Пилотируемые полеты на Луну - Иван Шунейко

6. Навигация на орбите ИСЛ и изучение влияния на траекторию аномалий гравитационного поля Луны. По опыту полета Apollo-8 ошибки прогнозирования на борту параметров траектории настолько велики, что было принято решение орбиту ИСЛ Apollo-10 наклонить на 1,2°, сделав ее аналогичной орбите Apollo-11 и с помощью наземной сети слежения за Apollo-10 уточнить влияние аномалий гравитационного поля, чтобы можно было внести соответствующие коррективы при полете Apollo-11.

Общая продолжительность полета по программе 192 ч 05 мин.

Номинальная программа вывода корабля Apollo-10 на орбиту ожидания дана в табл. 19. Полет корабля Apollo-10 на Луну и возвращение на Землю представлены в табл. 20.

Ракета-носитель Saturn V с кораблем Apollo-10 стартовала в расчетный момент времени 18 мая 1969 г. в 16 ч 49 мин по Гринвичу с азимутом 72°. На геоцентрическую орбиту ожидания высотой в апогее 190 км, высотой в перигее 185 км и наклоном к экватору 32,5° S-IVB и Apollo вышли на 0,3 сек позже расчетного времени.

На участке выведения во время работы ЖРД J-2 ступени S-IVB наблюдались колебания с частотой 17…19 гц и амплитудой, достигавшей ±0,25 g; колебания начались в To +624 сек. Наложение ВЧ-колебаний на низкочастотные наблюдались и во время работы ЖРД J-2 на этапе вывода на траекторию полета к Луне.

Таблица 19

Последующий анализ телеметрической информации показал, что через 4 мин 31 сек после включения ЖРД J-2 ступени S-IVB и до конца работы имели место колебания с частотой 15…16 гц и амплитудой ±0,1 g, было высказано предположение, что амплитуда колебаний могла быть усилена креслами космонавтов в 2 раза.

Через полтора оборота по орбите ожидания вторично был запущен ЖРД J-2 ступени S-IVB, скорость возросла до 10 873,55 м/ceh. и в 19 ч 23 мин по Гринвичу (T0 +2 ч 33 мин 26 сек) над Австралией Apollo-10 вышел на траекторию полета к Луне (рис 42.7).

Это траектория свободного возвращения; после 149 ч 49 мин полета по ней корабль может произвести посадку в океане в точке с координатами 24,9° ю. ш , 84,3° в. д.

Через 25 мин после выхода на траекторию полета к Луне, на расстоянии 3000 км от Земли Д Янг управляя основным блоком, произвел перестроение и стыковку основного блока с лунным кораблем. После стыковки переходной туннель был заполнен кислородом из расходного бака командного отсека. Во время этой операции струя кислорода разрушила облицовку теплозащитной стекловаты. Частички стекловаты разлетелись, проникли в командный отсек и лунный корабль и доставили астронавтам много неприятностей.

Рис. 42.7 Схема полета корабля Apollo-10

Рис. 42.8 Перестроение отсеков корабля Apollo-10 на траектории полета к Луне (НПкЛ – начало полета к Луне)

Корабль Apollo-10 отделился от S-IVB со скоростью 0,3 м/сек, сообщенной четырьмя пружинами, установленными в точках крепления лунного корабля к переходнику (рис. 42.8).

После слива остатков жидкого топлива через камеру ЖРД J-2 ступень S-IVB получила приращение скорости около 38 м/сек, отошла от Apollo-10, и в момент времени To +78 ч 50 мин, пройдя мимо задней кромки лунного диска на расстоянии 3150 км, вышла на орбиту вокруг Солнца.

Вывод на траекторию перелета к Луне оказался настолько точным, что вместо четырех запланированных коррекций была сделана лишь одна. В момент времени To +26 ч 32 мин 56 сек, когда корабль находился на расстоянии около 200 000 км от Земли, был включен на 7 сек ЖРД служебного отсека и скорость увеличилась на 14,9 м/сек.

Движение по траектории свободного возвращения без коррекции обеспечивало облет Луны на минимальном расстоянии 536 км от ее поверхности; в результате коррекции высота в перицентре траектории облета уменьшилась до 112,5 км.Вектор корректирующего импульса был направлен под углом 6° к плоскости траектории полета и был обеспечен переход корабля на селеноцентрическую орбиту с заданным наклоном к экватору.

Однако отказ от выполнения трех коррекций привел к сдвигу всех операций на орбите ИСЛ на 10 мин позже расчетного времени, но это не оказало большого влияния на выполнение задачи полета.

Для стабилизации теплового режима при непрерывном освещении Солнцем корабль медленно вращался вокруг продольной оси.

21 мая в 20 ч 45 мин по Гринвичу (То +75 ч 56 мин), когда корабль находился за Луной, был включен ЖРД служебного отсека для выхода на орбиту ИСЛ. Двигатель проработал на 2 сек больше расчетного времени и уменьшение скорости было больше расчетного на 1,8 м/сек; вес корабля до включения ЖРД был 42 311 кг, после выключения 31 522 кг.ApolLo-10 перешел на начальную орбиту ИСЛ с высотой в апоселении 313 км и в периселении 109 км.

После двух витков по начальной орбите 22 мая в 1 ч11 мин, по Гринвичу, когда корабль находился за Луной, был вторично включен ЖРД на 14 сек, скорость уменьшилась на 42,2 м/сек и корабль был переведен на орбиту, близкую к круговой, с высотой в апоселении 113,8 км и в периселении 108,5 км. После этого включения ЖРД вес Apollo-10 стал 31 003 кг.

Корабль Apollo-10 находился на орбите ИСЛ 61 ч 40 мин. лунный корабль спускался до высоты 14,8 км над поверхностью Луны, астронавты провели встречу и стыковку лунного корабля и основного блока, экипаж произвел обширные наблюдения ориентиров на поверхности Луны.

В ходе подготовки лунного корабля к самостоятельному полету возникли неисправности. Сразу же после перехода Т. Стаффорда и Ю. Сернана в кабину лунного корабля перед расстыковкой было необходимо стравить давление из переходного туннеля-шлюза, но клапан сброса давления не сработал (по-видимому он был забит частицами стекловаты, а резкий перепад давления при расстыковке мог привести к повреждению стыковочного узла). Поэтому, по рекомендации с Земли была разгерметизирована кабина лунного корабля и давление из шлюза стравливалось через кабину. Нарушение работы клапана затруднило проверку герметичности люков туннеля-шлюза, которая была проведена не по программе эксперимента, а путем разгерметизации кабины командного отсека и лунного корабля.

После обнаружилось, что в результате проверки работы РСУ лунного корабля произошло смещение стыковочного кольца командного отсека относительно приемного конуса лунного корабля на 3°. В результате этого из-за углового рассогласования ввод данных из системы управления командного отсека в основную и аварийную системы лунного корабля было решено произвести после расстыковки. Кроме того, были прекращены дальнейшие испытания РСУ чтобы не произошло смещения элементов стыковочного узла, превышающего предельную величину 6°.

22 мая в 19 ч 11 мин по Гринвичу (T0 +98 ч 22 мин) была произведена расстыковка основного блока и лунного корабля (рис. 42.9).

Дальше началось самостоятельное маневрирование лунного корабля. В 20 ч 35 мин по Гринвичу (T0 +99 ч 46 мин) астронавты включили ЖРД посадочной ступени лунного корабля, он проработал 15 сек на тяге, равной 10% максимальной, и 12,4 сек на тяге, равной 40% максимальной; торможение скорости соответствовало расчетному, а расход топлива соответствовал заданному с точностью до 0,1%; лунный корабль перешел на эллиптическую траекторию снижения с высотой в апоселении 113,2 км и высотой над поверхностью Луны в периселении 14,3 км. Угловое расстояние от точки периселения до места посадки № 2 составляло 15°. Д. Янг вел наблюдения за снижающимся кораблем до 23 км.

Рис. 42.9. Маневр расстыковки лунного корабля от основного блока Apollo-10

Вблизи периселения были проведены испытания посадочного радиолокатора; в течение 6 мин астронавты вели наблюдения и исследования места посадки № 2 и подходов к нему; лунный корабль двигался со скоростью 1650 м/сек (рис. 42.10, 42.11). Селеноцентрическая орбита лунного корабля оказалась сильно возмущенной аномалиями гравитационного поля Луны; применявшиеся модели гравитационного поля не давали точного описания аномалий, поэтому лунный корабль не прошел над местом посадки № 2, как планировалось, а отклонился в южном направлении на 6…8 км.

Последующий анализ показал, что возмущения орбиты были весьма существенными, каждый час полета наклон орбиты к экватору уменьшался на 0,01°. Впоследствии Т. Стаффорд рассказывал о своих наблюдениях места посадки № 2; он считал, что вокруг и на подходе к месту посадки поверхность Луны менее пересеченная, чем это представлялось на снимках АМС Lunar Orbiter, однако для посадки пригодно только 25…30% площади. Т. Стаффорд считал, что посадка возможна, если лунный корабль будет иметь достаточно топлива для горизонтального полета на небольшой высоте над поверхностью Луны с целью выбора под-ходящего места посадки, а также топлива для висения над выбранным местом для его оценки (рис. 42.11).