50 лет на Луне. Факты.Техника. Юбилей
448,332
2,686
|
Пикейный жилет ( Слушатель ) |
| 11 апр 2020 11:32:31 |
50 лет со дня старта Аполлон-13
новая дискуссия Статья 286
Аполлон-13
«Аполло́н-13» (англ. Apollo 13) — пилотируемый космический корабль из серии «Аполлон». Единственный из летавших к Луне пилотируемых кораблей, на котором в полёте произошла серьёзная авария.
Экипаж
Командир — 42-летний Джеймс Артур Ловелл (англ. James Arthur Lovell, Jr.), 4-й полёт.[1]
Пилот командного модуля — 38-летний Джон Леонард Суайгерт (англ. John Leonard Swigert, Jr.), 1‑й полёт.[1]
Пилот лунного модуля — 36-летний Фред Уоллес Хейз (англ. Fred Wallace Haise, Jr.), 1‑й полёт.[1]
Ловелл был опытным астронавтом, на тот момент имел за плечами программу «Джемини» и миссию «Аполлон-8», где был пилотом командного модуля, был первым, кто летел к Луне повторно, а также первым астронавтом, отправляющимся в свой четвёртый космический полёт.[1]
Суайгерт и Хейз были новичками. Изначально в экипаж входил Томас Маттингли (англ. Thomas Kenneth Mattingly II), но он был заменен на Суайгерта по медицинским соображениям — Маттингли, не имевший иммунитета к краснухе, за 8 дней до полёта общался с заболевшим ею коллегой-астронавтом Чарльзом Дьюком, что вызвало обоснованные опасения у врачей.[2][3][1] (Впоследствии Маттингли и Дьюк вместе полетят к Луне на «Аполлоне-16» под командованием Джона Янга.)
Изначально экипаж Ловелла предназначался для миссии «Аполлон-14», а на «Аполлоне-13» планировалось отправить экипаж под командованием Алана Шепарда. Шепард страдал от расстройства вестибулярного аппарата, и, желая вернуться к полётам, согласился на хирургическое вмешательство, которое устранило проблему; однако его здоровье не успевало полностью восстановиться к назначенной дате полёта. В результате Ловеллу было сделано предложение поменяться с Шепардом кораблями, на которое он согласился.[4]
Когда возникли проблемы у Маттингли, Ловелл вновь был поставлен перед выбором: либо согласиться на замену Маттингли, либо полностью передать полёт второму дублирующему экипажу под командованием Джона Янга. Ловелл с тяжёлым сердцем выбрал первое.
Руководство полётом
Операторы, дежурившие у мониторов телеметрии, были распределены в четыре команды, каждая из которых подчинялась своему руководителю полёта (англ. flight director) и носила форму своего цвета. Команды сменялись в следующем порядке[5]:
«Белая команда» (руководитель Джин Кранц (англ. Gene Kranz)[6]; он же, для сохранения принципа единоначалия, был ведущим руководителем полёта (англ. leader));
«Чёрная команда» (руководитель Гленн Линней (англ. Glynn Lunney));
«Золотая команда» (руководитель Герри Гриффин (англ. Gerry Griffin));
«Бордовая команда» (руководитель Милт Виндлер (англ. Milt Windler)).
Время дежурства каждой команды составляло от 6 до 9 часов. Расписание составлялось задолго до полёта, а пересменка приурачивалась к «спокойным» его этапам и никогда не производилась во время манёвров.
Хронология полёта
Старт
Старт ракеты-носителя «Сатурн-5» миссии «Аполлон-13»
Запуск корабля успешно состоялся 11 апреля 1970 года в 13:13 по центральноамериканскому времени (UTC−6:00) с площадки A стартового комплекса LC-39 космического центра Кеннеди[1][7].
Старт сопровождался отказом, который удалось парировать, не прерывая полета. Центральный (пятый) двигатель второй ступени самопроизвольно выключился в 000:05:30.64 полётного времени, на 2 минуты 12 секунд ранее, чем было запланировано[8]; остальные четыре двигателя продолжали работать. К моменту этого отказа двигатели уже проработали достаточное время, и было решено не прерывать полёт, а скомпенсировать отключение центрального двигателя продлением работы четырёх боковых двигателей на 34 секунды[3][8]. В момент завершения работы второй ступени в 000:09:52.64 полётного времени высота орбиты оказалась ниже расчётной на 10,7 морских миль (19,8 км), а скорость — ниже расчётной на 5685,3 фута (1700 м) в секунду[8].
После разделения ступеней запуск двигателя третьей ступени произошёл в 000:09:56.90; он проработал на 9 секунд дольше расчётного времени[3], отключившись в 000:12:29.83. В результате итоговая скорость корабля оказалась ниже расчётной всего на 1,9 фута (0,58 м) в секунду, а высота орбиты — выше расчётной на 0,2 морской мили (370 м)[8].
За стартом с космодрома и прилегающих окрестностей наблюдали более 100 000 человек. Первые двое суток полёта «Аполлона-13» прошли без особых происшествий.
Отлёт к Луне
После выхода на орбиту ожидания экипаж «Аполлона-13» снял полётные скафандры и приступил к включению и проверке всех систем корабля. В результате проверки не было выявлено никаких неполадок.
В 02:35:46 полётного времени третья ступень вторым включением разогнала корабль до ~10,4км/с и отправила его к Луне.
В 03:06:39 основной блок корабля, состоящий из соединённых командного («Одиссей») и служебного модулей, отделился от третьей ступени, и Джон Суайгерт приступил к манёврам по извлечению из неё лунного модуля («Водолей»). Для этого Суайгерт совершил разворот по рысканию на 180°, приблизился к стыковочному узлу «Водолея» и произвёл «мягкую стыковку» — ввёл в конус стыковочного узла лунного модуля штырь стыковочного узла командного модуля. Затем была выполнена «жёсткая стыковка»: электропривод втянул стыковочный штырь, стыковочные кольца кораблей соприкоснулись и защёлкнулись на 12 замков, что обеспечило надёжный контакт.
В 03:19:09 были подорваны пироболты, удерживающие лунный модуль в обечайке третьей ступени. Суайгерт дал «задний ход» и вывел пристыкованный лунный модуль. Далее были произведены проверка герметичности переходного тоннеля, открытие люков и прокладка электрических кабелей, позволяющих запитать лунный модуль от мощных электрических водородно-кислородных топливных элементов служебного модуля.
Первая коррекция траектории
В 03:40:50 при помощи двигателя служебного модуля была произведена первая коррекция траектории. «Аполлон-13» перешёл на так называемую «гибридную» траекторию. Это было связано с тем, что посадка «Водолея» планировалась в очень интересном с геологической точки зрения районе — вблизи кратера Фра Мауро[3]. Гибридная траектория отличалась от траектории свободного возврата тем, что «Аполлон-13» не мог вернуться к Земле без дополнительной коррекции. Зато с гибридной траектории было легко сформировать орбиту вокруг Луны, которая проходила как раз над районом Фра Мауро. Кроме того, эта траектория позволяла достигнуть Луны в подходящий момент времени в смысле освещения: Солнце находилось на лунном небе под углом, близким к 45°.
Третья ступень «Сатурна» по команде с Земли тоже совершила манёвр. Она была нацелена на поверхность Луны — в точку, находящуюся примерно в 120 милях от места посадки предыдущей лунной миссии — «Аполлона-12». Экипаж «Аполлона-12» в ходе своего пребывания на Луне установил на её поверхности сейсмографы, которые уже пять месяцев фиксировали колебания лунной поверхности и передавали данные на Землю. Эти датчики должны были зафиксировать удар ступени о поверхность Луны.
(Продолжение следует)
«Аполло́н-13» (англ. Apollo 13) — пилотируемый космический корабль из серии «Аполлон». Единственный из летавших к Луне пилотируемых кораблей, на котором в полёте произошла серьёзная авария.
Экипаж
Командир — 42-летний Джеймс Артур Ловелл (англ. James Arthur Lovell, Jr.), 4-й полёт.[1]
Ловелл был опытным астронавтом, на тот момент имел за плечами программу «Джемини» и миссию «Аполлон-8», где был пилотом командного модуля, был первым, кто летел к Луне повторно, а также первым астронавтом, отправляющимся в свой четвёртый космический полёт.[1]
Суайгерт и Хейз были новичками. Изначально в экипаж входил Томас Маттингли (англ. Thomas Kenneth Mattingly II), но он был заменен на Суайгерта по медицинским соображениям — Маттингли, не имевший иммунитета к краснухе, за 8 дней до полёта общался с заболевшим ею коллегой-астронавтом Чарльзом Дьюком, что вызвало обоснованные опасения у врачей.[2][3][1] (Впоследствии Маттингли и Дьюк вместе полетят к Луне на «Аполлоне-16» под командованием Джона Янга.)
Изначально экипаж Ловелла предназначался для миссии «Аполлон-14», а на «Аполлоне-13» планировалось отправить экипаж под командованием Алана Шепарда. Шепард страдал от расстройства вестибулярного аппарата, и, желая вернуться к полётам, согласился на хирургическое вмешательство, которое устранило проблему; однако его здоровье не успевало полностью восстановиться к назначенной дате полёта. В результате Ловеллу было сделано предложение поменяться с Шепардом кораблями, на которое он согласился.[4]
Когда возникли проблемы у Маттингли, Ловелл вновь был поставлен перед выбором: либо согласиться на замену Маттингли, либо полностью передать полёт второму дублирующему экипажу под командованием Джона Янга. Ловелл с тяжёлым сердцем выбрал первое.
Руководство полётом
Операторы, дежурившие у мониторов телеметрии, были распределены в четыре команды, каждая из которых подчинялась своему руководителю полёта (англ. flight director) и носила форму своего цвета. Команды сменялись в следующем порядке[5]:
«Белая команда» (руководитель Джин Кранц (англ. Gene Kranz)[6]; он же, для сохранения принципа единоначалия, был ведущим руководителем полёта (англ. leader));
«Чёрная команда» (руководитель Гленн Линней (англ. Glynn Lunney));
«Золотая команда» (руководитель Герри Гриффин (англ. Gerry Griffin));
«Бордовая команда» (руководитель Милт Виндлер (англ. Milt Windler)).
Время дежурства каждой команды составляло от 6 до 9 часов. Расписание составлялось задолго до полёта, а пересменка приурачивалась к «спокойным» его этапам и никогда не производилась во время манёвров.
Хронология полёта
Старт
Старт ракеты-носителя «Сатурн-5» миссии «Аполлон-13»
Запуск корабля успешно состоялся 11 апреля 1970 года в 13:13 по центральноамериканскому времени (UTC−6:00) с площадки A стартового комплекса LC-39 космического центра Кеннеди[1][7].
Старт сопровождался отказом, который удалось парировать, не прерывая полета. Центральный (пятый) двигатель второй ступени самопроизвольно выключился в 000:05:30.64 полётного времени, на 2 минуты 12 секунд ранее, чем было запланировано[8]; остальные четыре двигателя продолжали работать. К моменту этого отказа двигатели уже проработали достаточное время, и было решено не прерывать полёт, а скомпенсировать отключение центрального двигателя продлением работы четырёх боковых двигателей на 34 секунды[3][8]. В момент завершения работы второй ступени в 000:09:52.64 полётного времени высота орбиты оказалась ниже расчётной на 10,7 морских миль (19,8 км), а скорость — ниже расчётной на 5685,3 фута (1700 м) в секунду[8].
После разделения ступеней запуск двигателя третьей ступени произошёл в 000:09:56.90; он проработал на 9 секунд дольше расчётного времени[3], отключившись в 000:12:29.83. В результате итоговая скорость корабля оказалась ниже расчётной всего на 1,9 фута (0,58 м) в секунду, а высота орбиты — выше расчётной на 0,2 морской мили (370 м)[8].
За стартом с космодрома и прилегающих окрестностей наблюдали более 100 000 человек. Первые двое суток полёта «Аполлона-13» прошли без особых происшествий.
Отлёт к Луне
После выхода на орбиту ожидания экипаж «Аполлона-13» снял полётные скафандры и приступил к включению и проверке всех систем корабля. В результате проверки не было выявлено никаких неполадок.
В 02:35:46 полётного времени третья ступень вторым включением разогнала корабль до ~10,4км/с и отправила его к Луне.
В 03:06:39 основной блок корабля, состоящий из соединённых командного («Одиссей») и служебного модулей, отделился от третьей ступени, и Джон Суайгерт приступил к манёврам по извлечению из неё лунного модуля («Водолей»). Для этого Суайгерт совершил разворот по рысканию на 180°, приблизился к стыковочному узлу «Водолея» и произвёл «мягкую стыковку» — ввёл в конус стыковочного узла лунного модуля штырь стыковочного узла командного модуля. Затем была выполнена «жёсткая стыковка»: электропривод втянул стыковочный штырь, стыковочные кольца кораблей соприкоснулись и защёлкнулись на 12 замков, что обеспечило надёжный контакт.
В 03:19:09 были подорваны пироболты, удерживающие лунный модуль в обечайке третьей ступени. Суайгерт дал «задний ход» и вывел пристыкованный лунный модуль. Далее были произведены проверка герметичности переходного тоннеля, открытие люков и прокладка электрических кабелей, позволяющих запитать лунный модуль от мощных электрических водородно-кислородных топливных элементов служебного модуля.
Первая коррекция траектории
В 03:40:50 при помощи двигателя служебного модуля была произведена первая коррекция траектории. «Аполлон-13» перешёл на так называемую «гибридную» траекторию. Это было связано с тем, что посадка «Водолея» планировалась в очень интересном с геологической точки зрения районе — вблизи кратера Фра Мауро[3]. Гибридная траектория отличалась от траектории свободного возврата тем, что «Аполлон-13» не мог вернуться к Земле без дополнительной коррекции. Зато с гибридной траектории было легко сформировать орбиту вокруг Луны, которая проходила как раз над районом Фра Мауро. Кроме того, эта траектория позволяла достигнуть Луны в подходящий момент времени в смысле освещения: Солнце находилось на лунном небе под углом, близким к 45°.
Третья ступень «Сатурна» по команде с Земли тоже совершила манёвр. Она была нацелена на поверхность Луны — в точку, находящуюся примерно в 120 милях от места посадки предыдущей лунной миссии — «Аполлона-12». Экипаж «Аполлона-12» в ходе своего пребывания на Луне установил на её поверхности сейсмографы, которые уже пять месяцев фиксировали колебания лунной поверхности и передавали данные на Землю. Эти датчики должны были зафиксировать удар ступени о поверхность Луны.
(Продолжение следует)
ОТВЕТЫ (7)
|
Technik ( Слушатель ) |
| 11 апр 2020 11:46:54 |
Коллеги, нет ли, что называется, под рукой числа мониторов на рабочих местах в хьюстонском ЦУПе?
"Хабр" дает следующее -
"В пресс-релизе о запуске центра НАСА рассказало о 16 тысячах проводов с двумя миллионами коннекторов, о 140 командных консолях, 136 телекамерах, 384 телевизионных приёмниках. В центре сделали систему пневматической почты с 53 станциями, 1,6 километрами труб и клапанами, которые автоматически доставляли сообщение адресату".
В собственно помещении ЦУПа порядка 50 мониторов. И - если считать, что все командные консоли в ЦУПе, то, скорее всего, "командная консоль" - это неявно выделенная некая панель управления. Потому что если считать "командной консолью" рабочее место - то их на этом фото явно не 140...
Но, возможно, имелись и другие рабочие места - скажем, управления ЦВМ, использовавшихся в составе оборудования ЦУПа, и прочее...
|
|
Пикейный жилет ( Слушатель ) |
| 13 апр 2020 14:05:32 |
Авария
Схема компоновки служебного модуля «Аполлона-13»
Первые проблемы с оборудованием служебного модуля начались на третьи сутки полёта, утром, в 047:00:07 полётного времени. После сна экипажу были даны указания выполнить процедуру дестратификации (перемешивания содержимого) кислородных и водородных баков. Она требовалось ввиду того, что в невесомости жидкие кислород и водород имели тенденцию расслаиваться, что приводило к выдаче датчиками уровня неверных (как правило, хаотично меняющихся) показаний. В каждом баке находилось по два активатора, представлявших собой небольшие турбинки, приводимых в движение электромоторами. Они перемешивали содержимое баков, в результате чего газовая фаза отделялась от жидкой, и показания датчиков уровня приходили в норму.
После процедуры перемешивания с датчика максимального давления в кислородном баке № 2 пошел сигнал срабатывания, что было зафиксировано как на приборной панели «Одиссея», так и на мониторах в Хьюстоне. Аналоговые датчики давления и температуры в баке № 2 продолжали выдавать нормальные показания, поэтому отказ был признан некритичным.
Центр управления полётом «Аполлона-13».
Вечером (в 20:24 по времени Хьюстона) 13 апреля 1970 года, когда корабль пролетел 330 000 километров, экипаж вёл репортаж для телезрителей, знакомя их с кораблём и своим бытом. Операторы в Хьюстоне уже некоторое время наблюдали колебания показаний датчиков уровня сжиженных кислорода и водорода в баках служебного модуля, и приняли решение по окончании репортажа произвести их перемешивание.[9]
После окончания репортажа Джон Суайгерт, получив указание из центра управления полётом, приступил к перемешиванию жидкостей во всех четырёх баках (055:54:53 полётного времени). Через 16 секунд астронавты услышали громкий звук удара, сопровождавшийся встряской корабля.[10]
Сперва Ловелл решил, что это очередная шутка Хейза — при открытии клапана уравнивания давления воздуха между командным и лунным модулями раздавался громкий хлопок, и Хейз неоднократно проделывал эту операцию ранее, пугая экипаж. На этот раз Хейз был удивлён и озадачен не меньше остальных астронавтов.[11]
Сработала аварийная сигнализация. Индикаторы на пульте управления показывали потерю напряжения на шине питания B — одной из двух, питающих бортовое оборудование командного и служебного модулей.[12] Операторы в центре управления полётом отметили падение до нуля давления в кислородном баке № 2 (англ. oxygen tank 2) и в двух из трёх имеющихся топливных элементов (англ. fuel cell).[13]
13 апреля 1970 года.
Суайгерт и Ловелл докладывают о взрыве на корабле.
Джеймс Ловелл доложил в Хьюстон о случившемся. Не наблюдая очевидных повреждений в командном модуле, экипаж предположил, что в лунный модуль попал метеороид, и, опасаясь за герметичноcть корабля, приступил к аварийному задраиванию переходного тоннеля, открытого в ходе телепередачи. Однако закрыть люк никак не удавалось, и вскоре астронавты, не ощущая утечки воздуха, прекратили эти попытки и вернулись к анализу текущей ситуации.[14]
В центре управления полётом заметили, что одновременно со встряской корабля радиосвязь автоматически переключилась с направленной антенны на всенаправленные.[15] Началось падение напряжения и на шине питания A, а топливные элементы № 1 и № 3 полностью прекратили выработку электроэнергии.[16] Это означало однозначный отказ от высадки на Луну, поскольку, согласно установленным NASA жёстким требованиям безопасности, она допускалась только при условии исправности всех трёх топливных элементов.[17]
Колебания корабля продолжались,[13] и автоматике не удавалось их парировать; не смог этого сделать и сам Ловелл, перейдя на ручное управление.[18] Это грозило рядом неприятных последствий: прежде всего, обычно на протяжении полёта корабль вращался вокруг своей оси со скоростью около одного оборота в минуту, что обеспечивало его равномерный обогрев Солнцем. Нарушение равномерности этого вращения привело бы к перегреву корпуса корабля с освещённой и переохлаждению с теневой стороны, что могло бы повредить оборудование модулей.[17] Кроме того, неконтролируемые колебания корабля могли привести к складыванию рамок гироскопов, что означало бы полную утрату информации о его пространственной ориентации.[19]
Выглянув в боковой иллюминатор, Ловелл увидел облако истекающего из служебного отсека газа, который и создавал реактивную силу, изменяющую ориентацию корабля.[20] Индикаторы давления в кислородном баке № 1 показывали его медленное и неуклонное понижение; по оценке астронавтов, бак должен был опустеть через пару часов.[21]
Выработка электричества последним исправным топливным элементом № 2 неуклонно уменьшалась; напряжение на шине питания A продолжало падать. Чтобы избежать полного обесточивания «Одиссея», центр управления полётом отдал приказ запитать обе шины от аккумуляторов командного модуля (которые обычно использовались в ходе возвращения на Землю), после чего приступить к отключению второстепенных систем согласно аварийному «розовому списку» с целью снизить потребляемый модулем ток (обычно составлявший 50 А) на 10 А. Однако даже при такой пониженной нагрузке заряда аккумуляторов хватило бы от силы на пару часов.[22]
Когда давление упало ниже определённого уровня, система автоматически переключилась на использование кислорода из уравнительного бака командного модуля.[23] Исчерпание этого запаса кислорода было недопустимо, поскольку он обеспечивал дыхание экипажа в ходе возвращения на Землю, и центр управления полётом потребовал отключить уравнительный бак от кислородной системы.[24] Последней отчаянной попыткой остановить утечку стал приказ на закрытие отсечных клапанов трубопроводов, ведущих к двум отказавшим топливным элементам, в предположении, что причиной утечки является повреждение последних. Способа открыть однажды закрытые клапаны не существовало, поэтому такое распоряжение означало официальную отмену высадки на Луне. Сначала был закрыт клапан топливного элемента № 3, а когда это не помогло — топливного элемента № 1, но утечка так и не прекратилась.[25]
Ответственный за системы энергоснабжения и жизнеобеспечения Сеймур Либергот вспомнил про отработанный ранее на тренажёре сценарий разгерметизации командного модуля, в котором лунный модуль использовался в качестве «спасательной шлюпки», и предложил этот вариант руководителю полётами.[26] Экипаж приступил к работе по этому плану: Ловелл и Хейз занялись включением систем лунного модуля, в то время как Суайгерт выполнял операции по обесточиванию «Одиссея» — работу, которой в штатном режиме должны были бы заниматься все три астронавта. Тем временем утечка из кислородного бака ускорялась, оставляя экипажу всё меньше времени на выполнение необходимых действий.[5]
Первоочерёдными задачами было запитывание гиростабилизированной платформы «Водолея», после чего следовало ввести в неё параметры ориентации связки модулей. Эта операция осложнялась тем, что, ввиду конструктивных особенностей стыковочного узла, они несколько отличались от аналогичных параметров «Одиссея», и поэтому требовали несложного арифметического пересчёта. Для пущей уверенности Ловелл попросил операторов на Земле проверить его вычисления.[27] Не обошлось без накладок — так, Гленн Линней в спешке отдал приказ обесточить маневровые двигатели «Одиссея» до того, как были запитаны аналогичные двигатели «Водолея», и на некоторое время связка кораблей потеряла возможность сохранять неизменной свою ориентацию в пространстве.[28]
Создание штаба по спасению экипажа
.png?uselang=ru)
Фрагмент телеметрических осциллограмм «Аполлона-13», на которых изображены графики давления, температуры, расхода газа из кислородных и гелиевых баков и напряжение питающих шин во времени. В момент времени 055:54:53 виден бросок давления в баке № 2 (вызванный включением активатора), через 16 секунд — бросок температуры в этом баке и ещё через 5 — падение расхода газа и давления в баке № 2 до нуля. На врезке изображена конструкция предохранительных клапанов кислородных и водородных баков с подпружиненной диафрагмой
В центре управления полётом был создан штаб по руководству спасательной операцией. Кроме штатных руководителей полёта в совещании приняли участие руководители NASA, астронавты, инженеры из тренажёрного участка, а также проектировщики из фирм-изготовителей.
Одна из групп инженеров занялась учётом ресурсов, имеющихся на борту, и прогнозом их исчерпания. Результаты учёта:
Кислород. Лунный модуль нёс значительный запас кислорода, поскольку план миссии предусматривал два выхода на поверхность Луны, и, соответственно, два цикла сброса атмосферы кабины с её последующим восстановлением.[29] Даже с учётом того, что три астронавта совместно потребляли 0,23 фунта (100 г) кислорода в час, ёмкости баков хватало более чем на неделю.[29]
Электроэнергия. Общая ёмкость серебряно-цинковых батарей посадочной и взлётной ступеней «Водолея» составляла 2252 ампер-часа (четыре батареи по 415 А·ч в посадочной ступени и две батареи по 296 А·ч на взлётной ступени), что при максимальном потреблении 55 А и 30 А при номинальной нагрузке должно было обеспечить 75-часовое функционирование лунного корабля.
Жизнеобеспечение. Ресурс сменных патронов (двух рабочих и трёх запасных) с поглотителем углекислого газа (гидроксидом лития) лунного модуля был рассчитан на дыхание двух человек в течение 53 часов.[30] Находившиеся в нём теперь три астронавта выработали бы этот ресурс менее, чем за 36 часов.[30] Эта ситуация была сразу спрогнозирована инженерами центра управления полётом, поэтому к тому времени как гранулы гидроксида лития достигли насыщения, экипажу был предложен способ использования патронов из командного модуля.
Динамика. Количество топлива для вспомогательных двигателей ориентации было рассчитано на множество манёвров возле Луны как при посадке, так и после взлёта, при причаливании взлётной ступени к основному блоку. Однако и этот ресурс пришлось экономить.
Охлаждение. Бортовая электроника лунного корабля охлаждалась теплоносителем на основе этиленгликоля, циркулировавшим по замкнутому контуру. Проходя через теплообменник, теплоноситель передавал своё тепло пресной воде, которая испарялась, унося его в космос. Общий запас воды в лунном модуле составлял 338 фунтов (153 кг); работающая в штатном режиме система охлаждения расходовала 6,3 фунта (2,9 кг) воды в час.[30] Полное её израсходование грозило перегревом бортовой электроники и выходом её из строя. Чтобы воды хватило на оставшийся полёт, потребляемый лунным модулем ток должен был быть уменьшен до 17 ампер, что снизило бы её ежечасное потребление до 3,5 фунта (1,6 кг).[30]
Таким образом, из всех ресурсов систем жизнеобеспечения, электропитания и динамики «Аполлона-13» самым критичным оказался запас пресной воды.[31]
Другая группа занялась выработкой возможных вариантов возвращения на Землю. В центре управления полётом одновременно просчитывались следующие варианты спасения экипажа:
Сценарии без облета Луны.
- Использование маршевого двигателя служебного модуля — «Прямое прерывание». Один из разработанных ещё до полёта аварийных сценариев. Корабль разворачивался служебным модулем по направлению движения, и его двигатель, обладавший тягой в 22 500 фунт-сил (10 200 кгс) включался на пять минут, что обеспечивало сначала полное погашение скорости корабля, а затем разгон его в направлении обратно к Земле.[32] Преимущество этого варианта состояли в значительном сокращении времени перелёта (почти на 2 дня); приводнение ожидалось на 118 часу в Тихом океане, где у Хьюстона имелись спасательные команды. Однако не было известно, уцелел ли этот двигатель при аварии; кроме того, существовали опасения, что тепловая защита спускаемого аппарата может не выдержать повышенной посадочной скорости. Этот вариант был отброшен сразу и единогласно.
- Использование двигателя посадочной ступени лунного модуля. Вариант предусматривал сброс служебного модуля и полную выработку топлива посадочной ступени. Достоинства варианта: уменьшение времени до тех же 118 часов. Недостатки: этот вариант «унаследовал» от первого все риски. К этому добавилось: очень малое количество топлива для возможного маневрирования возле Земли. По этому сценарию предусматривалось сбросить посадочную ступень лунного модуля, а для маневрирования использовать взлётную ступень. Это было крайне нежелательно, поскольку посадочная ступень несла большие кислородные баки и мощные аккумуляторы, а двигатель взлётной ступени не имел управления тягой и был спроектирован только на один запуск. Кроме того, даже неисправный служебный модуль продолжал защищать тепловой экран от космического холода. Этот вариант был отброшен после критики специалистов, отвечающих за динамику.
Сценарии с облетом Луны.
- Однократное включение двигателя посадочной ступени для выхода на возвратную траекторию с облётом Луны (с максимальным временем возврата). Вариант считался наиболее легко реализуемым в техническом плане (двигатель, после первого включения, имел ограниченное время для последующих запусков). Рассматривался как крайний случай и приводил к посадке в Индийский океан на 152 часу полёта. Недостатки: заведомо недостаточный запас ресурсов системы жизнеобеспечения; невозможность своевременного спасения экипажа после приводнения.
- Двукратное включение двигателя посадочной ступени. Первое включение — коррекция траектории с целью перехода на траекторию возврата на Землю с облётом Луны. Второе включение — набор как можно большей скорости для перелёта на Землю. Планировалась максимальная выработка топлива. Вариант предусматривал приводнение в Атлантическом океане на 133 часе полёта. Недостаток: неудобство спасения.
- Двукратное включение двигателя посадочной ступени с облётом Луны. Этот вариант являлся модификацией предыдущего. Во время второго включения двигатель работал меньшее время, соответственно, развивалась меньшая скорость. Время перелёта увеличивалось на 11 часов. За дополнительное время перелёта Земля успевала повернуться за счёт суточного вращения. Предусматривалось приводнение в Тихом океане, в удобном для спасения районе, на 142 часу полёта.
Сценарии с облетом Луны, по сути, являлись модификациями друг друга. Во всех трех этих сценариях использовался двигатель посадочной ступени. Третий и четвёртый варианты являлись крайними, с целью выяснить диапазон возможных событий. Было решено остановиться на пятом варианте.
(Продолжение следует)
|
|
Пикейный жилет ( Слушатель ) |
| 13 апр 2020 14:11:52 |
Аполлон 13
.............................................................
Проблемы, сопутствующие аварии
Невозможность навигации
Перед включением двигателя корабля следовало провести процедуру точного наведения, предназначенную для ликвидации ошибок, вызванных «уходом» гироскопов. Она заключалась в поочерёдном наведении специального телескопа на несколько «навигационных» звёзд, координаты которых были заранее сохранены в постоянной памяти компьютера.[33] Однако сделать это после аварии стало невозможно: кислород и обломки корабля, выброшенные взрывом в космическое пространство и летевшие вместе с кораблём, светились отражённым солнечным светом, не позволяя экипажу различить настоящие звёзды среди множества «ложных».[34] Попытки вывести корабль из этого «мусорного облака» не увенчались успехом,[35] и в конце концов астронавтам пришлось уповать на то, что параметры ориентации были перенесены из компьютера «Одиссея» на компьютер «Водолея» без ошибок.[36]
Нерасчётные моменты инерции
Система управления лунного модуля не была рассчитана на управление угловыми координатами с пристыкованными командным и служебным модулями. Центр тяжести такой связки находился далеко от расчётного положения.[37] Отработанные пилотами на тренажёрах навыки стали малополезными, связка модулей вела себя крайне непривычным образом: так, на отданную Ловеллом команду на изменение тангажа она отреагировала отклонением по рысканию[38] — ему пришлось заново учиться управлять кораблём.[39]
Проблемы со связью
Рабочие частоты передатчиков телеметрии третьей ступени ракеты «Сатурн-5» совпадали с частотами приёмопередатчиков лунного модуля. При разработке это не вызывало беспокойства, поскольку при штатном развитии событий третья ступень должна была прекратить своё существование, разбившись о поверхность Луны, задолго до включения электропитания «Водолея»[40]. Однако в данном случае передатчики третьей ступени работали одновременно с передатчиками лунного модуля, создавая помехи, которые затрудняли общение экипажа с Хьюстоном[41]. По просьбе руководства NASA был экстренно включён в работу радиотелескоп обсерватории Паркса, расположенный в Австралии.[42]
Систематический дрейф
Движение «Аполлона-13» сопровождалось очень слабым, но постоянным уходом с баллистической траектории. Инженеры Хьюстона никак не могли понять причину этого дрейфа. Сначала причиной дрейфа считали продолжающуюся утечку газов из повреждённого служебного модуля. Однако, когда стало ясно, что дрейф продолжается, хотя все ёмкости служебного модуля заведомо пусты или надёжно перекрыты, стали искать другую причину.[43]
Этот дрейф послужил причиной четвёртой[44] и пятой[45] коррекций.
Вторая коррекция траектории
Первая коррекция, совершённая ещё до происшествия, перевела «Аполлон-13» на гибридную траекторию, не обеспечивавшую возврата к Земле без дополнительных действий. Чтобы вернуть корабль на траекторию свободного возврата, было достаточно увеличить его скорость всего на 16 футов (4,9 м) в секунду.[46] Действуя по инструкциям из центра управления полётом, астронавты привели опоры посадочной ступени в развёрнутое положение, освобождая сопло её двигателя.[47] Затем, в 08:42:43 14 апреля (061:29:43.49 полётного времени[8]) на 7,5 секунд включились маневровые двигатели «Водолея» для осаждения топлива в его баках, после чего маршевый двигатель был запущен на 10 % тяги; через 5 секунд Ловелл увеличил тягу до 40 %, а ещё через 25 секунд компьютер выключил двигатель в соответствии с заданной программой.[48] Манёвр оказался выполненным безукоризненно: поправка, которая обычно вносилась маневровыми двигателями, не потребовалась.[49]
При штатном развитии событий двигатель посадочной ступени лунного модуля должен был включаться несколько раз — для сведения лунного модуля с орбиты, для маневрирования во время спуска и для гашения вертикальной и/или горизонтальной скорости непосредственно перед прилунением. Однако из-за особенностей конструкции топливной системы, имевшей вытеснительную подачу, двигатель мог быть повторно запущен только на протяжении некоторого времени (порядка 50-55 часов) с момента первого запуска. Компоненты самовоспламеняющегося топлива подавались в камеру сгорания в результате наддува баков гелием.[50] Гелий хранился в сжиженном виде при температуре −452 °F (−268,89 °C), и давлении 80 фунтов на квадратный дюйм (5,44 атм). Перед первым запуском двигателя гелий подогревался и превращался в газ[51]; после газификации гелия давление в баках продолжало расти. Для предотвращения их разрыва топливная система была снабжена специально рассчитанной предохранительной диафрагмой[52]. По достижении давления в 1800 фунтов на квадратный дюйм (122,5 атм) гелий прорывал эту диафрагму и улетучивался в космос, что делало дальнейший запуск двигателя посадочной ступени невозможным.[51] При штатном развитии событий к этому моменту посадочная ступень уже должна была находиться на Луне[50]. Согласно расчётам, основанным на данных с датчиков давления гелия, прорыва диафрагмы следовало ожидать примерно на 105‑м часу полётного времени.[51]
Вначале центр управления полётом планировал третий сценарий спасения. По этому сценарию посадка ожидалась в Индийском океане, около острова Мадагаскар, где не было поисково-спасательных средств США (5 кораблей и 47 самолётов, выделенных для спасения астронавтов, были сосредоточены только в Тихом океане). Полёт по такой траектории был нежелателен ещё и потому, что ресурсы лунного модуля, по расчётам, заканчивались за несколько часов до вхождения командного модуля в атмосферу Земли. Поэтому центр управления полётом приступил к осуществлению пятого сценария спасения. Были рассчитаны параметры коррекции «PC+2», предназначенной для повышения перелётной скорости
Проверка ориентации
В Центре управления полётом не были уверены в точности настройки инерциальной гироскопической платформы лунного модуля. В силу кратковременности работы двигателя при второй коррекции возможная ошибка не могла привести к значительному отклонению от расчётной траектории, однако перед гораздо более длительной коррекцией PC+2 следовало убедиться в правильности ориентации корабля.[53] Экспериментировавшим на симуляторе инженерам так и не удалось найти такую его ориентацию, при которой «ложные звёзды» ушли бы из поля зрения и позволили откалибровать платформу.[54] За неимением лучшего варианта было решено начать с предположения, что текущая калибровка платформы является правильной, и получить его подтверждение при помощи Солнца.[55] В 73:32 полётного времени компьютеру лунного модуля была отдана команда сориентировать корабль так, чтобы в навигационный телескоп был виден правый верхний лимб светила. В 73:47 отработка команды завершилась, и Хейз, надев на телескоп светофильтр, убедился, что перекрестие прибора действительно указывает (с незначительным отклонением) на ожидаемую точку.
(Продолжение следует)
.............................................................
Проблемы, сопутствующие аварии
Невозможность навигации
Перед включением двигателя корабля следовало провести процедуру точного наведения, предназначенную для ликвидации ошибок, вызванных «уходом» гироскопов. Она заключалась в поочерёдном наведении специального телескопа на несколько «навигационных» звёзд, координаты которых были заранее сохранены в постоянной памяти компьютера.[33] Однако сделать это после аварии стало невозможно: кислород и обломки корабля, выброшенные взрывом в космическое пространство и летевшие вместе с кораблём, светились отражённым солнечным светом, не позволяя экипажу различить настоящие звёзды среди множества «ложных».[34] Попытки вывести корабль из этого «мусорного облака» не увенчались успехом,[35] и в конце концов астронавтам пришлось уповать на то, что параметры ориентации были перенесены из компьютера «Одиссея» на компьютер «Водолея» без ошибок.[36]
Нерасчётные моменты инерции
Система управления лунного модуля не была рассчитана на управление угловыми координатами с пристыкованными командным и служебным модулями. Центр тяжести такой связки находился далеко от расчётного положения.[37] Отработанные пилотами на тренажёрах навыки стали малополезными, связка модулей вела себя крайне непривычным образом: так, на отданную Ловеллом команду на изменение тангажа она отреагировала отклонением по рысканию[38] — ему пришлось заново учиться управлять кораблём.[39]
Проблемы со связью
Рабочие частоты передатчиков телеметрии третьей ступени ракеты «Сатурн-5» совпадали с частотами приёмопередатчиков лунного модуля. При разработке это не вызывало беспокойства, поскольку при штатном развитии событий третья ступень должна была прекратить своё существование, разбившись о поверхность Луны, задолго до включения электропитания «Водолея»[40]. Однако в данном случае передатчики третьей ступени работали одновременно с передатчиками лунного модуля, создавая помехи, которые затрудняли общение экипажа с Хьюстоном[41]. По просьбе руководства NASA был экстренно включён в работу радиотелескоп обсерватории Паркса, расположенный в Австралии.[42]
Систематический дрейф
Движение «Аполлона-13» сопровождалось очень слабым, но постоянным уходом с баллистической траектории. Инженеры Хьюстона никак не могли понять причину этого дрейфа. Сначала причиной дрейфа считали продолжающуюся утечку газов из повреждённого служебного модуля. Однако, когда стало ясно, что дрейф продолжается, хотя все ёмкости служебного модуля заведомо пусты или надёжно перекрыты, стали искать другую причину.[43]
Этот дрейф послужил причиной четвёртой[44] и пятой[45] коррекций.
Вторая коррекция траектории
Первая коррекция, совершённая ещё до происшествия, перевела «Аполлон-13» на гибридную траекторию, не обеспечивавшую возврата к Земле без дополнительных действий. Чтобы вернуть корабль на траекторию свободного возврата, было достаточно увеличить его скорость всего на 16 футов (4,9 м) в секунду.[46] Действуя по инструкциям из центра управления полётом, астронавты привели опоры посадочной ступени в развёрнутое положение, освобождая сопло её двигателя.[47] Затем, в 08:42:43 14 апреля (061:29:43.49 полётного времени[8]) на 7,5 секунд включились маневровые двигатели «Водолея» для осаждения топлива в его баках, после чего маршевый двигатель был запущен на 10 % тяги; через 5 секунд Ловелл увеличил тягу до 40 %, а ещё через 25 секунд компьютер выключил двигатель в соответствии с заданной программой.[48] Манёвр оказался выполненным безукоризненно: поправка, которая обычно вносилась маневровыми двигателями, не потребовалась.[49]
При штатном развитии событий двигатель посадочной ступени лунного модуля должен был включаться несколько раз — для сведения лунного модуля с орбиты, для маневрирования во время спуска и для гашения вертикальной и/или горизонтальной скорости непосредственно перед прилунением. Однако из-за особенностей конструкции топливной системы, имевшей вытеснительную подачу, двигатель мог быть повторно запущен только на протяжении некоторого времени (порядка 50-55 часов) с момента первого запуска. Компоненты самовоспламеняющегося топлива подавались в камеру сгорания в результате наддува баков гелием.[50] Гелий хранился в сжиженном виде при температуре −452 °F (−268,89 °C), и давлении 80 фунтов на квадратный дюйм (5,44 атм). Перед первым запуском двигателя гелий подогревался и превращался в газ[51]; после газификации гелия давление в баках продолжало расти. Для предотвращения их разрыва топливная система была снабжена специально рассчитанной предохранительной диафрагмой[52]. По достижении давления в 1800 фунтов на квадратный дюйм (122,5 атм) гелий прорывал эту диафрагму и улетучивался в космос, что делало дальнейший запуск двигателя посадочной ступени невозможным.[51] При штатном развитии событий к этому моменту посадочная ступень уже должна была находиться на Луне[50]. Согласно расчётам, основанным на данных с датчиков давления гелия, прорыва диафрагмы следовало ожидать примерно на 105‑м часу полётного времени.[51]
Вначале центр управления полётом планировал третий сценарий спасения. По этому сценарию посадка ожидалась в Индийском океане, около острова Мадагаскар, где не было поисково-спасательных средств США (5 кораблей и 47 самолётов, выделенных для спасения астронавтов, были сосредоточены только в Тихом океане). Полёт по такой траектории был нежелателен ещё и потому, что ресурсы лунного модуля, по расчётам, заканчивались за несколько часов до вхождения командного модуля в атмосферу Земли. Поэтому центр управления полётом приступил к осуществлению пятого сценария спасения. Были рассчитаны параметры коррекции «PC+2», предназначенной для повышения перелётной скорости
В Центре управления полётом не были уверены в точности настройки инерциальной гироскопической платформы лунного модуля. В силу кратковременности работы двигателя при второй коррекции возможная ошибка не могла привести к значительному отклонению от расчётной траектории, однако перед гораздо более длительной коррекцией PC+2 следовало убедиться в правильности ориентации корабля.[53] Экспериментировавшим на симуляторе инженерам так и не удалось найти такую его ориентацию, при которой «ложные звёзды» ушли бы из поля зрения и позволили откалибровать платформу.[54] За неимением лучшего варианта было решено начать с предположения, что текущая калибровка платформы является правильной, и получить его подтверждение при помощи Солнца.[55] В 73:32 полётного времени компьютеру лунного модуля была отдана команда сориентировать корабль так, чтобы в навигационный телескоп был виден правый верхний лимб светила. В 73:47 отработка команды завершилась, и Хейз, надев на телескоп светофильтр, убедился, что перекрестие прибора действительно указывает (с незначительным отклонением) на ожидаемую точку.
|
|
Alexxey ( Слушатель ) |
| 13 апр 2020 14:28:41 |
В чём смысл копипасты сюда статей википедии? Тем более, что в них как правило встречаются ошибки и неточности.
|
|
Пикейный жилет ( Слушатель ) |
| 13 апр 2020 16:08:15 |
Цитата: Alexxey от 13.04.2020 14:28:41
Просто отметить дату. Как воспоминание о юбилее события. И для тех, кто не читал. Можно и другие источники. Если у тебя есть что интересное давай. Я не против.
|
|
Alexxey ( Слушатель ) |
| 13 апр 2020 16:25:26 |
Источники известные: отчёты по экспедиции и по результатам разбора аварии. Мемуары и вики-статьи тоже можно, с известными оговорками, просто в чём смысл копипастить их сюда целиком? Во-первых, то же самое можно прочитать просто по ссылке на статью в вики, а во-вторых — если в вики ляпы и неточности хотя бы имеют шанс со временем исправляться (например, в той же статье про А-13 как минимум один точно был исправлен на моей памяти), то копия статьи здесь так и останется с ошибками.