Введение
Третья пилотируемая миссия космической программы "Аполлон" - сингл Адама Анта. Apollo 9 (3 марта 1969 года) — третий пилотируемый космический полёт в рамках программы "Аполлон" НАСА. Полёт на низкой околоземной орбите стал второй пилотируемой миссией "Аполлон", запущенной Соединёнными Штатами с помощью ракеты-носителя Saturn V, и первым полётом полностью собранного космического корабля "Аполлон": командного и служебного модуля (CSM) с лунным модулем (LM). Целью миссии была квалификация LM для работы на лунной орбите в подготовке к первой высадке на Луну, путём демонстрации его двигательных систем спуска и подъёма, подтверждения возможности автономного управления им экипажем, а также последующей стыковки и швартовки с CSM, что и требовалось для первой пилотируемой лунной посадки. Другими задачами полёта были испытание двигателя спуска LM для изменения траектории всего космического корабля в качестве резервного режима (что потребовалось в миссии Apollo 13), а также использование переносной системы жизнеобеспечения на спине за пределами кабины LM. Экипаж состоял из командира Джеймса Макдивитта, пилота командного модуля Дэвида Скотта и пилота лунного модуля Расти Швейкарта. В течение десяти дней миссии они испытывали системы и процедуры, критически важные для посадки на Луну, включая двигатели LM, системы жизнеобеспечения на спине, навигационные системы и маневры стыковки. После запуска 3 марта 1969 года экипаж совершил первый пилотируемый полёт лунного модуля, первую стыковку и отделение лунного модуля, один выход в открытый космос для двух человек (EVA) и вторую стыковку двух пилотируемых космических кораблей — через два месяца после того, как советские космонавты осуществили пересадку экипажа в открытом космосе между "Союзом-4" и "Союзом-5". Миссия завершилась 13 марта и была полностью успешной. Она подтвердила готовность LM к пилотируемым космическим полётам, подготовив почву для генеральной репетиции посадки на Луну, Apollo 10, перед достижением конечной цели — высадкой на Луну.
the single by Adam Ant
Apollo 9 (March 313, 1969) was the third human spaceflight in NASA's Apollo program. Flown in low Earth orbit, it was the second crewed Apollo mission that the United States launched via a Saturn V rocket, and was the first flight of the full Apollo spacecraft: the command and service module (CSM) with the Lunar Module (LM). The mission was flown to qualify the LM for lunar orbit operations in preparation for the first Moon landing by demonstrating its descent and ascent propulsion systems, showing that its crew could fly it independently, then rendezvous and dock with the CSM again, as would be required for the first crewed lunar landing. Other objectives of the flight included firing the LM descent engine to propel the spacecraft stack as a backup mode (as would be required on the Apollo 13 mission), and use of the portable life support system backpack outside the LM cabin. The three man crew consisted of Commander James McDivitt, Command Module Pilot David Scott, and Lunar Module Pilot Rusty Schweickart. During the ten day mission, they tested systems and procedures critical to landing on the Moon, including the LM engines, backpack life support systems, navigation systems and docking maneuvers. After launching on March 3, 1969, the crew performed the first crewed flight of a lunar module, the first docking and extraction of the same, one two person spacewalk (EVA), and the second docking of two crewed spacecraft—two months after the Soviets performed a spacewalk crew transfer between Soyuz 4 and Soyuz 5. The mission concluded on March 13 and was a complete success. It proved the LM worthy of crewed spaceflight, setting the stage for the dress rehearsal for the lunar landing, Apollo 10, before the ultimate goal, landing on the Moon.
Знак миссии
На круглой нашивке изображен рисунок ракеты "Сатурн-V" с надписью "USA". Справа от нее изображены командный модуль "Аполлон" (CSM) и лунный модуль (LM), причем нос командного модуля направлен к "входному люку" лунного модуля, а не к верхнему стыковочному узлу. За командным модулем тянется огненный след в виде окружности. Имена членов экипажа расположены по верхнему краю нашивки, а "АПОЛЛОН-9" – внизу. Буква "D" в фамилии Макдивитта выделена красным цветом, чтобы указать, что это была девятая миссия программы "Аполлон" (обозначенная буквой "D" в алфавитном порядке). Нашивка была разработана Алленом Стивенсом из компании Rockwell International.
Планирование и обучение
Основной целью полёта «Аполлон-9» была квалификация лунного модуля (LM) для пилотируемого полёта к Луне, демонстрация, в частности, возможности выполнения маневров в космосе, необходимых для лунной посадки, включая стыковку с командным модулем (CSM). Колин Берджесс и Фрэнсис Френч в своей книге о программе «Аполлон» назвали экипаж Макдивитта одним из наиболее подготовленных за всю историю программы. Они работали вместе с января 1966 года, сначала в качестве дублёров для «Аполлона-1», и им всегда было поручено стать первыми, кто полетит на LM. Директор полётов Джин Кранц считал экипаж «Аполлона-9» наилучшим образом подготовленным к своей миссии и отмечал, что Скотт был исключительно компетентным пилотом командного модуля (CMP). Члены экипажа прошли около 1800 часов специализированной подготовки, что составляет примерно семь часов на каждый час полёта. Их обучение началось за день до пожара на «Аполлоне-1» в первом космическом корабле Блок II, на котором они изначально должны были лететь. Они участвовали в проверках CSM на заводе North American Rockwell в Дауни, Калифорния, и LM на заводе Grumman в Бетпейдж, Нью-Йорк. Они также принимали участие в испытаниях модулей на стартовой площадке. Среди видов подготовки, которые проходил экипаж, были имитации невесомости, как под водой, так и в самолёте-лаборатории (Vomit Comet). Во время этих упражнений они отрабатывали запланированные выходы в открытый космос (EVA). Они отправились в Кембридж, штат Массачусетс, для обучения работе с бортовым компьютером Apollo Guidance Computer (AGC) в MIT. Экипаж изучал звёздное небо в планетариях Морхеда и Гриффита, уделяя особое внимание 37 звёздам, используемым AGC. Каждый из них провёл более 300 часов в симуляторах командного и лунного модулей в Космическом центре Кеннеди (KSC) и в Хьюстоне, некоторые из которых включали непосредственное участие Центра управления полётами. Дополнительное время было потрачено на тренировки в симуляторах, расположенных в других местах. «Аполлон-9» стал первой миссией, в которой были использованы CSM, LM и ракета-носитель Saturn V, и предоставил команде подготовки к запуску на KSC первую возможность смоделировать запуск миссии по посадке на Луну. LM прибыл от Grumman в июне 1968 года и был подвергнут обширным испытаниям, включая испытания в барокамере, имитирующей космические условия. В это же время другие техники собирали ракету Saturn V внутри здания сборки транспортных средств (VAB). Командный и служебный модули (CM и SM) прибыли в октябре, но даже опытной команде KSC от North American было трудно соединить их вместе. После завершения испытаний LM в барокамере, на его место встал CSM, что позволило LM подготовить к установке оборудования, такого как радиолокатор сближения и антенны. Серьёзных задержек не произошло, и 3 января 1969 года ракета-носитель была вывезена из VAB и доставлена на стартовый комплекс 39A с помощью гусеничного транспортера. В последующие недели были проведены и успешно пройдены проверки готовности к полёту CM, LM и Saturn V.
Ракета-носитель
Сатурн V (AS 504), использованный в миссии «Аполлон-9», был четвертым запущенным, вторым, доставившим астронавтов в космос, и первым, на котором был установлен лунный модуль. Хотя его конфигурация была схожа с Сатурн V, использованным в миссии «Аполлон-8», было внесено несколько изменений. Внутренний сердечник камеры двигателя F-1 на первой ступени (S-IC) был удален, что позволило снизить вес и незначительно увеличить удельный импульс. Вес также был снижен за счет замены обшивки баков с жидким кислородом на более легкую, а также за счет использования облегченных версий других компонентов. Эффективность второй ступени S-II была увеличена за счет модернизированных двигателей J-2 и использования системы утилизации топлива с замкнутым циклом вместо системы с открытым циклом, применявшейся в «Аполлоне-8». Половина снижения веса второй ступени была достигнута за счет уменьшения толщины боковых стенок бака на 16 процентов.
Космические аппараты, оборудование и позывные знаки
Apollo 9 использовал CSM 104, третий корабль CSM блока II, совершивший полет с астронавтами на борту. У "Аполлона-8", не имевшего лунного модуля, не было стыковочного оборудования; "Аполлон-9" совершил полет с пробным и захватным устройством, использовавшимся для стыковки, а также с другим оборудованием, добавленным вблизи переднего люка КМ; это обеспечило жесткую стыковку двух кораблей и возможность перехода внутри между КМ и ЛМ. Если бы не произошла смена миссий между "Аполлоном-8" и "Аполлоном-9", миссия на околоземной орбите совершила бы полет на CSM 103, который использовался в "Аполлоне-8". Изначально для миссии на орбите Земли планировалось использовать LM 2 в качестве лунного модуля, но экипаж обнаружил в нем множество дефектов, многие из которых были связаны с тем, что это был первый лунный модуль, готовый к полету, сошедший с производственной линии Grumman. Задержка, вызванная сменой задач, позволила использовать LM 3, который экипаж посчитал значительно превосходящим. Ни LM 2, ни LM 3 не могли быть отправлены на Луну, поскольку оба были слишком тяжелыми; программа Grumman по снижению веса ЛМ стала полностью эффективной только с LM 5, предназначенным для "Аполлона-11". Небольшие трещины в алюминиевой конструкции LM 3, вызванные напряжениями, например, при установке заклепок, оказались постоянной проблемой; инженеры Grumman продолжали работать над их устранением, пока LM не был установлен на ракету Saturn V в декабре 1968 года, где он размещался внутри адаптера лунного модуля космического корабля, обозначенного как SLA 11A. LM 2 никогда не летал в космос и находится в Национальном музее авиации и космонавтики. Астронавтам "Аполлона" были предоставлены ранние версии Sony Walkman – портативные кассетные магнитофоны, предназначенные для того, чтобы они могли делать наблюдения во время миссии. Экипаж "Аполлона-9" первым получил разрешение брать с собой музыкальные микстейпы, по одному на каждого, которые можно было воспроизводить на этом устройстве. Макдивитт и Скотт предпочитали легкую музыку и кантри; кассета Швайкарта с классической музыкой пропала до девятого дня десятидневной миссии, когда Скотт вернул ее ему. После того, как Гриссом назвал корабль "Джемини-3" "Молли Браун", NASA запретило давать имена космическим кораблям. Тот факт, что во время миссии "Аполлон-9" CSM и LM должны были разъединиться и требовать разных позывных, побудил астронавтов "Аполлона-9" добиваться изменений. В ходе симуляций они стали называть CSM "Gumdrop" (Ириска), название, вдохновленное внешним видом КМ в синей защитной обертке, в которой он транспортировался с завода-изготовителя, а LM – "Spider" (Паук), вдохновленное внешним видом ЛМ с развернутыми посадочными опорами. Сотрудники NASA по связям с общественностью посчитали эти имена слишком неформальными, но в конечном итоге эти позывные получили официальное одобрение. NASA потребовало более официальные позывные для будущих миссий, начиная с "Аполлона-11".
Рюкзак с системой жизнеобеспечения
Рюкзак системы мобильности в открытом космосе (EMU) впервые был испытан в полете на "Аполлоне-9", использованный Швайкартом во время его выхода в открытый космос (EVA). Он включал в себя портативную систему жизнеобеспечения (PLSS), обеспечивающую астронавта кислородом и водой для жидкостного охлаждающего костюма (LCG), который помогал предотвратить перегрев во время работы в открытом космосе. Также присутствовала система продувки кислородом (OPS), представляющая собой "складной матрас" на верхней части рюкзака, способный обеспечить астронавта кислородом примерно на час в случае отказа PLSS. Более совершенная версия EMU была использована при лунной посадке на "Аполлоне-11". Во время своего кратковременного выхода в открытый космос Скотт не использовал PLSS, а был подключен к системам жизнеобеспечения командного модуля (CM) через пуповину, с помощью клапана регулирования давления (PCV). Это устройство было разработано в 1967 году для обеспечения возможности кратковременных выходов в открытый космос из люков лунного (LM) или командного (CM) модулей, или для коротких выходов за пределы корабля. Позже Скотт использовал его для выхода на лунную поверхность на "Аполлоне-15", а также пилоты командного модуля последних трех полетов "Аполлон" для работы в открытом космосе вдали от корабля.
Первый-пятый день (3-7 марта)
Первоначально запланированный запуск на 28 февраля 1969 года был отложен из-за простуды всех трех астронавтов, и NASA не хотела рисковать, что это может повлиять на миссию. Для поддержания готовности космического корабля требовались круглосуточные рабочие смены, что обошлось в 500 000 долларов. Ракета стартовала с KSC в 11:00:00 по восточному времени (16:00:00 GMT) 3 марта. Это было в пределах временного окна запуска, которое оставалось открытым еще три с четвертью часа. В комнате управления полетами присутствовал вице-президент Спиро Агню от имени новой администрации Никсона. Макдивитт доложил о плавном ходе запуска, хотя наблюдалась некоторая вибрация, и астронавты были удивлены, что их прижало к креслам, когда первый ступень ракеты Saturn V прекратила работу, а затем включилась вторая ступень. Главным событием второго дня на орбите (4 марта) стали три включения двигателя SPS. Первое включение, в 22:12:04.1, длилось 110 секунд.
Программа четвертого дня (6 марта) предусматривала выход Швейкарта из люка лунного модуля (LM) и перемещение по внешней поверхности корабля к люку командного модуля (CM), где Скотт должен был помочь, продемонстрировав возможность выполнения этой процедуры в случае аварийной ситуации. Швейкарт должен был надеть систему жизнеобеспечения, или PLSS, предназначенную для использования во время внекорабельной деятельности (EVA) на лунной поверхности. Это была единственная запланированная EVA перед посадкой на Луну и, следовательно, единственная возможность испытать PLSS в космосе. Макдивитт первоначально отменил EVA из-за состояния Швейкарта, но, когда пилот лунного модуля почувствовал себя лучше, разрешил ему выйти из LM и, оказавшись снаружи, перемещаться по внешней поверхности, используя поручни. Скотт стоял в люке CM; оба астронавта фотографировали друг друга и извлекали научные приборы с внешней поверхности корабля. Швейкарт обнаружил, что перемещаться легче, чем в симуляторах; он и Скотт были уверены, что Швейкарт мог бы завершить переход по внешней поверхности, если бы потребовалось, но сочли это ненужным. Во время EVA Швейкарт использовал позывной "Red Rover" ("Красный Ровер") в честь цвета своих волос. Макдивитт и Швейкарт вошли в LM раньше, получив разрешение сделать это без шлемов и перчаток, что облегчило настройку оборудования. Фотографирование позволило наблюдать различные особенности поверхности Земли, например, отслеживать загрязнение воды, вытекающей из рек в море, и выделять сельскохозяйственные районы с помощью инфракрасного излучения. Экипаж смог отследить спутник Pegasus 3 (запущенный в 1965 году), а также ступень подъема лунного модуля "Spider". Шестое включение двигателя SPS произошло на шестой день, хотя его пришлось отложить на одну орбиту, поскольку включение двигателей системы управления реакцией (RCS), необходимое для стабилизации компонентов топлива в баках, было запрограммировано неправильно. Включение SPS снизило перигей орбиты Apollo 9, что улучшило возможности двигателей RCS для торможения и схода с орбиты в качестве резервной системы. Было проведено значительное количество испытаний ККМ, но это было в основном ответственностью Скотта, что позволило Макдивитту и Швейкарту наблюдать за Землей; они предупреждали Скотта, если приближалось что-то особенно интересное, позволяя ему ненадолго отвлечься от работы и посмотреть на Землю. Седьмое включение системы SPS произошло на восьмой день, 10 марта; его целью было снова улучшить возможности RCS для торможения и схода с орбиты, а также продлить срок службы орбиты Gumdrop. Это сместило апогей орбиты в Южное полушарие, что позволило увеличить время свободного падения при возвращении Apollo 9 на Землю. Включение было продлено для проверки системы измерения количества топлива, которая работала некорректно во время предыдущих включений SPS. После завершения этого этапа двигатели RCS Apollo 9 могли бы вернуть корабль на Землю и обеспечить посадку в основной зоне посадки, даже если бы двигатель SPS вышел из строя. Восьмое и последнее включение SPS, предназначенное для возвращения корабля на Землю, было выполнено 13 марта, менее чем через час после окончания десятидневной миссии, после чего был сброшен служебный модуль. Посадка была отложена на одну орбиту из-за неблагоприятных погодных условий в основной зоне посадки к востоку-юго-востоку от Бермудских островов. Вместо этого Apollo 9 приводнился к востоку от Багамских островов, примерно в 5 км от судна обеспечения "USS Guadalcanal", после миссии, длившейся 10 дней, 1 час и 54 секунды. Apollo 9 был последним космическим кораблем, совершившим посадку в Атлантическом океане на полвека, до миссии Crew Dragon Demo 1 в 2019 году, и последней пилотируемой посадкой в Атлантическом океане до миссии Inspiration4 в 2021 году.
Размещение оборудования
Командный модуль корабля "Аполлон-9" (1969 018A), получивший название "Gumdrop", выставлен в Музее авиации и космонавтики Сан-Диего. Ранее "Gumdrop" экспонировался в Мичиганском космическом и научном центре в Джексоне, штат Мичиган, до апреля 2004 года, когда центр был закрыт. Служебный модуль, отброшенный вскоре после импульса для схода с орбиты, вошел в атмосферу и сгорел. Этап подъема лунного модуля LM 3 "Spider" (1969 018C) вошел в атмосферу 23 октября 1981 года. Этап спуска лунного модуля LM 3 "Spider" (1969 018D) вошел в атмосферу 22 марта 1969 года, совершив посадку в Индийском океане вблизи Северной Африки.
Оценка и последствия
Как сказал заместитель администратора НАСА Джордж Мюллер, "Аполлон-9 был таким же успешным полетом, о котором мы могли только мечтать, и таким же успешным, какой мы когда-либо видели". Джин Кранц назвал "Аполлон-9" "чистым восторгом". Директор программы "Аполлон" Сэмюэл К. Филлипс заявил: "Во всех отношениях он превзошел даже наши самые оптимистичные ожидания". Астронавт "Аполлона-11" Базз Олдрин стоял в Центре управления полетами, когда "Паук" и "Гамдроп" состыковались после отдельных полетов, и, по словам Эндрю Чейкина, с этой стыковкой "Аполлон-9 выполнил все свои основные задачи. В этот момент Олдрин понял, что "Аполлон-10" также будет успешным, и что он и Армстронг предпримут попытку посадки на Луну. 24 марта НАСА официально объявило об этом". Хотя Макдивитту могли предложить командование миссией по посадке на Луну в рамках программы "Аполлон", он решил покинуть корпус астронавтов после "Аполлона-9", став менеджером программы космических кораблей "Аполлон" позднее в 1969 году. Скотту вскоре было дано новое назначение в качестве дублера командира "Аполлона-12", а затем он был назначен командиром миссии "Аполлона-15", совершившего посадку на Луну в 1971 году. Швайкарт вызвался добровольцем для медицинского исследования своей космической болезни, но не смог избавиться от связанной с ней стигмы и больше никогда не был включен в основной экипаж. В 1977 году он взял отпуск в НАСА, который впоследствии стал постоянным. Юджин Сернан, командир "Аполлона-17", заявил, что когда речь заходила о понимании космической болезни, Швайкарт "заплатил за всех". После успеха "Аполлона-9" НАСА не проводило "Миссию E" (дальнейшие испытания на средней околоземной орбите) и даже рассматривало возможность пропустить "Миссию F", генеральную репетицию посадки на Луну, сразу перейдя к попытке посадки. Однако этого не было сделано, поскольку космический корабль, предназначенный для первой попытки посадки, все еще собирался. Представители НАСА также считали, что, учитывая прошлые трудности с лунным модулем, необходим еще один испытательный полет перед фактической попыткой посадки, и что облет Луны даст им возможность изучить концентрацию массы, которая повлияла на орбиту "Аполлона-8". Согласно исследованию программы "Аполлон", проведенному Френчем и Берджессом, "успех "Аполлона-9" гарантировал, что следующая миссия "Аполлон" вернется на Луну".