 501 [Apollo4], KSC corrected the major automation problems. Without these trial and error advances, SA 501, the toughest launch in Apollo's history, would have been far more difficult."

Келесі:

1965 жылдың қаңтарында Аполлон бағдарламасының директоры генерал-майор Сэмюэл К. Филлипс SA 501, Сатурн V-тің алғашқы сынақ ұшуын 1967 жылдың қаңтарына жоспарлады. Бұл кейінге қалдыруға аз уақыт қалдырды, әсіресе 1967 жылы тағы екі Сатурн V ұшыру жоспарланғандықтан. Көптеген Аполлон қызметкерлері ұшырудың ұсынылған күніне сенімсіздік танытты, және осы күмәндер расталды. LC 39-ға ағып жатқан сұйық оттегі құбырындағы жарылыс, SA 501 ұшырылуы тиіс болған жерде, бірнеше аптаға кейінге жылжу қаупін тудырды. Техникалық қызметкерлер S II-де жарықтар тапты, бұл оның NASA қабылдауына дейін сынақ оқ атуын кешіктірді. North American S II-ді жөндеу жұмыстарын жүргізіп жатқанда, зымыранның бөліктері KSC-ге келе бастады, 14 тамыз 1966 жылы S IVB (Pregnant Guppy ұшағымен) және 12 қыркүйекте S IC бірінші сатысы (баржамен) келіп жетті. S II орнына қойылған катушка тәрізді "аралық" НАСА-ға көліктік құралды Көлік құралын құрастыру ғимаратында (VAB) тексеру барысында жинауға мүмкіндік берді. S II 1966 жылдың қарашасына дейін келмеген (алғашқы жоспар бойынша шілдеге жоспарланған), NASA оны 1967 жылдың қаңтарына жоспарлады, үш айдан кейін ұшыруды көздеді. CSM 1966 жылдың 24 желтоқсанында, ал S II 1967 жылдың 21 қаңтарында келді. Соңғы келген құрылым – 31 қаңтарда артқы аралық саты (бірінші және екінші сатылар арасындағы құрылым) болды. 1967 жылдың 27 қаңтарында Аполлон-1 өртінде үш астронавт қаза тапты, бұл НАСА-ның жоспарларын одан әрі күмәндікке түсірді. SA 501 адамсыз болғанына қарамастан, НАСА қызметкерлері оның CSM-ін мұқият тексеруді қалады. НАСА бұл аяқталғаннан кейін көлікті қайта жинауды жоспарлаған.

Басқа да проблемалар анықталды, мысалы, J 2 қозғалтқыштарының бірінде артық бұранда табылды; НАСА тек артық жабдықты қайтарып алумен ғана емес, сонымен қатар оның қалай пайда болғанын анықтаумен де айналысты. 1967 жылдың наурыз айында Филипс қатысқан кездесуде Сатурн V-те 1200-ден астам проблемалар анықталды, техниктер оларды күніне 80-нен астам проблеманы шешуге ұсынды. CSM жөндеуден өтіп жатқанда, аралық бөлік алынып тасталды және S II орналастырылды. 24 мамырда S II-де тағы бір S II құрастырылып жатқанда жарықтар табылды, осыған байланысты оны тексеру үшін алып тастау туралы хабарланды. Бұл жұмыс маусымның ортасына дейін аяқталды, содан кейін CSM де жиналымға қайтарылды, бұл ұшыру аппараты мен ғарыш кемесінің толық жиналған алғашқы реті болды. Ол 1967 жылдың 26 тамызында LC 39-ға шығарылды. Көлік құралындағы сұйық оттегі резервуарларының тефлонды тығыздауыш сақиналары мен суару клапандарының ағып кету мүмкіндігіне байланысты, ұшыру алаңында Флориданың күн астында ұзақ уақыт тұрғандықтан, 2 қарашада Филлипс ұшыруды 9 қарашаға дейін кейінге шегерді.

Мақсаттар

Аполлон-4 (СатурнV-нің басқа ұшқышсыз сынақ ұшуы Аполлон-6пен бірге) ұшыру құралын, Аполлон ғарыш кемесін және жердегі жүйелерді, одан кейін болатын ұшқышпен Айға қону миссияларына дайындау мақсатын қойды. СатурнV-нің алғашқы ұшуы болғанмен қатар, Аполлон-4 екі сатының да алғашқы ұшуын белгіледі: S IC бірінші сатысы және S II екінші сатысы (S IVB СатурнIB құрамында ұшқан болатын). Аполлон-4 миссиясының мақсаты СатурнV және ғарыш кемесінің құрылымдық беріктігі мен өзара үйлесімділігі туралы ұшу деректерін алу болды, оның ішінде ұшу кезіндегі жүктемелер және әр СатурнV сатысының толуы мен тасталуы кезіндегі ажыратылулар. НАСА сондай-ақ, төтенше жағдайды анықтау жүйесін қоса алғанда, ішкі жүйелердің жұмысы туралы деректерді алуды қалады және Аполлон CM-нің жылу қалқанын Айға жасалған миссиядан қайтуды симуляциялайтын жағдайларда бағауға тырысты. Сондай-ақ, НАСА ғарышта S IVB-нің қайта іске қосылу қабілетін сынап көргісі келді. Сертификаттау мақсатында CSM 017-ге бірнеше маңызды Block II модификациялары енгізілді, себебі BlockII ғарыш кемесі экипажсыз ұшпайды. Бұған жылу қалқанын BlockII стандарттарына дейін жаңарту, BlockII CM-нен SM-ге дейінгі қосылыс коннекторын пайдалану және BlockII стиліндегі VHF және S диапазонындағы антенналарды орнату кірді. Сонымен қатар, CM люгіне де өзгерістер енгізілді. Төтенше жағдайда ғарыш кемесінің люгін оңай ашу мүмкін болмағандықтан, Аполлон-1 ғарышкерлері өртке түсіп, қаза тапты және люкті қайта жасауға себеп болды. Жаңа люк екінші СатурнV сынағына дейін (Аполлон 6) ұшуға жоспарланбаған, бірақ оның тығыздағыштары Аполлон-4 ұшуында сынақтан өтуге тиіс болды. Люк терезесі тығыздағыштар мен сыртқы жылу қалқанын имитациялайтын сынақ панелімен ауыстырылды. Аполлон-4-тің Жер атмосферасына жоғары жылдамдықпен кіруі Айдан қайтуды симуляциялау үшін жылу қалқаны BlockII стандарттарына дейін жаңартылды. Миссиялық бақылау орталығына CSM жүйелерін қашықтан басқаруға мүмкіндік беретін арнайы жабдық орнатылды, сондай-ақ CM-нің соңғы орбитасында терезелерінің бірінен автоматты түрде суретке түсіретін камера болды. Аполлон-4 экипажсыз болғандықтан, CM-де дивандар, басқару элементтері мен дисплейлер болған жоқ.

The purpose of Apollo 4 (together with the SaturnV's other uncrewed test flight, Apollo6) was to qualify the launch vehicle, the Apollo spacecraft, and the ground systems, for the crewed lunar landing missions that would follow. In addition to being the first flight of the SaturnV, Apollo4 marked the first flight for two of its stages: the S IC first stage and the S II second stage (the S IVB had flown as part of the SaturnIB). Objectives for the Apollo 4 mission were to gain flight data on the SaturnV and spacecraft structural integrity and mutual compatibility, including on flight loads and during the separations as each SaturnV stage was exhausted and was discarded. NASA also wanted data on subsystem operations, including the emergency detection subsystem, and sought to evaluate the Apollo CM's heat shield under conditions simulating a return from a lunar mission. NASA was also seeking to test the restart capability of the S IVB in space. Several significant Block II modifications were made to CSM 017 for certification purposes, since no BlockII spacecraft would fly without a crew. These included upgrading the heat shield to BlockII standards, using a BlockII CM to SM umbilical connector, and installing BlockII style VHF and S band antennae. Additionally, there were modifications to the CM's hatch. The fact that the spacecraft hatch could not be readily opened in case of emergency had trapped the Apollo1 astronauts in the fire that took their lives, and led to a redesign of the hatch. The new hatch was not scheduled to fly until the second SaturnV test (Apollo 6), but its seals were to be flight qualified on Apollo4the hatch window was replaced with a test panel simulating the seals and exterior heat shield. The heat shield was upgraded to BlockII standards since Apollo4's high speed re entry into Earth's atmosphere was intended to simulate a return from the Moon. Special equipment had been installed to allow Mission Control to operate the CSM's systems remotely, and there was a camera that would automatically take pictures out of one of the CM's windows on its final orbit. Since Apollo4 carried no crew the CM lacked couches, controls and displays.

Қоғамдық мүдде және БАҚ-тың жариялауы

Ұшыру алдындағы күндері ККС-ке VIP-кестер көптеп келді. Фон Браун 6 қарашада келді, ол кешке эксклюзивті кешкі ас пен конференцияға қатысуы жоспарланған. НАСА басшылары, өнеркәсіп өкілдері, Конгресс жетекшілері және дипломаттар да ұшыруға келді. НАСА-ның әрбір орталығында, сондай-ақ Вашингтондағы НАСА штаб-пәтерінде VIP қонақтардың тізімі болды, және әр орталық директоры жеке шақыру үшін қайталанулар реттелді. Олар VAB-тің жанындағы ашық трибуналардан ұшыруды бақылады. НАСА Кокоа Бичте баспасөз штабын құрды, онда БАҚ өкілдері аккредиттелді, сондай-ақ келіп тұрған журналистерге KSC турларын және жарты сағат сайын шаттл қызметін ұсынды. НАСА LC 39 маңындағы баспасөз орталығында БАҚ үшін кең телефондық байланыс құралдарын өз қаражаты есебінен қамтамасыз етті. ККС қызметкерлері мен олардың отбасы мүшелері ұшыруды өздерінің жұмыс орындарынан бақылады. Бұған қоса, үлгілі қызмет еткен 43 мердігер қызметкері "Адаммен ұшу туралы хабардар ету" марапатына ие болды, оларға ККС-тің VIP-туры, алты ғарышкер қатысқан кеш және ұшыруды көру мүмкіндігі берілді. Аполлон-4, СатурнV-тің алғашқы ұшуы болғандықтан, БАҚ-та кеңінен жарияланды, ал жазушылар ұшыру құрылғысының көлемін жұртшылыққа жеткізуге тырысты, оның Бостандық мүсінінен әлдеқайда биік және он үш есе ауыр болатынын айтты. North American компаниясы БАҚ-қа таратқан хабарламасында 3000 тонналық СатурнV "жақсы жабдықталған әскери-теңіз кемесінен" салмағы артық екенін атап өтті. Ұшырудың алдындағы күні Мюллер, Филлипс, фон Браун, әкімші орынбасары Роберт С. Семанс және Кеннеди ғарыш орталығының директоры Курт Дебус СатурнV фондық түсте мыңнан астам журналистке, оның ішінде КСРО-дан келгендерге де ашық баспасөз конференциясын өткізді.

Ұшыру және ұшу

1967 жылғы 6 қарашада сағат 22:30 EST (7 қараша сағат 03:30 UTC) 56 1/2 сағаттық кері санау тізбегі отын құюмен басталды. Барлығы 89 тіркемеде сұйық оттегік, 28 тіркемеде сұйық сутегі және 27 теміржол вагонында RP 1 (жоғары тазартылған керосин) болды. Бұл жолы туындаған мәселелер аз және ұсақ болды. Колумбия университетінің Уильям Донны ядролық жарылыстардан басқа, адам тарихындағы ең қатты табиғи немесе жасалған дыбыстардың бірі деп сипаттады. CBS телеарнасының комментаторы Уолтер Кронкайт және продюсер Джефф Гралник төбеден құлаған плиткалардан терезенің сынуын тоқтату үшін тіркеме терезесіне қол қойды. Кронкайт «Аполлон-4» миссиясын өте қорқынышты ғарыш сапары деп тапты. Ұшырылым S IVB және CSM-ді дерлік дөңгелек орбитаға, айға бағытталған миссияларда қолданылатын номиналды тұрақ орбитасына шығарды. Екі айналымнан кейін, кейінірек «Аполлон» миссияларын Айға қарай итеруге мүмкіндік беретін транс-айлық күйдірілістің симуляциясында, S IVB-нің ғарыштағы алғашқы қайта іске қосылуы ғарыш кемесін жер бетінен қасақана төмен бағытталған апогей және перигейі бар эллипстік орбитаға шығарды; бұл командалық модульдің жоғары жылдамдықты атмосфераға қайта кіруін және S IVB-нің қайта кіруінен кейін жойылғанын қамтамасыз етеді. Бұл күйдіруден кейін көп ұзамай CSM S IVB-ден бөлініп, апогейді түзету үшін қызметтік модульдің қозғалтқышын іске қосты. Апогейден өткеннен кейін қызметтік модульдің қозғалтқышы қайтадан 281 секунд бойы қайта кіру жылдамдығын арттыру үшін іске қосылды. Командaлық модуль Тынық мұхитының солтүстігіндегі Мидуэй аралының солтүстік-батысындағы мақсатты қондыру орнынан шамамен жерге қонды. Оның түсуін әуе кемесі «Беннингтонның» палубасынан көруге болды, ол екі сағат ішінде оны және оның бір парашютын, «Аполлон» парашютін алғаш рет тексеру үшін алып шықты. Ғарыш кемесі деактивация үшін Гавайиге жеткізілді, содан кейін ұшудан кейінгі талдау үшін Калифорния штатының Дауни қаласындағы «North American» мекемесіне жеткізілді.

On November 6, 1967, at 10:30pm EST (03:30 November7 UTC), the 56 1/2 hour countdown sequence began with propellant loading. In total there were 89 trailer truck loads of liquid oxygen, 28 trailer loads of LH2 (liquid hydrogen), and 27 rail cars of RP 1 (highly refined kerosene). This time the problems encountered were few and minor, William Donn of Columbia University described the blast as one of the loudest noises, natural or artificial, in human history, excepting nuclear explosions. CBS's commentator, Walter Cronkite, and producer Jeff Gralnick put their hands on their trailer's observation window to stop it from shattering as ceiling tiles fell from above. Cronkite found Apollo4 to be the most frightening space mission he covered. The launch placed the S IVB and CSM into a nearly circular orbit, a nominal parking orbit that would be used on the lunar missions. After two orbits, in a simulation of the trans lunar injection burn that would take later Apollo missions towards the Moon, the S IVB's first in space re ignition put the spacecraft into an elliptical orbit with an apogee of and a perigee deliberately aimed below the Earth's surface; this would ensure both a high speed atmospheric re entry of the command module, and destruction after re entry of the S IVB. Shortly after this burn, the CSM separated from the S IVB and fired its service module engine to adjust the apogee to After passing apogee, the service module engine fired again for 281 seconds to increase re entry speed to , at an altitude of 400000 feet (121920 m) and a flight path angle of −6.93 degrees, simulating conditions on a return from the Moon. The CM landed approximately from the target landing site northwest of Midway Island in the North Pacific Ocean. Its descent was visible from the deck of the aircraft carrier Bennington, the prime recovery ship, which within two hours had recovered it and one of its parachutes, the first time an Apollo parachute had been recovered for inspection. The spacecraft was brought to Hawaii for deactivation, after which it was taken to North American's facility in Downey, California, for post flight analysis.

Борттағы камералар

Аполлон-4 кемесінде екі кинокамера болған. Олар Сатурн V зымыратына орнатылып, бірінші сатысы мен аралық сатының ұшыру құралынан бөлінуін тіркеу үшін пайдаланылды. Содан кейін камералар шығарылып, парашют және радиосигнал маяктарымен жабдықталған капсулаларда Атлант мұхитына құлады және KSC-ден шамамен белгілі бір қашықтықта құтқарылды. Командалық модульде 70 мм-лік автоматты кинокамера болды, ол Жердің көбін суретке түсірді. Кеме апогейіне жақындаған және одан өткен екі сағат он үш минут ішінде, командирдің (сол қолымен) алға қараған терезесі арқылы 755 түрлі-түсті сурет түсірілді. Бұл сол кездегі ең жоғары биіктіктен алынған түрлі-түсті суреттер еді. Фотосуреттердің ажыратымдылығы толыққанды ғылыми деректер алуға жеткіліксіз болды, бірақ олар Жер ғылымдарымен айналысатын мамандарға қызығушылық тудырды.