Аполлон-13

Лого місії «Аполлон-13»

«Аполлон-13» — пілотований космічний корабель. Єдиний з серії космічних кораблів Аполлон, на якому мала місце серйозна аварія під час польоту на Місяць. Попередній політ за програмою Аполлон-12. Наступний політ Аполлон-14.

Ракета-носій — Сатурн-5 SA-508
Маса: командний модуль 28 945 кг. Місячний модуль 15 235 кг.

Екіпаж

Екіпаж «Аполлона-13», зліва на право: Джеймс Ловелл, Джон Суайгерт, Фред Хейз.

• Командир — Ловелл Джеймс Артур молодший (Lovell James Arthur, Jr.)
• Пілот командного модуля — Суайгерт Джон Леонард молодший (Swigert John Leonard, Jr.)
• Пілот місячного модуля — Хейз Фред Уоллес молодший (Haise Fred Wallace, Jr.)

Позивний екіпажу — Водолій.

Дані про дублюючий та резервний екіпажі наведені в [1]

Опис польоту

Метою польоту «Аполлона-13», як і двох попередніх кораблів серії «Аполлон» — Аполлон-11 і Аполлон-12, була висадка людей на поверхню Місяця і проведення наукових досліджень.

Загальна тривалість польоту корабля — 5 днів 22 години 54 хвилини 41 секунда

Графік польоту (часова лінійка) наведений у http://space.kursknet.ru/cosmos/russian/machines/ap13.sht

Старт

Старт корабля успішно відбувся 11 квітня 1970 р. в 19 годин 13 хв. за Грінвічем з космодрому на мисі Канаверал. Стартовий майданчик — Космічний центр Кеннеді комплекс 39А, Флорида. За стартом корабля з космодрому і навколишньої місцевості спостерігали понад 100 тис. чол. Перші двоє діб польоту «Аполлона-13» минули без особливих подій.

Аварія

Пошкоджений службовий модуль «Аполлону 13», сфотографований з командного модуля після аварійного роз'єднання

Місячний модуль «Акваріус», який виконував функцію рятувальної шлюпки, був роз'єднаний від командного модуля при наближенні до Землі

Файл:Reenter a13.gif

Службовий та місячний модулі «Аполлону 13» входять у атмосферу

Інтер'єр місячного модуля — «поштова скринька» з каністрами з гідроксидом літію (розроблені для зменшення накопичування вуглекислого газу) призначені для системи життєзабезпечення командного модуля. Зміна була необхідною тому, що каністри місячного модуля були замалі для зменшення концентрації вуглекислого газу, виробленого трьома особами

На третю добу польоту, 14 квітня 1970 р. в 3 години 7 хвилин 53 секунди, коли корабель уже пролетів 330 тис. км., на кораблі відбувся вибух кисневого балона і вихід з ладу двох з трьох батарей паливних елементів, які забезпечували електрику у відсіку екіпажу командного модуля («Одісей»). Джеймс Ловелл рапортував у Х'юстон про подію і відмітив, що з відсіку двигуна витікає газ, імовірно кисень, і створює імпульс, який відхиляє апарат. В результаті цієї аварії висадка на Місяць стала неможливою, а життя самого екіпажу виявилося під загрозою.

В Центрі управління польотом було створено штаб з керівництва рятувальної операції. «Аполлон-13» продовжував політ до Місяця по вільній орбіті, оскільки тільки після обльоту Місяця міг лягти на зворотний курс — до Землі. Також було встановлено, що не можна включати головний маршовий двигун — він міг бути пошкоджений і вибухнути при спробі запуску. Ракетний двигун місячного корабля не був спроектований для тривалої роботи, для зупинки, розвороту та розгону корабля. Після аварії командний модуль екіпажу корабля «Аполлон-13» було відключено з метою економії енергії, необхідної при посадці на Землю. Було прийняте рішення використати ресурси місячного корабля («Водолій» — посадочної і злітної ступенів) — за розрахунками при економії їх ресурсів повинно було вистачити для повернення на Землю.

Перше коригування траєкторії

14 квітня о 8 годині 42 хв. 43 секунди двигун посадкової ступені місячного модуля було увімкнуто на 34 секунди для першої корекції траєкторії. Однак, цієї корекції виявилося не досить. Розрахунки показали, що апарат вийде на траєкторію, яка закінчиться посадкою в Індійському океані поблизу о. Мадагаскар, де у США не було пошуково-рятувальних засобів (це 5 кораблів і 47 літаків, які були зосереджені у Тихому океані та в північній частині Атлантики). Політ за такою траєкторією був неоптимальним, так як забирав більше часу і ресурсів місячного модуля могло не вистачити.

Друге коригування траєкторії

Центром управління польотом 15 квітня, в 2 години 40 хв. 31 секунду (за Грінвічем), була подана команда на включення двигуна на 4 хв. 23 секунди. Корегування було успішним, але уточнені розрахунки показали, що корабель пройде повз Землі на відстані бл. 165 км і вийде на нову орбіту з апогеєм декілька сотень тис. км. Політ по ній зайняв би багато часу і астронавти могли загинути. Необхідна була ще одна корекція траєкторії корабля.

Кризи систем життєзабезпечення

• О 5 годині 30 хвилин вміст вуглекислого газу в атмосфері місячної кабіни підвищився до небезпечної для екіпажу межі. Патрони поглинання вуглекислого газу не були розраховані на таку тривалу роботу. Було прийняте рішення підключити інші поглиначі — розташовані у відсіку екіпажу командного модуля. Але вентилятор, направлений на ці поглиначі включити не було можливості внаслідок малих запасів енергії. Центр прораховував інші варіанти, експериментував. Нарешті вихід знайшли. Астронавти від'єднали від своїх скафандрів два шланга. Один з них провели від вентиляторів у місячній кабіні до виходу поглинача у відсіку екіпажу, а другий — від виходу поглинача у місячний відсік. Кріплення — клейка стрічка. Це дало позитивний ефект — вміст вуглекислого газу швидко зменшився і досяг прийнятного рівня.

• О 23 годині 10 хвилин перегрілася одна з хімічних батарей. На Землі змоделювали ситуацію — тривога виявилася зайвою — батарея працювала нормально, з ладу вийшов термодатчик.

• Газ, який витікав з відсіку двигуна, закручував корабель і ускладнював наведення на Землю антени. Зв'язок з кораблем різко погіршився. За командою керівництва НАСА, було включено американський радіотелескоп, розташований в Паркса (Австралія).
• 16 квітня, незадовго до третьої корекції траєкторії, підвищився тиск у одному з балонів з гелієм. В результаті спрацював запобіжний клапан, і газ, що витікав, став закручувати корабель з досить великою швидкістю. Це обертання ускладнювало корекцію траєкторії.

• Недостача енергії на борту привела до порушень теплового режиму. Оскільки обігрівачі вмикати не було можливості (брак енергії), температура в кабіні почала падати і досягла 11 °C. Екіпаж почав мерзнути. Астронавтам здавалося, що в кабіні ще холодніше, ніж 11 °C — вони передали на Землю, що температура на кораблі всього 2—4 °С.

Третє коригування траєкторії

16 квітня о 4 годині 31 хвилині 28 секунд двигун місячного модуля було включено ще на 14 секунд — проведена третя корекція траєкторії. Однак, вимірювання показали, що кут входу апарата в атмосферу Землі не оптимальний, хоча й припустимий. Необхідна була ще одна, четверта корекція. На цей раз Центр управління польотом прийняв рішення скористатися двигуном системи орієнтації місячного модуля, з допомогою яких можна було дещо змінювати кут входу корабля в атмосферу.

Четверта корекція була проведена 17 квітня о 12 годині 52 хвилині 51 секунді і пройшла успішно. Двигуни орієнтації працювали 22 секунди.

За цей час на Землі інженери розробили спосіб одержання джерела енергії для запуску в дію бортового комп'ютера і всіх систем спускового модуля корабля (або командного відсіку). Для цього використали як джерело електроенергії ступені місячного корабля. Перед спуском місячний модуль відстикували.

На кораблях Аполлон, як і на проекті корабля Кліпер немає набагато безпечнішої, але менш потужної енергосистеми на сонячних елементах (вона є на кораблі Союз).

Відстикування відсіку двигуна (сервісний модуль)

Ця рядова операція в штатних умовах ускладнилася в умовах, що склалися.

По-перше, було побоювання, що могли бути пошкоджені піротехнічні пристрої, які слугували для розриву зв'язків між відсіком двигуна і відсіком екіпажа.

По-друге, відсік двигуна після його відокремлення відводився з допомогою допоміжних двигунів, якими тепер не можна було скористатися.

По-третє, звільнений від відсіку двигуна корабель являв собою нерозраховувану зв'язку відсіку екіпажа з місячною кабіною, міг виявитися динамічно нестійкою системою, стабілізація якої могла викликати додаткові серйозні труднощі.

Четверте коригування траєкторії

Після відпрацювання на Землі різних варіантів було прийняте рішення розвернути корабель на 45 градусів по відношенню до напрямку руху корабля. Потім з допомогою двигунів системи орієнтації місячного модуля дати імпульс по осі корабля так, щоб він почав рухатися вперед відсіком двигуна. Після цього необхідно було здійснити підривання піротехнічних пристроїв і за допомогою системи орієнтації корабля надати йому імпульс в протилежному напрямку. Корабель і відсік двигуна в результаті розійдуться у різні боки. Не зважаючи на складність процедури, о 13 годині 14 хвилин 48 секунд відсік двигуна успішно відокремлено від корабля.

О 13 годині 28 хвилин після відведення відсіку астронавти одержали можливість роздивитися його та сфотографувати. Картина була жахливою — ціла панель корпуса довжиною близько 4 м і шириною 1,5 м була вирвана вибухом, пошкоджене сопло маршового двигуна. Службовий відсік було повністю виведено з ладу вибухом. Жилий відсік корабля не постраждав.

Відокремлення місячної кабіни

Наступна операція — відокремлення місячної кабіни від відсіку екіпажу. Ця процедура була нештатною. Але виконана вона була успішно за схемою, аналогічною відокремленню відсіка двигуна о 16 годині 43 хвилини. На цей момент в кабіні залишалося 20 кг води і 15 кг кисню. На період посадки ряд країн, в тому числі СРСР, Англія і Франція, оголосили радіомовчання на робочих частотах екіпажу.

Приводнення

Команда «Аполлону-13» на палубі авіаносця Іводзіма після приводнення

Радість в центрі керування польотами

Успішне приводнення

Командний модуль піднятий на палубу авіаносця

17 квітня о 17 годині 53 хвилини 45 секунд відсік екіпажу «Аполлона-13» увійшов у атмосферу, а о 18 годині 07 хвилин 41 секунду успішно приводнився за 7,5 км від авіаносця «Іводзіма». Всі члени екіпажу почувалися пристойно і відправлені літаком в Гонолулу на Гавайські острови. Астронавти і наземні служби Х'юстона за виявлені мужність та виключно високопрофесійну роботу були нагороджені найвищою громадянською нагородою США — «Медаллю свободи».

Окремі результати польоту

Політ «Аполлона-13» продемонстрував труднощі і небезпеки космічної експедиції і цим ще збільшив значення кораблів «Аполлон-11» і «Аполлон-12».

Успішне завершення польоту «Аполлон-13» розцінили як непересічний успіх, який продемонстрував адаптаційні можливості кораблів Аполлон, ефективність наземних служб у аварійній ситуації, високу кваліфікацію екіпажу і центру управління польотом. У зв'язку з необхідністю модифікації кораблів Аполлон старт корабля «Аполлон-14» було відкладено на 5 місяців.

З метою убезпечення астронавтів від захворювань було вирішено зробити жорсткішими умови часткового карантину для астронавтів перед польотом.

Результати розслідування аварії

За висновками спеціальної комісії, яка розслідувала аварію, до неї призвела така послідовність подій.

У 1962 р. головною для командного модуля кораблів серії Аполлон фірмою North American Aviation (пізніше — North American Rockwell) при зміні технічного завдання на виготовлення кисневих бачків для відсіку двигуна, виданого субпідряднику фірмі Beech Aircraft, не була передбачена модифікація термостатів, спершу розрахованих на напругу 28 вольт, під стандартну для наземного обладнання стартового комплексу напругу в 65 вольт. Ця невідповідність не була помічена ні спеціалістами обох фірм, ні NASA.

У жовтні 1968 р. кисневий бачок номер 2 для двигунового відсіку корабля «Аполлон-13» на заводі фірми North American Rockwell впустили з невеликої висоти (приблизно 5 см.). При цьому очевидно було пошкоджено продувний штуцер. Цей факт не було доведено до осіб, які відповідали за передстартову підготовку корабля.

27 березня 1970 р., за два тижні до старту, під час репетиції запуску, в бачки було залито рідкий кисень. Після випробовувань рідкий кисень було витіснено з бачків стиснутим повітрям, яке подавалося через продувний штуцер. З бачка номер 2, внаслідок пошкодження, витіснити кисень не вдалося. Тоді вирішили включити нагрівачі в бачку — для того, щоб газифікувати кисень, а газ стравити з бачка. До нагрівачів підвели струм напругою 65 вольт. Після досягнення певної температури при роз'єднанні контактів між ними виникла електрична дуга, яка викликала зварювання контактів, замкнувши їх. Термостати припинили виконувати свою роль і температура в бачку (про що оператори не підозрювали) досягла величини, при якій ізоляція відшарувалася з проводів, що вели до вентиляторів, які перемішували кисень у бачку.

На 3 добу польоту корабля «Аполлон-13» при включенні вентиляторів відбулося коротке замикання оголених проводів, від іскри в кисневій атмосфері загорілася тефлонова ізоляція бачка. Полум'я по ізоляції досягло головної частини бачка, де в нього входить жгут проводів. Загорілась ізоляція цих проводів, у результаті цього було пропалено отвір, куди і почав під високим тиском витікати рідкий кисень. Газ зірвав панель відділення 4 відсіку двигуна і пошкодив кисневий бачок номер один.

Витрати на модифікацію корабля «Аполлон-14» з метою попередження подібної аварії склали близько 15 млн доларів США.

«Х'юстон, у нас проблема...»

Х'юстон, у нас проблема (англ. Houston we have a problem) — Початкове повідомлення про проблему, яка загрожувала життю астронавтів місії Аполлона 13, в наш час повідомлення про помилку (несправність) в гумористичному світлі.

Майже ця фраза була використана для передачі на землю повідомлення про несправність.

Swigert: Okay, Houston, we've had a problem here.
Duke: This is Houston. Say again please.
Lovell: Houston, we've had a problem. We've had a main B bus undervolt.

Фраза була використана пізніше слоганом фільму «Apollo 13». Ця фраза фільму найбільше запам'яталася глядачам, попри те, що вона була трохи змінена.

Uh, this is Houston. Uh, say again, please?
Houston, we have a problem. We have a main bus B undervolt.

Фраза пізніше неодноразово зустрічалася в пресі та на телебаченні, зайняла 50-те місце за популярністю фраз з американських кінофільмів.

Див. також

• Космічна програма «Аполлон»
• Аполлон (космічний корабель)
• Фільм про ці події

Посилання

• Звіт NASA (англ.)
• Сторінка польоту на сайті NASA (англ.)
• Невдачу з списку можливостей виключити! (стаття для «Новостей космонавтики») (рос.)

Інтернет-ресурси

• Apollo 13 entry in Encyclopedia Astronautica
• NASA NSSDC Master Catalog
• APOLLO BY THE NUMBERS: A Statistical Reference by Richard W. Orloff (NASA)
• The Apollo Spacecraft: A Chronology
• Apollo Program Summary Report
• Apollo 13 Characteristics — SP-4012 NASA HISTORICAL DATA BOOK
• Original Apollo 13 Lunar Exploration and Photography Summary Plan (PDF), February 1970
• Apollo 13 Spacecraft Incident Investigation, (PDF) NASA June 1970
• Report of Apollo 13 Review Board, (PDF) NASA June 1970
• Apollo 13 Technical Air-to-Ground Voice Transcription, April 1970, 765 pages (PDF, 20.4 MB) (Swigert/Lovell call in the problems on page 167.)
• Apollo 13, We Have a Solution: Rather than hurried improvisation, saving the crew of Apollo 13 took years of preparation
• Houston, We've Had a Problem Audio of the Apollo 13 mission during its first moments of trouble
• Lovell, Jim; Kluger, Jeffrey (1994). Lost Moon: The Perilous Voyage of Apollo 13. Houghton Mifflin. ISBN 0-395-67029-2.
• Lattimer, Dick (1985). All We Did was Fly to the Moon. Whispering Eagle Press. ISBN 0-9611228-0-3.
• NASA film on the Apollo 13 mission, downloadable from archive.org (The Internet Archive)
• Summary of mission, NASA website
• Excerpts from the Apollo 13 Transcript
• «Man, Moment, Machine» Apollo 13: Triumph on the Dark Side a 2006 documentary on The History Channel