Полёт шимпанзе Хэма: испытательный полёт Mercury Redstone 2 (1961)

Введение

1961 год - американский космический полет.

Mercury Redstone 2 (MR 2) был испытательным полетом ракеты-носителя Mercury Redstone, предшествовавшим первому американскому пилотируемому космическому полету в рамках проекта Mercury. Космический корабль № 5 Mercury, на борту которого находился шимпанзе по имени Хэм, был запущен 31 января 1961 года в 16:55 UTC с площадки LC 5 на мысе Канаверал, штат Флорида. Капсула и Хэм, первое крупное человекообразное обезьянье в космосе, благополучно приводнились в Атлантическом океане через 16 минут 39 секунд после старта.

Предыстория

Предыдущая миссия "Меркурий-Редстоун", MR 1A, имела траекторию, которая была слишком крутой, а перегрузки – слишком высокими для пилотируемого полёта. MR 1A поднялся до запрограммированной апогея около 130 миль (209 км) и приземлился на расстоянии 235 миль (378 км) от стартовой площадки. "Меркурий-Редстоун 2" должна была следовать по более пологой траектории. Планировалось, что её полётная траектория достигнет апогея в 115 миль (185 км) и дальности 290 миль (467 км).

Миссия

Космический корабль Mercury No. 5 содержал шесть новых систем, которых не было на предыдущих полетах: система управления окружающей средой, система контроля стабилизации положения, работающие тормозные двигатели, система голосовой связи, система аварийного прекращения полета с обратной связью и пневматическая посадочная подушка. Шесть шимпанзе (четыре самки и два самца) и 20 медицинских специалистов и специалистов по уходу за животными из авиабазы Холломан, штат Нью-Мексико, где шимпанзе жили и проходили обучение, были переведены в помещения за ангаром S на мысе Канаверал, штат Флорида, 2 января 1961 года. Шесть шимпанзе в течение трех недель тренировались в тренажерах Mercury. За день до полета для миссии были выбраны два шимпанзе: основной – Хэм и резервный – самка шимпанзе по имени Минни. Соревнование было ожесточенным, но Хэм был полон энергии и хорошего настроения. Хэма назвали в честь аэрокосмического медицинского центра Холломана. Хэм родом из Камеруна, Африка (изначальное имя Чанг, шимпанзе № 65) и был приобретен ВВС США 9 июля 1959 года. На момент запуска ему было 3 года и 8 месяцев. В 12:53 UTC, 31 января 1961 года, Хэм был помещен в космический корабль. Затем обратный отсчет был задержан почти на четыре часа из-за перегрева инвертора и нескольких других незначительных проблем. В 16:55 UTC MR-2 стартовал. Через минуту после запуска компьютеры сообщили, что угол траектории полета как минимум на один градус выше и продолжает возрастать. Через две минуты компьютеры спрогнозировали ускорение в 17 g (167 м/с²). Через 2 минуты 17 секунд после начала полета у ракеты-носителя Redstone закончилось топливо из жидкого кислорода (LOX). Система аварийного прекращения полета с обратной связью зафиксировала изменение давления в камере двигателя при истощении запасов LOX и активировала систему аварийного спасения. Аварийное прекращение полета передало сигнал бедствия спасательным службам. Высокий угол полета и раннее прекращение полета привели к тому, что максимальная скорость космического корабля относительно поверхности Земли составила вместо запланированной. Тормозные двигатели были сброшены во время аварийного прекращения полета и поэтому не могли быть использованы для замедления космического корабля. Все это привело к перелету на 130 миль (209 км) за пределы запланированной зоны посадки и достижению апогея в 157 миль (253 км) вместо 115 миль (185 км). Другая проблема возникла через 2 минуты и 18 секунд после начала полета, когда давление в кабине упало с 5,5 до 1 фунт на квадратный дюйм (38 до 7 кПа). Эта неисправность позже была обнаружена в воздушном впускном клапане для подводного плавания. Вибрация ослабила штифт в клапане, что позволило ему открыться. Хэм был в безопасности в своем индивидуальном скафандре и не пострадал от потери давления в кабине. Давление в его кушетке-скафандре оставалось нормальным, а температура в скафандре оставалась в пределах оптимального диапазона от 16 до 26 °C. Из-за чрезмерного ускорения ракеты-носителя и импульса от спасательной ракеты была достигнута скорость относительно поверхности Земли вместо запланированной. В апогее космический корабль Хэма находился на 48 миль (77 км) дальше, чем планировалось. Хэм находился в состоянии невесомости в течение 6,6 минут вместо запланированных 4,9 минут. Космический корабль приземлился на расстоянии 422 миль (679 км) после 16,5-минутного полета. Во время спуска он испытал ускорение 14,7 g (144 м/с²), что почти на 3 g (29 м/с²) больше запланированного. Хэм хорошо выполнял свои задачи, нажимая на рычаги около 50 раз во время полета. Камеры на борту, снимающие реакцию Хэма на невесомость, показали удивительное количество пыли и мусора, плавающих внутри капсулы в апогее. Космический корабль приводнился около 12:12 EST, вне поля зрения спасательных сил. Примерно через 12 минут был получен первый сигнал от космического корабля. Отслеживание показало, что он находится примерно в 60 милях (97 км) от ближайшего спасательного судна. Через 27 минут после посадки разведывательный самолет обнаружил капсулу, плавающую вертикально в Атлантическом океане. Разведывательный самолет запросил, чтобы ВМС направили свои спасательные вертолеты с ближайшего корабля, на котором они находились. Когда прибыли вертолеты, они обнаружили космический корабль на боку, заполняющимся водой и погружающимся. При ударе о воду бериллиевый тепловой щит отскочил от дна капсулы, пробив два отверстия в титановой герметичной переборке. Посадочная подушка сильно износилась, и тепловой щит был оторван от космического корабля до его подъема. После опрокидывания открытый клапан подводного труба позволил еще большему количеству морской воды проникнуть в капсулу. Когда экипаж вертолета наконец зацепил и поднял космический корабль Хэма в 18:52 UTC, они оценили, что на борту находится около морской воды. Космический корабль был доставлен и опущен на палубу корабля Donner. Когда космический корабль открыли, Хэм выглядел в хорошем состоянии и с удовольствием принял яблоко и половину апельсина.

Mercury spacecraft Number 5 contained six new systems that had not been on previous flights: environmental control system, attitude stabilization control system, live retrorockets, voice communications system, "closed loop" abort sensing system, and a pneumatic landing bag. Six chimpanzees (four female and two male) and 20 medical specialists and animal handlers from Holloman Air Force Base, New Mexico, where the chimpanzees lived and were trained, were moved into quarters behind Hangar S at Cape Canaveral, Florida on January 2, 1961. The six chimpanzees were trained in Mercury simulators for three weeks. The day before the flight, two chimpanzees were chosen for the mission: one primary, Ham, and one backup, a female chimpanzee named Minnie. The competition was fierce, but Ham was full of energy and good humor. Ham was named in honor of Holloman Aerospace Medical Center. Ham was from Cameroon, Africa, (original name Chang, Chimp No. 65) and was purchased by the USAF July 9, 1959. He was 3 years 8 months old at launch. At 12:53 UTC, January 31, 1961, Ham was inserted into the spacecraft. The countdown was then delayed almost four hours because of a hot inverter, and several other minor problems. At 16:55 UTC the MR 2 lifted off. One minute after the launch, computers reported that the flight path angle was at least one degree too high and rising. At two minutes, the computers predicted a 17 g (167 m/s²) acceleration. At 2 minutes 17 seconds into the flight, the Redstone's liquid oxygen (LOX) fuel was depleted. The closed loop abort system sensed a change in engine chamber pressure when the LOX supply was depleted and fired the launch escape system. The abort signaled a Mayday message to the recovery forces. The high flight angle, and the early abort, caused the maximum velocity of the spacecraft, relative to the Earth's surface, to be instead of the planned The retrorockets had been jettisoned during the abort and therefore could not be used to slow down the spacecraft. All of this added up to an overshoot of the planned landing area by 130 mile (209 km) and an apogee of 157 mile (253 km) instead of 115 mile (185 km). Another problem occurred at 2 minutes and 18 seconds into the flight, when cabin pressure dropped from 5.5 to 1 lb/in² (38 to 7 kPa). This malfunction was traced later to the air inlet snorkel valve. Vibrations had loosened a pin in the snorkel valve and allowed the valve to open. Ham was safe in his own couch spacesuit and did not suffer any ill effects from the loss of cabin pressure. His couch spacesuit pressure remained normal, and suit temperature stayed well within the 60 to 80 degrees Fahrenheit (16 to 26 °C) optimum range. Because of over acceleration of the launch vehicle and the boost from the escape rocket, a speed relative to the Earth's surface of was reached instead of the planned. At apogee Ham's spacecraft was 48 mile (77 km) farther downrange than planned. Ham was weightless for 6.6 minutes instead of the 4.9 minutes that were planned. The spacecraft landed 422 mile (679 km) downrange after a 16.5 minute flight. He received 14.7 g (144 m/s²) during reentry, almost 3 g (29 m/s²) greater than planned. Ham performed his tasks well, pushing levers about 50 times during the flight. Onboard cameras filming Ham's reaction to weightlessness showed a surprising amount of dust and debris floating around inside the capsule during apogee. The spacecraft splashed down about 12:12 pm. EST, out of sight from recovery forces. About 12 minutes later, the first recovery signal was received from the spacecraft. Tracking showed it was about 60 mile (97 km) from the nearest recovery ship. Twenty seven minutes after landing, a search plane sighted the capsule floating upright in the Atlantic. The search plane requested that the Navy send its rescue helicopters from the closest ship carrying them. When helicopters arrived they found the spacecraft on its side, taking on water, and submerging. Upon water impact, the beryllium heat shield had bounced against the capsule bottom, punching two holes in the titanium pressure bulkhead. The landing bag had worn badly, and the heatshield was torn free from the spacecraft before recovery. After the craft capsized, the open snorkel valve let still more sea water enter the capsule. When the helicopter crew finally latched onto and picked up Ham's spacecraft at 18:52 UTC., they estimated there was about of sea water aboard. The spacecraft was flown to and lowered to the deck of Donner. When the spacecraft was opened Ham appeared to be in good condition and readily accepted an apple and half an orange.

После полета

Из-за возникших неисправностей во время полета, ракета-носитель "Меркурий-Редстоун" была признана не готовой к полету с человеком, запланированному на MR-3. Полет был отложен до завершения испытательного полета ракеты-носителя Mercury Redstone BD. После своего космического полета Хам был переведен в Национальный зоопарк в Вашингтоне, округ Колумбия, где прожил 17 лет, а затем в 1981 году – в зоопарк в Северной Каролине, чтобы жить в колонии других шимпанзе. Он умер 19 января 1983 года в возрасте 26 лет. Хам похоронен в Музее космической истории Нью-Мексико в Аламогордо, Нью-Мексико. Он был одним из многих животных, побывавших в космосе. Дублер Хама, Минни, была единственной самкой шимпанзе, прошедшей подготовку для программы "Меркурий". После завершения участия в программе "Меркурий", Минни стала частью программы разведения шимпанзе ВВС, родив девять детенышей и помогая в воспитании потомства других членов колонии шимпанзе. Она была последней выжившей астрошимпанзе. Она умерла 14 марта 1998 года в возрасте 41 года. Космический корабль "Меркурий" № 5, использованный в миссии Mercury Redstone 2, в настоящее время экспонируется в Калифорнийском научном центре в Лос-Анджелесе, штат Калифорния.

События суборбитального полета Mercury Redstone 2

Время T+ Событие Описание T+00:00:00 Старт «Меркурий» Ракета-носитель Redstone стартует, запускается бортовой хронометр. T+00:00:16 Программа наклона Redstone начинает наклон со скоростью 2 град/с от 90 град до 45 град. T+00:00:40 Конец программы наклона Redstone достигает угла наклона 45 град. T+00:01:00 Аномалия Компьютеры сообщают об угле наклона 46 град и его увеличении. T+00:01:24 Макс. Q Максимальное динамическое давление ~575 лбф/фт² (27,5 кПа). T+00:02:17 BECO Выключение двигателя Redstone – Прекращение работы двигателя-ускорителя на 3 секунды раньше положенного. T+00:02:17 Аварийное прекращение полёта, Отделение капсулы Активирована система аварийного спасения, в силы спасения отправлен сигнал бедствия. T+00:02:18 Неисправность Открылся клапан «сноркель», давление в кабине упало с 5,5 до 1 psi (38 до 7 кПа). T+00:02:19 Сброс тормозного парашюта Тормозной парашют сброшен, тепловой щит освобожден. T+00:02:20 Сброс башни Сброшена спасательная башня. T+00:02:35 Маневр разворота Капсула Система ASCS поворачивает капсулу на 180 градусов, ориентируя тепловой щит вперед. Нос опущен на 34 градуса. T+00:05:00 Апогей Достигнута апогейная высота около 157 миль (253 км) в 198 милях (319 км) от стартовой площадки. T+00:05:45 Убор перископа Перископ автоматически убирается в подготовку к возвращению. T+00:06:20 Маневр ориентации перед возвращением ASCS ориентирует капсулу с углом наклона носа 34 градуса, 0 градусов крена и 0 градусов рыскания. T+00:08:24 Маневр 0,05 G ASCS обнаруживает начало возвращения и вращает капсулу со скоростью 10 градусов в секунду для стабилизации во время возвращения. T+00:10:47 Развертывание тормозного парашюта Тормозной парашют развернут на высоте 22 000 футов (6706 м), замедляя и стабилизируя капсулу. T+00:10:54 Развертывание «сноркеля» Развернут воздухозаборник «сноркель» на высоте 20 000 футов (6096 м). Система жизнеобеспечения переключается на аварийный режим подачи кислорода для охлаждения кабины. T+00:11:24 Развертывание основного парашюта Основной парашют развернут на высоте 10 000 футов (3048 м). Скорость снижения замедляется до. T+00:11:29 Развертывание посадочного мешка Развернут посадочный мешок, опустив тепловой щит на 4 фута (1 м). T+00:11:29 Сброс топлива Оставшееся топливо (перекись водорода) автоматически сброшено. T+00:16:39 Водяная посадка Капсула приводнилась в 422 милях (679 км) от стартовой площадки. T+00:16:39 Развертывание спасательных средств Развернут спасательный комплект. Комплект включает в себя маркер зеленого дыма, радиомаяк спасения и антенну-хлыст.

T+ Time Event Description T+00:00:00 Liftoff Mercury Redstone lifts off, onboard clock starts. T+00:00:16 Pitch Program Redstone pitches over 2 deg/s from 90 deg to 45 deg. T+00:00:40 End Pitch Program Redstone reaches 45 deg pitch. T+00:01:00 Anomaly Computers report pitch angle is 46 deg and rising. T+00:01:24 Max Q Maximum dynamic pressure ~575 lbf/ft² (27.5 kPa). T+00:02:17 BECO Redstone engine shutdown – Booster Engine Cutoff 3 seconds early. T+00:02:17 Abort, Capsule Separation Launch escape system fired, mayday message signal sent to the recovery forces. T+00:02:18 Malfunction Snorkel valve opened, cabin pressure dropped from 5.5 to 1 psi (38 to 7 kPa). T+00:02:19 Retro Pack Jettison Retro pack is jettisoned, leaving heatshield clear. T+00:02:20 Tower Jettison Escape Tower Jettison. T+00:02:35 Turnaround Maneuver Capsule ASCS system rotates capsule 180 degrees, to heat shield forward attitude. Nose is pitched down 34 degrees. T+00:05:00 Apogee Apogee of about 157 mile (253 km) reached at 198 mile (319 km) downrange from launch site. T+00:05:45 Retract Periscope Periscope is automatically retracted in preparation for reentry. T+00:06:20 Retro Attitude Maneuver ASCS orients capsule in 34 degrees nose down pitch, 0 degrees roll, 0 degrees yaw. T+00:08:24 .05 G Maneuver ASCS detects beginning of reentry and rolls capsule at 10 degrees per second to stabilize capsule during reentry. T+00:10:47 Drogue Parachute Deploy Drogue parachute deployed at 22,000 feet (6706 m) slowing descent to and stabilizing capsule. T+00:10:54 Snorkel Deploy Fresh air snorkel deploys at 20,000 feet (6096 m). ECS switches to emergency oxygen rate to cool cabin. T+00:11:24 Main Parachute Deploy Main parachute deploys at 10,000 feet (3048 m). Descent rate slows to T+00:11:29 Landing Bag Deploy Landing bag deploys, dropping heat shield down 4 feet (1 m). T+00:11:29 Fuel Dump Remaining hydrogen peroxide fuel automatically dumped. T+00:16:39 Splashdown Capsule lands in water about 422 mile (679 km) downrange from launch site. T+00:16:39 Rescue Aids Deploy Rescue aid package deployed. The package includes green dye marker, recovery radio beacon and whip antenna.