Меркурий-Атлас 5: Полёт шимпанзе Эноса в космос.

Введение

1961 американский космический полет в рамках программы «Меркурий»

«Меркурий-Атлас-5» — американский космический полет в рамках программы «Меркурий». Он был запущен 29 ноября 1961 года с шимпанзе Эносом на борту. Корабль дважды облетел Землю и совершил посадку в Атлантическом океане примерно в 322 км к югу от Бермудских островов. Энос стал первым приматом из Соединенных Штатов и третьим крупным человекообразным обезьяной, совершившим орбитальный полет вокруг Земли.

История

К ноябрю 1961 года Советский Союз вывел на орбиту Юрия Гагарина и Германа Титова в ходе пилотируемых орбитальных полетов "Восток-1" и "Восток-2", в то время как Соединенные Штаты смогли осуществить лишь суборбитальные полеты. В то время NASA все еще обсуждало возможность отправки шимпанзе на орбиту в рамках подпрограммы "Меркурий-Атлас", при этом руководство NASA ставило под сомнение целесообразность запуска Центром пилотируемых космических кораблей еще одной беспилотной миссии "Меркурий". Перед полетом пресс-служба NASA опубликовала пресс-релиз, в котором говорилось: "Руководители проекта "Меркурий" настаивали на необходимости вывода шимпанзе на орбиту для предварительной проверки всей программы "Меркурий" перед тем, как подвергать риску человека-астронавта."

Запуск и орбита

Для полета использовались капсула Mercury №9 и ракета-носитель Atlas №93 D. 24 февраля 1961 года космический аппарат №9 прибыл на мыс Канаверал. Подготовка к полету заняла 40 недель – это было самое длительное время подготовки в программе Mercury. Миссия космического аппарата №9 неоднократно менялась. Изначально он предназначался для суборбитального полета с научным оборудованием, затем – для суборбитального полета с шимпанзе, после – для трех орбитальных полетов с научным оборудованием, и, наконец, для орбитального полета, который совершил Энос. Успешный полет MA-4 в сентябре восстановил уверенность в надежности ракет Atlas, и хотя в ноябре был потерян опытный образец Atlas E с обезьяной на борту из-за неудачного запуска, представители NASA заверили общественность, что это была другая модель ракеты-носителя, нежели Atlas D, используемая в программе Mercury, и что этот инцидент не имеет отношения к текущей миссии. Несмотря на успешный полет MA-4, сохранялись опасения относительно высоких уровней вибрации в течение первых 20 секунд старта, поэтому автопилот ракеты-носителя MA-5 был незначительно модифицирован для устранения этой проблемы. Ракета Atlas 93D прибыла в CCAS 12 августа и была установлена на стартовой площадке LC-14 6 октября. Подготовка к запуску проходила относительно гладко, с рядом незначительных ремонтных работ, включая потенциально серьезную проблему с недостаточно надежным креплением рулевых двигателей, что могло привести к повреждению конструкции во время старта. Система обеспечения безопасности полетов на ракете Atlas 93D была модифицирована таким образом, чтобы можно было отправить команду ручного отключения основного двигателя. Это было сделано для предотвращения случайного вывода капсулы на более высокую, чем запланировано, орбиту в случае перегрузки двигателя. Более компактный телеметрический блок на твердотельных элементах заменил громоздкий приборный комплекс на вакуумных лампах, использовавшийся ранее. Ракета Atlas 93D стала второй ракетой серии D, оснащенной новой системой SMRD (Spin Motor Rotation Detection System), предназначенной для обеспечения правильной работы гироскопов перед запуском. Полет MA-5 планировался как максимально приближенная репетиция предстоящей пилотируемой орбитальной миссии MA-6. Запуск Mercury Atlas 5 должен был состояться с комплекса 14 на мысе Канаверал по курсу 72,51 градуса восточнее севера. Выход космического аппарата Mercury на орбиту должен был произойти в 480 милях (772 км) от мыса Канаверал. Высота орбиты – 100 миль (161 км), а скорость – . Планировалось осуществить торможение на 4 часа 32 минуты и 26 секунд после старта. Посадка космического корабля должна была произойти через 21 минуту и 49 секунд после торможения. Ожидалось, что температура при входе в атмосферу достигнет на тепловом щите, на корпусе антенны, на цилиндрической секции и на конической секции. Отработанный двигатель Atlas должен был войти в атмосферу после 9⅓ оборотов. Изначально космический аппарат №9 предназначался для полета MA-4, но вместо него был использован космический аппарат №8, который был восстановлен после неудачного запуска MA-3. №9 был второй капсулой "Mark II" с большим квадратным иллюминатором и взрывными болтами люка, в то время как более старая капсула "Mark I" имела небольшие круглые иллюминаторы и тяжелый механизм блокировки. Капсула Mark II использовалась Гасом Гриссомом в полете MR-4, но для обеспечения надежности большого иллюминатора при высоких температурах, возникающих при возвращении с орбиты, требовалось провести испытания на настоящей орбитальной миссии. 29 октября 1961 года три шимпанзе и 12 медицинских специалистов переехали в помещения на мысе для подготовки к полету. Имя, данное шимпанзе Эносу, выбранному для полета в миссии MA-5, на иврите означает "человек". Дублерами Эноса (в порядке очередности) были Дуэйн, Джим, Рокки и Хэм (ветеран Mercury Redstone 2). Энос был родом из Камеруна (первоначально назывался Chimp #81) и был приобретен ВВС США 3 апреля 1960 года. К моменту полета ему было около 5 лет, а вес составлял чуть менее 18 килограммов. 29 ноября 1961 года, примерно за пять часов до запуска, Энос и его кресло-кокон были помещены в космический аппарат. Во время обратного отсчета различные выдержки заняли 2 часа 38 минут. Старт состоялся в 15:08 UTC. Ракета Atlas вывела космический корабль MA-5 на орбиту. Модифицированный автопилот, по всей видимости, сработал, поскольку уровень вибрации оставался в пределах комфортных значений, а фаза запуска прошла без происшествий. Все системы Atlas работали отлично, и не было никаких существенных отклонений в работе. Произошло отключение основного двигателя (BECO) на T+130 секунд и отключение двигателей второй ступени (SECO/VECO) на T+300 секунд, после чего через две секунды произошло отделение капсулы. Маневр разворота и гашения потреблял топлива. Космический корабль использовал меньше топлива, чем MA-4 во время аналогичного маневра. MA-5 занял запланированную орбитальную ориентацию в 34 градуса, и в течение первого оборота двигатели использовали только топлива для поддержания правильного положения. В конце первого оборота наземные службы управления заметили, что бортовые часы опережают на 18 секунд. При прохождении над мысом Канаверал была отправлена команда для корректировки времени. Центр управления полетами Mercury на мысе Канаверал получил информацию о том, что все системы космического корабля в порядке. При прохождении MA-5 над атлантическим судном слежения в начале второго оборота были получены данные о повышении температуры инверторов. Неисправность в системе терморегулирования также была подтверждена службой слежения с Канарских островов. Ранее наблюдалось аномальное нагревание; в таких случаях инверторы продолжали работать или переключались в резервный режим. Тревоги в Центре управления Mercury не было. Когда космический корабль достиг Мучи, Австралия, были зафиксированы высокие сигналы от двигателей ориентации и отклонения в движении капсулы. Другие данные указывали на то, что режим орбиты в 34 градуса поддерживался. При прохождении MA-5 над станцией слежения в Вумера, Австралия, проблем с ориентацией не было обнаружено, поэтому более ранние сообщения были отклонены.

The flight used Mercury capsule #9 and Atlas #93 D. On February 24, 1961, spacecraft # 9 arrived at Cape Canaveral. It took 40 weeks of preflight preparation. This was the longest preparation time in the Mercury program. The mission of spacecraft #9 kept changing. It was first configured for a suborbital instrumented flight, then for a suborbital chimpanzee flight, then a three orbit instrumented mission, and finally for the orbital flight that Enos flew. MA 4's successful flight in September had renewed confidence in the Atlas's reliability, and although an Atlas E test carrying a monkey was lost in a launch failure that November, NASA officials assured the public that it was a different model of booster than the Atlas D used for the Mercury program and that that accident had no relevance here. Although MA 4 had performed well, there was still some concern about high vibration levels during the first 20 seconds of liftoff, so the autopilot on MA 5's booster was modified slightly to correct this problem. Atlas 93D arrived at CCAS on August 12 and was erected on LC 14 October 6. Prelaunch preparation proceeded relatively smoothly, with a number of minor repairs, including a potentially serious problem with the vernier engines not being bolted in place tightly, which could have resulted in damage to the airframe during launch. The Range Safety system on Atlas 93D was modified so that a manual cutoff command could be sent to the sustainer engine. This was to prevent the capsule from being accidentally boosted into a higher than planned orbit if engine over acceleration occurred. A more compact all solid state telemetry unit replaced the bulky vacuum tube based package used previously. Atlas 93D was the second D series Atlas to contain the new SMRD (Spin Motor Rotation Detection System), designed to ensure proper gyroscope operation prior to launch. MA 5 was planned as a close approximation of the upcoming MA 6 crewed orbital mission. Mercury Atlas 5 would be launched from Complex 14 at Cape Canaveral on a heading 72.51 degrees east of north. Orbital insertion of the Mercury spacecraft would occur 480 mile (772 km) from Cape Canaveral. The altitude would be 100 mile (161 km) and the speed would be Retrofire was planned to take place at 4 hours, 32 minutes, and 26 seconds after launch. The spacecraft would land 21 minutes and 49 seconds after retrofire. Reentry temperatures were expected to reach on the heatshield, on the antenna housing, on the cylindrical section, and on the conical section. The spent Atlas sustainer engine was expected to reenter the atmosphere after 9⅓ orbits. Spacecraft #9 had originally been intended to fly on MA 4, but Spacecraft #8 was used instead after having been recycled from the failed MA 3 launch. #9 was the second of the "Mark II" Mercury capsules with a larger square window and explosive bolt hatch, while the older "Mark I" capsule had small port windows and a heavy locking mechanism. Gus Grissom's flight on MR 4 had used a Mark II capsule, but it was necessary to test it on a proper orbital mission to ensure that the large window could handle the much higher heat of reentry there. On October 29, 1961, three chimpanzees and 12 medical specialists moved into quarters at the Cape to prepare for the flight. The name given to Enos, the chimpanzee selected to fly the MA 5 mission, in Hebrew means "man". Enos's backups were (in order of possible call up) Duane, Jim, Rocky, and Ham (the Mercury Redstone 2 veteran). Enos was from Cameroon, Africa (originally called Chimp # 81), and was purchased by the USAF on April 3, 1960. He was about 5 years old at the time of flight and weighed just under 40 pounds (18 kilograms). On November 29, 1961, about five hours before launch, Enos and his spacesuit couch were inserted in the spacecraft. During the countdown, various holds took 2 hours and 38 minutes. Liftoff came at 15:08 UTC. The Atlas launched the MA 5 spacecraft into an orbit of The modified autopilot apparently worked as vibration remained within comfortable levels and the boost phase was uneventful. All Atlas systems performed excellently and there were no performance deviations of any significance. BECO occurred at T+130 seconds and SECO/VECO at T+300 seconds, followed by capsule separation two seconds later. The turnaround and damping maneuver consumed of the of control fuel aboard. The spacecraft used less fuel than the MA 4 did during the same maneuver. MA 5 assumed its planned 34 degree orbital attitude and after that, through the first orbit the thrusters used only of fuel to maintain a correct position. At the end of the first orbit, ground controllers noticed the capsule clock was 18 seconds too fast. As it passed over Cape Canaveral a command was sent to update the clock to the correct time. The Mercury Control Center at Cape Canaveral received information that all spacecraft systems were in good condition. As the MA 5 passed over the Atlantic tracking ship at the beginning of the second orbit, indications were received that inverter temperatures were rising. The environmental control system malfunction was also confirmed by Canary Island trackers. Abnormal heating had occurred on earlier flights; in such cases, inverters had continued working or had been switched to standby. There was no alarm at Mercury Control. When the spacecraft reached Muchea, Australia, high thruster signals and capsule motion excursions were detected. Other data indicated that the 34° orbit mode was being maintained. When the MA 5 crossed the tracking station at Woomera, Australia, attitude control problems were not detected, so earlier reports were discounted.

Проблемы

Когда капсула MA-5 достигла станции на острове Кантон, центр управления полетами "Меркурий" обнаружил неисправность в системе управления ориентацией. Металлическая стружка в топливопроводе привела к отказу одного из двигателей вращения по часовой стрелке. Отказ двигателя позволил космическому кораблю отклониться от заданной ориентации. Это отклонение заставило автоматическую систему стабилизации и управления корректировать положение корабля. Корабль возвращался к нормальной орбитальной ориентации в 34°, после чего последовательность повторялась. Космический корабль девять раз прошел через цикл отклонения и коррекции перед включением тормозных двигателей. Он повторил это еще раз между включением тормозных двигателей и получением сигнала световой телеметрии 0,05 g (0,49 м/с²). Оставшиеся двигатели использовали топлива для поддержания правильной ориентации корабля во время второго витка. Каждая потеря ориентации обходилась в топлива, что значительно превышало расход топлива за весь первый виток.

As the MA 5 capsule reached the Canton Island station, Mercury Control realized that the attitude control system was malfunctioning. A metal chip in a fuel supply line had caused one of the clockwise roll thrusters to fail. The failed thruster allowed the spacecraft to drift from its normal attitude. This drift caused the automatic stabilization and control system to correct the spacecraft attitude. The spacecraft would swing back into the normal 34° orbital attitude, and the sequence would start again. The spacecraft repeated this drift and correction process nine times before retrofire. It did it once more between retrofire and the receipt of the 0.05 g (0.49 m/s²) light telemetry signal. The remaining thrusters used of fuel to keep the spacecraft properly aligned during the second orbit. Each loss of attitude cost over of fuel as compared with the entire first orbit consumption of only
In addition to the attitude control problems, the environmental control system started having problems during the second orbit. The couch suit circuit temperature rapidly rose from This was an indication that the heat exchanger was freezing. The rise in suit temperature caused Enos' body temperature to rise to , then to The medical observers began to worry about the chimpanzee's condition. At , his body temperature stabilized. This indicated that the environmental system had started to function again. The cooling system seemed to correct itself, but the attitude problems continued. As the spacecraft neared Hawaii on its second orbit, medical monitors were willing to let Enos continue the flight for a third orbit. However, the engineering team were concerned about the stuck thruster causing high fuel consumption, so they advised terminating the flight before the capsule ran out of attitude control gas. Flight Director Christopher Kraft alerted the Hawaii controllers to be ready to initiate retrofire to bring the spacecraft down in the Pacific, if necessary. He also alerted controllers at Point Arguello, California, to be ready to initiate retrofire as MA 5 passed over their position. He allowed the spacecraft to continue to its normal second orbit retrofire position near California. Twelve seconds before the retrofire point was reached for the normal second orbit Atlantic primary recovery point, Kraft decided to bring Enos back to Earth. Arnold Aldrich, the chief flight controller at Point Arguello, executed the command. There was one more attitude control excursion early in reentry; after that, the rest of reentry and recovery were uneventful. The destroyers Stormes and Compton and a P5M aircraft were waiting for the spacecraft at Station 8, the predicted landing point. Three hours and 13 minutes after launch and nine minutes before splashdown, the aircraft spotted the spacecraft at an altitude of 5000 feet (1524 m) descending on its main parachute, about 250 miles south of Bermuda. The information was relayed to Stormes and Compton, who were 30 mile (48 km) away. The spacecraft recovery aids were all functioning, except for the SARAH beacon. During the descent, the aircraft continued to circle and report landing events. It remained in the area until Stormes arrived, an hour and 15 minutes after the landing. Stormes hauled Enos and his spacecraft aboard. On the deck of Stormes, the MA 5 hatch was blown explosively. It was released from outside the capsule by pulling a lanyard. Blowing the hatch caused the spacecraft "picture" window to crack.

Помимо проблем с управлением ориентацией, система жизнеобеспечения начала давать сбои во время второго витка. Температура в скафандре быстро возросла с , что указывало на обледенение теплообменника. Повышение температуры скафандра привело к повышению температуры тела Эноса до , а затем до . Медицинские наблюдатели забеспокоились о состоянии шимпанзе. В , температура его тела стабилизировалась, что свидетельствовало о возобновлении работы системы жизнеобеспечения. Система охлаждения, казалось, восстановила работоспособность, но проблемы с ориентацией сохранялись. Когда космический корабль приближался к Гавайям на втором витке, медицинские специалисты были готовы разрешить Эносу продолжить полет на третий виток. Однако инженерная группа выразила обеспокоенность по поводу заклинившего двигателя, вызывающего повышенный расход топлива, и рекомендовала прекратить полет до того, как закончится газ для управления ориентацией. Директор полетов Кристофер Крафт предупредил диспетчеров на Гавайях о готовности к включению тормозных двигателей для спуска корабля в Тихий океан, если потребуется. Он также предупредил диспетчеров в Пойнт-Аргуэлло, Калифорния, о готовности к включению тормозных двигателей, когда MA-5 пройдет над их позицией. Он разрешил кораблю продолжить полет к обычной точке включения тормозных двигателей на втором витке вблизи Калифорнии. За двенадцать секунд до достижения точки включения тормозных двигателей для основной точки посадки в Атлантическом океане, Крафт принял решение вернуть Эноса на Землю. Арнольд Олдрич, главный контролер полета в Пойнт-Аргуэлло, выполнил команду. В начале спуска произошел еще один сбой в управлении ориентацией, после чего спуск и посадка прошли без происшествий. Эсминцы "Стормс" и "Комптон" и самолет P5M ожидали космический корабль на станции 8, в предполагаемом месте посадки. Через три часа и 13 минут после старта и за девять минут до посадки самолет обнаружил корабль на высоте 5000 футов (1524 м), спускающийся на главном парашюте, примерно в 250 милях к югу от Бермудских островов. Информация была передана "Стормсу" и "Комптону", находившимся в 30 милях (48 км). Все средства спасения функционировали, за исключением маяка SARAH. Во время спуска самолет продолжал кружить и докладывать о ходе посадки, оставаясь в районе до прибытия "Стормса" через час и 15 минут после посадки. "Стормс" поднял на борт Эноса и его космический корабль. На палубе "Стормса" люк MA-5 был взорван. Он был отсоединен от внешней стороны капсулы путем рывка за шнур. Взрыв люка привел к трещине в иллюминаторе космического корабля.

После посадки

Космический корабль и Энос оба пережили миссию в хорошем состоянии, хотя шимпанзе удалил с себя все медицинские электроды и прибор для сбора мочи. 4 ноября 1962 года Энос умер от дизентерии, вызванной шигеллезом, который был устойчив к антибиотикам, доступным в то время. В течение двух месяцев до смерти он находился под постоянным наблюдением. Патологоанатомы в Холломане сообщили, что не обнаружили никаких симптомов, которые можно было бы связать с его космическим полетом, произошедшим годом ранее. Космический корабль "Меркурий" и ракета-носитель "Атлас" теперь были признаны готовыми к отправке человека на орбиту.