Полёт Gemini 5: Новый рекорд длительности и подготовка к полёту на Луну.

Введение

Полёт Gemini 5 1965 года в рамках программы NASA «Джемини» был пилотируемым космическим полётом, осуществлённым NASA в 1965 году в рамках программы «Джемини». Это был третий пилотируемый полёт «Джемини», одиннадцатый пилотируемый американский космический полёт (включая два полёта X-15) и девятнадцатый в истории пилотируемый космический полёт. Это также был первый случай, когда американская пилотируемая космическая миссия установила мировой рекорд по продолжительности полёта, достигнув 26 августа 1965 года результата, превзошедшего предыдущий рекорд Советского Союза, установленный кораблём «Восток-5» в 1963 году. Этот рекорд мог быть увеличен ещё на один день, однако полёт Gemini 5 был сокращён из-за приближения урагана «Бетси».

Помощная команда

Эдвин Э. "Базз" Олдрин (Хьюстон CAPCOM)
Вирджил И. "Гас" Гриссом (Cape CAPCOM)
Джеймс А. Макдивитт (Хьюстон CAPCOM)

Цели

Gemini 5 удвоил рекорд продолжительности космического полета США, установленный миссией Gemini 4, до восьми дней – времени, необходимого для полета на Луну, посадки и возвращения. Это стало возможным благодаря новым топливным элементам, вырабатывавшим достаточно электроэнергии для более длительных миссий, что стало ключевым нововведением для будущих полетов "Аполлон", в отличие от химических батарей, использовавшихся на предыдущих пилотируемых космических кораблях. Купер и Конрад должны были выполнить учебную стыковку в космосе с "зондом", отделенным от корабля, но проблемы с электропитанием вынудили перейти к более простой "мнимой стыковке", при которой корабль Gemini маневрировал в заданную точку в пространстве. Командир корабля и ветеран программы "Меркурий" Гордон Купер стал первым человеком, совершившим два орбитальных полета вокруг Земли. Он и Конрад сделали снимки высокого разрешения для Министерства обороны США, однако проблемы с топливными элементами и системой маневрирования привели к отмене нескольких других экспериментов. Астронавты коротали время на орбите, и Конрад позже сожалел, что не взял с собой книгу. Медицинские исследования, проводимые на борту, однако, продолжали подтверждать возможность более длительных полетов. Gemini 5 REP REP Rendezvous Evaluation Pod NSSDC ID: 1965 068C Масса Дата запуска 21 августа 1965 Время отделения 16:07:15 UTC Перигей Апогей Период 89,59 мин Наклон 32,61° Вошел в атмосферу 27 августа 1965

Конрад, известный своей способностью быстро находить остроумные ответы, назвал миссию "Восемь дней в мусорном баке" (имея в виду небольшие размеры кабины Gemini, сопоставимые с передним сиденьем автомобиля Volkswagen Beetle).

Полет

Запуск прошел идеально, за исключением нескольких секунд пого-осцилляции (аксиальной вибрации ракеты). Это было измерено на уровне +0,38 g (3,7 м/с) во время полета первой ступени, что превышало допустимые +0,25 g (2,5 м/с) примерно на 13 секунд. Конрад и Купер отметили кратковременное ухудшение зрения и речи из-за сильной вибрации. Причина была установлена как неправильный уровень газа в окислительном стояке, и серьезные колебания не повлияли на последующие полеты Gemini. Начальная орбита составляла 163 × 349 километров (101 × 216 миль). На пленке запуска была зафиксирована серия необъяснимых вспышек света в выхлопном факеле первой ступени, однако данные телеметрии не выявили причин их возникновения. Последующий анализ предыдущих запусков Gemini, а также кадров испытаний МБР Titan II, также показал наличие этих вспышек. Предполагалось, что это явление вызвано скотчем, которым крепили мешки с осушителем к выхлопной трубе турбины. Верхняя часть первой ступени Titan II, включающая бак с тетраоксидом азота и окружающий его фюзеляж, была обнаружена плавающей на поверхности Атлантического океана и извлечена; сейчас она экспонируется в Космическом и ракетном центре США в Хантсвилле, штат Алабама. Первым важным событием миссии был выброс оценочного зонда для сближения (REP) через 2 часа 13 минут после старта. Радар показал, что зонд двигался со скоростью 2 метра в секунду относительно корабля. В период потери радиосвязи с Землей экипаж обнаружил падение давления в одной из топливных ячеек, начиная с 4 часа 22 минуты полета. Давление оставалось выше минимально допустимого, но Купер решил отключить топливные ячейки. С питанием только от батарей сближение с REP было невозможным, и это могло привести к досрочному завершению миссии. Причиной неисправности считалось короткое замыкание в нагревателе кислородного бака, вызвавшее срабатывание автоматического выключателя. Наземные испытания показали, что топливная ячейка может работать даже при низком давлении кислорода. Однако, без топливных ячеек, время пребывания на орбите было ограничено одним днем, при этом оставалось бы достаточно энергии батарей для возвращения. Было решено снова включить топливные ячейки и проверить их работу, используя оборудование, потребляющее все больше энергии. Результаты подтвердили стабильность топливных ячеек и возможность продолжения миссии. В это время Базз Олдрин разрабатывал альтернативный план испытания сближения. Имея докторскую степень в области орбитальной механики, он разработал схему сближения с заданной точкой в пространстве. Экипаж начал замерзать во время дрейфа. Даже при отключенных контурах охлаждения в скафандрах и минимальном потоке воздуха они продолжали дрожать. Медленно проплывающие за окнами звезды также дезориентировали экипаж, поэтому они закрыли окна шторами. Как и в полете Gemini 4, экипажу было трудно спать в чередующиеся периоды отдыха. Они решили проводить периоды сна вместе, чтобы хоть немного отдохнуть. "Призрачное" сближение произошло на третий день. Оно прошло идеально, несмотря на то, что это был первый точный маневр в космическом полете. Были выполнены четыре маневра: коррекция апогея, коррекция фазы, изменение плоскости орбиты и коэллиптический маневр, с использованием орбитальной системы управления и маневрирования (OAMS). На следующий день диспетчеры полетов обнаружили еще одну проблему с топливными ячейками: они производили сточные воды, непригодные для питья из-за повышенной кислотности, в объеме на 20% больше ожидаемого. Ячейки сливались в бортовой резервуар, предназначенный для хранения как питьевой, так и технической воды, разделенных мочевым пузырем. Однако, поскольку астронавты планировали использовать питьевую воду, было установлено, что в конце миссии все равно останется место. В целом, топливные ячейки успешно производили холодную питьевую воду, но астронавты отметили высокое содержание пузырьков газа. На пятый день возникла серьезная проблема, когда один из блоков двигателей OAMS (включающий двигатели 5, 6, 7 и 8) неоднократно выходил из строя. Точная причина этих проблем оставалась неясной, и было предложено несколько возможных объяснений. Это привело к отмене всех экспериментов, требующих использования двигателей, и экипажу не удалось восстановить их работоспособность. Было запланировано 17 экспериментов, один из которых был отменен из-за необходимости фотосъемки REP. Эксперимент D1 заключался в фотосъемке небесных объектов, а D6 – в наземной фотосъемке. Эксперименты D4/D7 предполагали измерение яркости небесных и наземных объектов, а также ракетных факелов. Эксперименты S8/D13 были направлены на изучение изменений зрения экипажа во время полета. Были выполнены все медицинские эксперименты, проведенные в полете Gemini 4, а также эксперимент M1 по изучению работы сердца, в рамках которого Конрад носил надувные манжеты на ногах. Эксперимент M9 также изучал, изменилась ли способность астронавтов измерять горизонталь. Астронавты испытывали недостаток аппетита во время полета и в среднем потребляли около 1000 калорий в день, что значительно ниже запланированных 2700 калорий. Они жаловались на перхоть, которая была настолько сильной, что отшелушивающиеся частицы кожи оседали на приборной панели Gemini и частично закрывали показания приборов. Считалось, что это связано с очень низкой влажностью в кабине, вызывающей сухость и шелушение кожи астронавтов. Послеполетные медицинские обследования показали потерю красных кровяных телец и плазмы. Циркуляторная система Конрада вернулась к нормальным значениям в течение двух дней после миссии, в то время как Куперу потребовалось более четырех дней. Эксперимент S1 включал фотосъемку зодиакального света и противосвета Купера с орбиты. Другой эксперимент заключался в использовании камеры Hasselblad экипажа для фотосъемки метеорологических явлений, таких как облачные образования. На одной из фотографий гор Загрос была видна большая детализация, чем на официальной геологической карте Ирана. Эксперимент S7, "Спектрометр верхних слоев облаков", показал, что высоту облаков можно определить с орбиты. Торможение было начато над Гавайями на 190 часов, 27 минут и 43 секунды полета. Астронавты управляли возвращением, создавая сопротивление и подъем, вращая капсулу. Из-за вычислительной ошибки экипаж приземлился на 130 километров (80 миль) короче запланированной точки посадки в Атлантическом океане. Хотя компьютер работал безупречно, программист ввел скорость вращения Земли как 360° за 24 часа вместо 360,98°. См. звездные сутки. Миссию Gemini 5 поддерживали следующие ресурсы Министерства обороны США: 10 265 человек, 114 самолетов и 19 кораблей. Эвакуация осуществлялась авианосцем Lake Champlain.

The launch went perfectly except for a few seconds of pogo oscillation (axial vibration of the rocket). This was measured at +0.38 g (3.7 m/s) during first stage flight, exceeding the permitted +0.25 g (2.5 m/s) for a total of about 13 seconds. Conrad and Cooper found their vision and speech momentarily impaired by the strong vibrations. The cause was traced to improper gas levels in an oxidizer standpipe, and severe oscillations did not affect any subsequent Gemini flights. The initial orbit was 101 × 216 miles (163 × 349 kilometers). Film of the launch revealed a series of unexplained light flashes in the first stage exhaust plume, but telemetry data failed to indicate anything that could have caused them. Subsequent review of previous Gemini launches as well as film of Titan II ICBM tests also showed the presence of these light flashes. This phenomenon was thought to be caused by duct tape securing desiccant bags to the turbine exhaust pipe. The top half of the Titan II's first stage, comprising the nitrogen tetroxide tank and its surrounding fuselage, was found floating on the surface of the Atlantic Ocean and retrieved; it is now on display at the US Space and Rocket Center in Huntsville, Alabama. The first major event on the mission was the ejection of the Rendezvous Evaluation Pod (REP) at 2 hours and 13 minutes into the flight. The radar showed that the pod was moving at a relative speed of two meters per second. While out of radio contact with the ground, the crew found that the pressure in one fuel cell had dropped from 4 hours and 22 minutes into the flight. This was still above the minimum but Cooper decided to shut the fuel cells down. With only battery power, they would be unable to rendezvous with the REP, and it could also mean a premature end to the mission. The cause of this mishap was believed to be a short circuit in the oxygen tank heater that tripped a breaker. Tests on the ground found that it was possible for the fuel cell to work, even with low oxygen pressure. However, with the fuel cells off, they would only be able to stay in orbit for a day and still have enough battery power for reentry. It was decided to turn the fuel cells back on and test them by using equipment that required more and more power. These showed that the fuel cells were stable and the crew could continue the mission. In the meantime, Buzz Aldrin had been working out an alternative rendezvous test. He had a doctorate in orbital mechanics and worked out a scheme where the crew could rendezvous with a given point in space. The crew became cold as they drifted. Even with the coolant pipes in the suits turned off and the airflow on low, they still shivered. Stars slowly drifting by the windows also proved disorienting, so the crew put covers on the windows. As with Gemini 4, the crew had difficulty sleeping in alternate rest periods. They still had little rest when they decided to take their sleep periods together. The phantom rendezvous came on the third day. It went perfectly, even though it was the first precision maneuver on a spaceflight. They tried four maneuvers—apogee adjust, phase adjust, plane change, and coelliptical maneuver—using the orbit attitude and maneuvering system (OAMS). The next day, flight controllers discovered another problem with the fuel cells: they were producing waste water not suitable for drinking, as it was too acidic, in 20% higher quantity than expected. The cells discharged into a storage tank on board used for both potable and non potable water, separated by a bladder wall. However, as the astronauts would be draining the potable water for drinking, it was soon determined that there would still be room left over at the end of the mission. In general, the fuel cells were successful at producing cool drinking water, but the astronauts reported that it had a high quantity of gas bubbles in it. On the fifth day, a major problem occurred when one of the OAMS thruster blocks (comprising thrusters 5, 6, 7, and 8) malfunctioned repeatedly. The exact reason for these problems was unclear and a variety of possible causes were suggested. This meant the cancellation of all experiments requiring the use of the thrusters and the crew were not able to get them operating again. Seventeen experiments were planned, with one cancelled, as it involved photography of the REP. Experiment D 1 involved the crew photographing celestial objects, and D 6 was a ground photography experiment. Experiments D 4/D 7 involved making brightness measurements of celestial and terrestrial backgrounds and of rocket plumes. Experiments S 8/D 13 investigated whether the crew's eyesight changed during the mission. All of the medical experiments from Gemini 4 were performed, as well as experiment M 1 into the performance of the heart. This involved Conrad wearing inflatable leg cuffs. Experiment M 9 also investigated whether the astronauts' ability to measure horizontally changed. The astronauts did not experience much of an appetite during the mission and averaged about 1000 calories a day, well below the intended 2700 calorie per day food intake. They reported dandruff to be a persistent problem to the point where their loose skin flakes would settle on the Gemini's instrument panel and partially obscure some instrument readouts. This condition was believed to be due to very low ambient humidity in the cabin causing the astronauts' skin to become dry and flaky. Postflight medical examinations showed some loss of red blood cells and plasma. Conrad's circulatory system returned to normal values within two days after the mission while Cooper took over four days. S 1 involved Cooper taking the first photographs of the zodiacal light and the gegenschein from orbit. Another experiment involving using the crew's Hasselblad camera to photograph metereological phenomenon such as cloud formations. One photograph of the Zagros Mountains revealed greater detail than the official geologic map of Iran. Experiment S 7, the Cloud Top Spectrometer revealed that the height of clouds could be determined from orbit. Retrofire was initiated over Hawaii at 190 hours, 27 minutes, and 43 seconds into the mission. The astronauts controlled the reentry, creating drag and lift by rotating the capsule. Due to a computing error, the crew landed 80 miles (130 kilometers) short of the planned landing point in the Atlantic Ocean. Although the computer had worked perfectly, a programmer had entered the rate of the Earth's rotation as 360° per 24 hours instead of 360.98° See Sidereal day. The Gemini 5 mission was supported by the following U. S. Department of Defense resources: 10,265 personnel, 114 aircraft and 19 ships. Recovery was by the aircraft carrier Lake Champlain.

Знак

Это была первая миссия НАСА, для которой был разработан значок-патч. После полёта "Джемини-3" НАСА запретило астронавтам давать имена своим космическим кораблям. Купер, осознав, что он никогда не служил в военной организации без знака отличия, предложил разработать патч для миссии, чтобы символизировать полёт. НАСА согласилось, и эти патчи получили общее название "патч Купера". Купер выбрал изображение крытой телеги, символизирующей новаторский характер полёта. На телеге был изображён слоган "8 дней или провал", но руководство НАСА возразило против этого, посчитав, что он чрезмерно акцентирует внимание на продолжительности миссии в ущерб экспериментам, и опасаясь, что общественность может воспринять миссию как неудачу, если она не продлится положенные 8 дней. Над официальным слоганом был пришит кусок нейлоновой ткани.

Местонахождение космического аппарата

Космический корабль представлен на экспозиции в Космическом центре Хьюстона, Хьюстон, штат Техас. Он находится в распоряжении Смитсоновского института.