Антон Первушин - Битва за Луну. Правда и ложь о лунной гонке
Вторая ступень "S-2" разработки фирмы "North American Rockwell" состояла из переднего переходника, топливного отсека, подмоторной рамы с задней юбки, теплозащитного экрана и заднего переходника. Конструкция "S-2" превосходила по эффективности (отношению произведения массы топлива и внутреннего давления к толщине стенки баков) скорлупу куриного яйца! Топливный отсек разделялся многослойной перегородкой на баки горючего (жидкий водород) и окислителя (жидкий кислород). К внешней поверхности отсека приклеивался слой теплоизоляции из фенольных сот с пенистым заполнителем, закрытый нейлоном и майларовой пленкой. Ступень имела пять двигателей "J-2" (один неподвижный в центре, периферийные в кардановом подвесе).
В качестве третьей ступени использовалась ракета "S-IVB" с водородно-кислородным двигателем "J-2". За исключением переходника, она не имела принципиальных отличий от ступени "Saturn IВ".
9 ноября 1967 года состоялся первый запуск трехступенчатой ракеты "Saturn V" с беспилотным кораблем "Apollo 4" (командно-служебный модуль и габаритновесовой макет лунного корабля). От оглушительного рева в 5 км от стартового комплекса рухнула крыша павильона одной из местных телекомпаний. Воздушную ударную волну при работе первой ступени зарегистрировала геологическая обсерватория Ламон-Доэрти в Палисейдсе, находящемся в штате Нью-Йорк, в 1770 км от места старта!
Все три ступени отработали нормально. Масса в 126 т, выведенная на орбиту высотой 185 км, была рекордной. После двухвиткового полета двигатель ступени был запущен вновь, и за 5 минут 25 секунд поднял апогей до 18 092 км. Командно-служебный модуль отделился и провел коррекцию с помощью собственного двигателя. На нисходящей ветви орбиты двигатель снова был включен, и модуль начал вход в атмосферу со скоростью 11,1 км/с, имитируя условия возвращения из лунной экспедиции. Приводнение состоялось в 960 км от Гавайских островов через 8 часов 37 минут после старта.
Беспилотный лунный модуль "Apollo LM-1" отправился в космос лишь через год после пожара на "Apollo 1", 22 января 1968 года, на носителе "Saturn 1В". Запуск получил обозначение "Apollo 5". На третьем витке операторы попытались, имитируя сход с окололунной орбиты, включить двигатель посадочной ступени. Однако, проработав всего четыре секунды, он отключился из-за программной ошибки. Пришлось перейти на резервный план полета. Еще дважды включался двигатель посадочной ступени и дважды — взлетной, причем было опробовано аварийное разделение ступеней, необходимое при отказе от посадки на Луну.
4 апреля 1968 года стартовала ракета "Saturn V" с беспилотным кораблем и макетом лунного модуля. На этот раз новый сверхтяжелый носитель показал свой нрав и свою феноменальную живучесть. При работе первой ступени продольные колебания превысили допустимый уровень. Тяга двигателя № 2 второй ступени упала, и он отключился, а через секунду выключился исправный соседний двигатель № 3. "Saturn" должен был потерять устойчивость и погибнуть, но он продолжал лететь!
Система управления продлила работу трех оставшихся двигателей на 58 секунд, а двигателя третьей ступени на 29 секунд — и "вытащила" "Apollo 6" на орбиту. Однако та же самая неисправность системы зажигания, из-за которой отказали двигатели второй ступени, присутствовала и на третьей. Попытки его включения на третьем витке с целью подъема апогея до расчетной высоты 516 700 км оказались безуспешными. "Apollo 6" вернулся на Землю со скоростью 9,99 км/с вместо 11,1 км/с.
Хотя испытание и нельзя было назвать идеальным, 27 апреля директор НАСА Джеймс Эдвин Уэбб (1906–1992) распорядился отменить планировавшийся третий беспилотный пуск "Saturn V" и готовить ракету к пилотируемому полету. Его решение до сих пор вызывает споры, но риск был оправдан, ведь система доказала, что может работать даже в аварийной ситуации. Кроме того, Джеймс Уэбб имел доступ к секретным разведывательным донесениям ЦРУ, в том числе к спутниковым снимкам советских космических объектов. Поэтому он знал о существовании огромной ракеты "Н-1" и о том, когда ее вывозили на старт. Очевидно, именно эти сведения заставляли Уэбба спешить, отменяя запланированные пуски.
Вообще же мероприятия, предпринимаемые советскими конструкторами в рамках лунной программы, оказывали значительное влияние на развитие "Apollo" — американцы очень боялись в очередной раз опоздать и остаться вторыми. Так, в списке миссий, подготовленном Отделением управления полетом в Хьюстоне, значилась миссия "Е", предусматривающая вывод связки командного и лунного модулей на вытянутую орбиту с апогеем порядка 6400 км — тем самым имитировался старт всего комплекса с околоземной орбиты к Луне и возвращение с высокой скоростью. Но в начале августа 1968 года менеджер отдела корабля "Apollo" в Хьюстоне Джордж Майкл Лоу (1926–1984) предложил отказаться от миссии "Е" и вместо этого вывести "Apollo" без лунного модуля на орбиту вокруг Луны. Проблема была в том, что подготовка лунного модуля LM-3 сильно отставала от графика, и вместо октября 1968 года его запуск мог состояться не раньше января 1969 года. А это значило, что откладываются и все остальные полеты, включая первую лунную экспедицию. Для полета, который предлагал Лоу, лунный модуль был не нужен, и его можно было провести без срыва графика. Многие высшие менеджеры НАСА приняли идею "на ура", однако Джеймс Уэбб поначалу воспротивился. С большим трудом его убедили разрешить проработку идеи Лоу, сохраняя ее в тайне.
Дальше события разворачивались с калейдоскопической быстротой. В ночь на 15 сентября 1968 года в СССР был запущен в облет Луны беспилотный корабль "Л-1" под именем "Зонд-5". 21 сентября он успешно приводнился в Индийском океане, а 23 сентября НАСА сделало осторожное, но сенсационное заявление: уже в первом пилотируемом полете на ракете "Saturn V" корабль " Apollo 8" может быть выведен на орбиту вокруг Луны.
Однако перед тем требовалось совершить хотя бы один пилотируемый полет на околоземную орбиту.
11 октября 1968 года с мыса Канаверал ракетой "Saturn IВ" был запущен корабль "Apollo 7". На его борту находились астронавты Уолтер Марти Ширра-младший (1923–2007), Донн Фултон Эйзел (1930–1987) и Ронни Уолтер Каннингем (р. 1932). Основной целью первого пилотируемого полета программы "Apollo" были комплексные испытания командного модуля "Block II CSM" ("CSM-101").
Через 10 минут 27 секунд после старта вторая ступень с кораблем вышла на орбиту с высотой 282 км в апогее. С помощью двигателей корабля астронавты осуществили несколько поворотов связки "ступень-корабль". После отделения они имитировали перестроение отсеков, сближаясь с отброшенной ступенью. 22 октября 1968 года корабль вернулся на Землю, пробыв в космосе 10 суток 20 часов.
Успех миссии "Apollo 7" в октябре придал американцам уверенности в своих силах, а полет Георгия Тимофеевича Берегового (1921–1995) на "Союзе-3" 26 октября и запуск "Зонда-6" 10 ноября вновь заставили опасаться утраты приоритета.
12 ноября, когда "Зонд-6" еще только подлетал к своей цели, НАСА объявило окончательное решение: 21 декабря "Apollo 8" будет запущен к Луне. По злой иронии судьбы спускаемый аппарат "Зонда-6" через несколько дней разбился при посадке…
КОРАБЛЬ "APOLLO"К моменту первого лунного полета вид и устройство пилотируемых космических кораблей серии "Apollo" окончательно определился.
Командно-служебный модуль CSM, иногда называемый "основным блоком корабля", и лунный модуль LM запускаются в космос ракетой-носителем "Saturn V".
Третья ступень носителя вместе с космическим кораблем "Apollo" выходит на низкую околоземную орбиту и за счет повторного включения своего двигателя переходит на траекторию полета к Луне.
На старте последовательность расположения отсеков корабля определена выбранной схемой аварийного спасения. Над кораблем на ферме находится двигательная установка системы аварийного спасения. Далее стоит командно-служебный модуль, а в переходнике между ним и третьей ступенью находится лунный модуль. Общая высота этой конструкции составляет 25 м.
На траектории перелета к Луне основной блок отделяется от ракеты-носителя, разворачивается на 180° и стыкуется к лунному модулю, после чего выводит его из переходника. Затем "Apollo" уходит от третьей ступени и летит самостоятельно, проводя при необходимости несколько коррекций.
Торможением с помощью маршевого двигателя служебного модуля комплекс выводится на начальную окололунную орбиту высотой в периселении 111 км и в апоселении 315 км, а затем — на близкую к круговой орбиту высотой 100 х 120 км. На ней лунный модуль с двумя астронавтами отделяется от основного блока. Третий астронавт остается в командном модуле на окололунной орбите.
Лунный корабль переходит на эллиптическую орбиту с минимальной высотой примерно 15 км, и в районе перицентра выполняет сход с орбиты и торможение на реактивной тяге. С высоты около 900 м астронавты визуально выбирают место посадки и выполняют прилунение.
