На пороге 1968–69 гг. человечество наблюдало поистине фантастические события. Всего за год США и СССР произвели 11 запусков новых космических кораблей (КК): шесть беспилотных (Apollo 5 и -6, «Зонд-4», -5 и -6, «Союз-2») и пять пилотируемых (Apollo 7 и -8, «Союз-3», -4 и -5). А еще через два месяца готовились «главные смотрины» лунной программы США – испытания комплекса Apollo на околоземной орбите.
     Множество людей по обе стороны океана уже не сомневались: ученым и конструкторам известно все, и скоро на Луну будут летать по профсоюзным путевкам, ведь астронавты – всего лишь счастливые избранники судьбы, которым повезло отправиться в «увлекательные космические прогулки». Пропаганда в обеих странах не скупилась на похвалы героям космоса и смелые прогнозы на будущее. В действительности же все было несколько иначе...

Миссия "Аполлон-9": "Паук" и "Жвачка"

МИССИЯ "АПОЛЛОН-9"

     Инженеры вертолетной фирмы Grumman Aicraft, получив в ноябре 1962 г. контракт на разработку Лунного экспедиционного модуля LEM, ликовали: ракетчики дали «кучу полезного груза» – больше 14 т, а NASA предоставило 0.5 млрд $ – сказочную гору денег всего за каких-то два года работы... Главный разработчик LEM Томас Келли шутил, рассматривая миниатюрную модель модуля: «Жаль, нельзя поручить это дело астронавтам-карликам, сделали бы за два месяца...»
     Однако первые деньги кончились еще на стадии определения окончательной концепции, а в начале динамических испытаний моделей LEM затраты превысили первый миллиард. Стремительно таяли и запасы полезного груза... Первые варианты LEM еще напоминали кабину вертолета, но постепенно ушли пилотские кресла (обошлись системой амортизационных растяжек), прочный корпус, большие выгнутые «блистеры» (достаточно небольших окон, расположенных на уровне глаз стоящих астронавтов), пятая «нога» посадочной ступени, жесткие термоэкраны и т.д.
     Модуль из зализанной «космической игрушки» 50-х с плавными аэродинамическими обводами, не требуемыми в вакууме, превратился в угловатую, ни на что не похожую конструкцию – большой «странный объект» на тонких членистоногих опорах. Астронавты прозвали его «пауком» (или «жуком»).

Модель LM, представленная президенту Дж.Кеннеди

МИССИЯ "АПОЛЛОН-9"

     В окончательном виде LM (букву E убрали «за несерьезность») съел весь резерв, выданный ракетчиками. И началось: все тоньше и меньше – стенки, опоры, трубы, стекла... Пошли замены: металл на пластик, пластик на пленку, пленка на ткань, ткань на сетку, сетка на липучку и т.д. Про конфигурацию БЦВМ один из конструкторов сказал: «Представьте себе носорога после хорошей вечеринки, забравшегося в малолитражку и несущегося в час пик через центр города, в надежде успеть к закрытию зоопарка...»

Том Келли, Джон Гленн и Вернер фон Браун рассматривают макет LM.

МИССИЯ "АПОЛЛОН-9"

     Правда, иногда приходилось отступать: испытатели до сих пор со смехом вспоминают, как астронавты, словно «тарзаны», пытались взобраться в LM по «веревочной» лестнице... Пришлось прикрепить к передней опоре более тяжелый, но жесткий трап. К запуску Apollo 8 пилотируемый образец LM-3 явно не успевал, и Дик Слейтон (Директор операций летных экипажей NASA) предложил командиру экипажа МакДивитту просто слетать вокруг Луны без модуля. Джеймс не поддался искушению. Он подарил великую славу первого полета к Луне Фрэнку Борману, оставив себе не менее важное (с точки зрения программы) дело – готовил к поездке «ужасно скрипучую лунную колесницу».
     Последние два года «команда Груммана» работала над модулем 24 часа в сутки, без выходных и праздников. За квартал до отправки LM-3 на Мыс Т.Келли собрал совещание главных инженеров и начал совершенно серьезно: «Если кто-то скажет, что мы не успеваем, я забираю всю наличность из сейфа и улетаю в Южную Америку...» В гробовой тишине прозвучала чья-то осторожная реплика: «Том, я слышал в это время года в Боливии хорошо...»
     Келли ответил мрачно: «Дела так плохи, что даже шутить уже не могу...»
     Запускаемый с помощью РН Saturn 5 (АS-504) комплекс Apollo 9 массой 42427 кг включал:

     систему аварийного спасения (САС), масса – 4013 кг;
     собственно корабль (Командно-служебный модуль CSM (CSM серии Block II, серийный №104 включал отсек экипажа CM (5625 кг) и двигательный отсек SM (16401 кг) с неполным запасом топлива) + Лунный модуль LM (LM серийный №3 включал посадочную (ПС; 10074 кг) и взлетную (ВС; 4451 кг) ступени)), 36551 кг;
     переходник между РН и CSM – «ангар» LM, 1863 кг.

Модель LM 1962 г. еще с круглым люком выхода

МИССИЯ "АПОЛЛОН-9"

     Комплексные летно-конструкторские испытания (ЛКИ) пилотируемого LM на геоцентрической орбите предусматривали максимально возможную имитацию режимов работы и условий полета с высадкой астронавтов на Луну. Главные операции миссии, намеченной на 3–13 марта 1969 г. (продолжительность – 10 сут 01 час 00 мин 04 сек, 151 виток вокруг Земли):

     перестроение отсеков – отделение CSM от третьей ступени РН, разворот на 180° и стыковка с LM;
     внекорабельная деятельность астронавтов в открытом космосе (ВКД) и имитация аварийного перехода из LM в CM;
     расстыковка LM и CSM, автономный полет LM с удалением от CSM на 175 км, разделение взлетной и посадочной ступеней LM, встреча и стыковка с CSM.

     Особое внимание было уделено испытаниям стыковочного механизма (СтМ), систем навигации и наведения, СЖО, электропитания, автоматического и ручного управления LM. Во время выхода астронавты должны были испытать скафандр с автономной ранцевой системой жизнеобеспечения PLSS и аварийным запасом кислорода, предназначенный для выхода на поверхность Луны. Система PLSS рассчитана на 4 часа, аварийный запас кислорода (30 мин) размещен в двух баллонах на ранце PLSS. Хотя при полете Apollo 9 ВКД планировалась только для пилота LM, командир корабля тоже имел систему PLSS на случай необходимости оказания помощи. Командир экипажа Джеймс МакДивитт сказал перед стартом: «Когда я впервые увидел LM, я подумал, что это шутка. Если мы выполним хотя бы половину задач миссии, это уже будет удача».
     На ВС Лунного модуля был установлен проблесковый огонь (вспышки длительностью 0.02 сек с интервалом 1 сек). По расчетам, его сигналы астронавты CSM могут засечь на расстоянии до 740 км (с использованием секстанта) и до 240 км (невооруженным глазом). На LM имеются также «причальные огни», подобно бортовым огням самолета, – два желтых спереди, белый сзади, красный по левому борту и зеленый по правому. Причальные огни видны из CSM с расстояния 300 м.
     Чтобы успеть к дате запуска, члены экипажа Apollo 9 работали так напряженно, что умудрились простудиться – и запуск отсрочили на три дня. Apollo 9 был запущен 3 марта 1969 г., в 16:00 UTC. В Т+000:10:64 последняя ступень ракеты вывела КК на орбиту высотой 191х192.5 км. Общая масса на орбите составила 134.7 т. В течение двух часов астронавты проверяли бортовые системы и имитировали переход на траекторию полета к Луне. После этого начали готовиться к перестроению отсеков.
     Т+001:45 – стыковочный штырь СтМ выдвинут на полную длину.
     Т+002:30 – исходное положение для перестроения;

МИССИЯ "АПОЛЛОН-9"

Командир корабля – Джеймс МакДивитт (1929 г.р.), Мичиганский университет, полковник ВВС, в отряде астронавтов с 1962 г., опыт полета на Gemini 4; Пилот CSM – Дэвид Скотт (1932 г.р.), образование высшее летное и геологическое, полковник, в отряде астронавтов с 1963 г., опыт полета на Gemini 8; Пилот LM Рассел Швейкарт (1935 г.р.), гражданский, в отряде с 1963 г., доктор астронавтики Массачусеттского технологического института, опыта космических полетов не имел.

МИССИЯ "АПОЛЛОН-9"

     Т+002:43 – CSM отделился от третьей ступени, Скотт мягко отвел корабль, четыре створки переходника отстрелились, обнажив LM на вершине ступени. Отойдя на 15 м, CSM начал разворот на 180°, что удалось не сразу. В течение 15 мин астронавты совершали групповой полет, фотографируя LM. Маневр стыковки и извлечения LM полностью зависел от пилота CM и олицетворял главную ставку программы Apollo на способность астронавтов управлять лунной миссией.
     Скотт был «снайпером»: он медленно повернул CSM, наводя корабль на стыковочную мишень LM, и точно поместил штырь СтМ в стыковочный конус: «Есть захват!» Двенадцать автоматических замков громко защелкнулись. «Есть жесткая стыковка», – подтвердил Скотт.

Экипаж Аpollo 9: Джеймс МакДивитт, Дэвид Скотт и Расселл Швейкарт

МИССИЯ "АПОЛЛОН-9"

     Т+003:02:08 – давление в переходном тоннеле LM–CM выравнено. Скотт открыл верхний люк и пролез в тоннель – убедиться в правильности срабатывания СтМ. Потом LM был выведен из своего «гаража». Если название «Паук» (Spider) «приклеилось» к LM как-то сразу, то «Жвачкой» (Gumdrop) CSM назвали из-за цвета транспортной упаковки, в которой он прибыл на Канаверал.
     Т+003:33 – соединили электрические цепи LM+CSM, Скотт привел в действие механизм отделения от третьей ступени; пружины мягко оттолкнули КК, а двигатели ориентации отвели его на безопасное расстояние. Остатки топлива, слитые через ЖРД третьей ступени, обеспечили увод последней в сторону от корабля. «Она как яркая звезда, исчезающая вдали», – сказал Скотт. Кстати, эта S-IVB и по сей день кружит в межпланетном пространстве.
     Т+005:59 – маршевый ЖРД CSM включен на 5 сек, высота апогея корабля увеличилась до 232 км. При этом проверялась устойчивость СтМ к вибрации. Астронавты перевели бортовые системы в режим экономии электропитания.
     Т+009 – начался первый период отдыха. МакДивитт спал 2 часа, Скотт – 6 часов, Швейкарт – 7 часов.
     В Т+018:30 ЦУП разбудил астронавтов.
     Т+022:12 – второе включение маршевого ЖРД (65 сек) для увеличения высоты апогея до 351 км. Испытывались прочность СтМ и способность системы стабилизации гасить возмущения в механизмах управления ЖРД CSM. Маршевый двигатель отклонялся в шарнирном подвесе на 0.2°; уход от заданного положения по оси тангажа не превышал 0.1° и был скорректирован системой стабилизации за 5 сек. Отклонений относительно оси рысканья не наблюдалось.
     Т+025:17 – третье включение маршевого ЖРД (282 сек, с переходом на орбиту с апогеем 503 км), испытания СтМ продолжились проверкой ручной системы управления вектором тяги. В течение последних 45 сек работы двигателя были заметные отклонения по крену и незначительные – по двум другим осям, но МакДивитту удалось их ликвидировать.
     Т+028:24 – четвертое включение маршевого ЖРД (28.2 сек). Высота практически не изменилась, лишь узел орбиты, как и при втором и третьем включениях, был смещен на восток. Все в этом полете шло успешно.
     Т+040 – плановые операции по демонтажу СтМ и переходу астронавтов в LM перенесены в связи с недомоганием Швейкарта: во время надевания скафандра его тошнило. Вместо него Скотт демонтировал СтМ и обеспечил наполнение LM кислородом. Опасность состояла в том, что если астронавта стошнит в скафандре, то он почти неминуемо погибнет. Через час Расселл почувствовал себя лучше и начал переход из СМ в LM. При наземных тренировках переход занимал около 10 мин, в реальных условиях Швейкарту потребовалось 90 мин.

Начало перестроения отсеков – LM на 3-й ступени РН

МИССИЯ "АПОЛЛОН-9"

     МакДивитт присоединился к Швейкарту, они включили источники питания LM, проверили основные переключатели и индикаторы, шланги подачи кислорода из бортовых запасов, установили шторки на окнах, раскрыли опоры посадочного шасси LM.
     В Т+046:29 выполнили первый 7-минутный TV-репортаж из модуля, показав кабину LM, а также друг друга. Качество «картинки» было удовлетворительным.
     В Т+049:41 – астронавты включили ЖРД посадочной ступени и дросселировали его тягу. Вибрация вызвала отслоение теплозащитной обшивки в некоторых местах LM.
     Т+054:25. Пятое включение маршевого ЖРД (43.2 сек) перевело КК на орбиту высотой 229х239 км, исходную для запланированного на пятые сутки эксперимента по автономному полету LM.
     На четвертые сутки полета планировался выход Швейкарта в открытый космос. Хотя накануне, когда у него дважды были приступы рвоты, медики ЦУПа поставили под вопрос автономный полет LM и, тем более, ВКД. Томас Келли и его инженеры пребывали в мрачном унынии – они отвечали за свою машину, отдали ей все силы, так ждали этого испытания – и все напрасно... Однако NASA верило в своих астронавтов, и ЦУП оставил последнее слово не за медиками, а за командиром экипажа. Мак-Дивитт решил лишь отказаться от полного выхода с внешним переходом в СМ, ограничиться разгерметизацией LM, открытием люка и выходом Швейкарта на площадку перед люком для испытания ранцевой СЖО PLSS.
     Т+070 – Швейкарт и Макдивитт перешли через переход-лаз в LM. Швейкарт надел PLSS.
     Т+072:50 – LM и СМ разгерметизированы.
     Т+073:03 – у обеих кабин открыты люки. Через 2 мин Швейкарт надел на шлем защитные козырьки и прикрепил фал длиной 7.6 м. Еще через 2 мин начал выбираться из люка ногами вперед.

Дейв Скотт из люка CM фотографирует Швейкарта, стоящего на площадке LM

МИССИЯ "АПОЛЛОН-9"

     В Т+073:08:09 он стоял на площадке перед люком, укрепив ноги в фиксаторах. Когда корабль пролетал над Тихим океаном, Расселл посмотрел вниз и воскликнул: «Парни, вот это вид!» Скотт через открытый люк СМ фотографировал ВКД, а Швейкарт снимал CSM и Скотта, высунувшегося из люка СМ.

Дейв Скотт из люка CM фотографирует Швейкарта, стоящего на площадке LM

МИССИЯ "АПОЛЛОН-9"

     В Т+073:21 МакДивитт передал Швейкарту кинокамеру, а фотоаппарат втянул в кабину (за привязной фал). Швейкарт доложил, что чувствует себя хорошо (пульс до выхода – 100 уд/мин, во время выхода – 88–61), скафандр очень комфортен и он не испытывает никаких затруднений.
     В Т+073:41 Швейкарт снял с корпуса два образца кварцевых пластинок и начал опробовать поручни, хватаясь за которые, он, согласно планам, должен был перебраться в отсек экипажа. Он нашел, что поручни позволяют управлять положением тела в невесомости. Радиосистема PLSS обеспечивала уверенную связь Швейкарта с Землей (сигнал ретранслировался через CSM).
     В Т+073:46 по приказу МакДивитта он начал возвращение в LM.
     В Т+073:49:58 – люк модуля закрыт, испытания скафандра и ранцевой системы PLSS прошли успешно.
     На пятые сутки полета был намечен главный – самый ответственный и рискованный эксперимент: автономный полет LM. Бортовые компьютеры, разработанные для программ Gemini и Apollo, обеспечивали сближение. Но что будет, если компьютер сломается? С участием специалистов контрольно-измерительной лаборатории Массачусеттского технологического института MIT астронавт-ученый Базз Олдрин (будущий пилот LM Apollo 11) разрабатывал методы, с помощью которых астронавт мог бы выполнить последние этапы сближения вручную. При полете в космосе невозможно было использовать инстинкты, отработанные на самолетах. Это был совершенно иной способ полета.
     Сближение подчиняется загадочным законам орбитальной механики. Чтобы увеличить период обращения, нужно перевести КК на более высокую орбиту, увеличивая скорость включением ЖРД. И наоборот, чтобы уменьшить период обращения, надо понизить орбиту, тормозя с помощью ЖРД. Сближаясь с целью, аппарат-преследователь снижает свою орбиту до того момента, пока не догонит цель. Если он опережал цель, то орбиту следовало поднять и лететь некоторое время «медленно», а затем вовремя спуститься, чтобы встретиться с ней. Каждый рывок скорости, каждое торможение меняет высоту и, следовательно, скорость. Попасть в движущуюся цель и удержаться рядом с нею – высокое мастерство.
     В Т+89 час Швейкарт и МакДивитт перешли в LM. В Командном модуле Скотт установил СтМ в горловину переходного тоннеля, нажал кнопку вывода захватов стыковочного кольца из зацеплений с LM и включил ЖРД ориентации для «разведения» аппаратов – результата нет. Он надавил сильнее – и корабли расцепились.
     Т+092:39 – CSM отошел от Лунного модуля на 15 м, после чего МакДивитт начал медленно поворачивать LM по тангажу и рысканью, чтобы Скотт мог осмотреть его со всех сторон. Скотт тоже поворачивал CSM – параллельно с осмотром астронавты вели через окна взаимное фотографирование.

Модули расстыковались. Дейв Скотт наблюдает из CM за удаляющимся LM

МИССИЯ "АПОЛЛОН-9"

     Т+093:02:53 – ЖРД ориентации проработали 12 сек и перевели CSM на орбиту с удалением от LM на 3.7–5.2 км. МакДивитт ориентировал LM таким образом, чтобы CSM постоянно был в пределах видимости, а Швейкарт бортовым радиолокатором, обеспечивающим встречу на орбите, определял дальность до CSM и радиальную скорость. Швейкарт «выставил» гиростабилизированную платформу основной системы наведения LM и ввел уточненные данные в аварийную систему наведения, которую предстояло испытать при первом включении ЖРД посадочной ступени.
     Т+093:47:34 – двигатель включен, тяга дросселируется в пределах 10–40% полной (4.4 тс). При работе ЖРД на 20% тяги Швейкарт отмечал сильную вибрацию. LM перешел на коэллиптическую орбиту высотой апогея 253 км. «Не потеряй наши следы, Дейв», – в шутку попрощался командир. Скотт должен был все время быть готовым немедленно подойти к Лунному модулю, если управление последнего откажет. Сейчас КА превратились друг для друга в крохотные звездочки. Когда «Паук» удалился от CSM на расстояние 89 км, были проведены испытания радиолокатора, обеспечивающего посадку на Луну. Скотт также производил измерения с помощью секстанта (данные космических и наземных средств измерений разошлись не более чем на 185 м).
     Т+095:39:07 – МакДивитт во второй раз включил ЖРД посадочной ступени. Двигатель работал на постоянной тяге (10% полной) по командам основной системы наведения. LM перешел на близкую к круговой орбиту, на 20 км выше CSM.
     Т+96:16:04 – после почти 4 часов автономного полета пиромеханизмы разделили взлетную и посадочную ступени LM. Когда ВС находилась в 134 км позади CSM, включились ЖРД системы ориентации.
     Т+096:58:14 – включен основной ЖРД взлетной ступени. LM перешел на орбиту, пролегающую ниже орбиты CSM. Маленькая звездочка в окне Скотта снова медленно превратилась в «золотого комара», и наконец очертания ВС LM стали узнаваться.
     Т+097:57:45 – конечный этап сближения выполнялся ЖРД ориентации LM. МакДивитт включил проблесковый источник света и услышал в наушниках слова Скотта: «Ребята, вы самое значительное, дружелюбное и забавное зрелище, которое я когда-либо видел. Только вы снова перевернулись вниз головой!» «Я только что подумал, что кто-то из нас повернулся не на тот бок, – ответил МакДивитт. – Парень, ты висишь все время очень хитро».
     Т+098:33 – торможение в 30 м от CSM. МакДивитт развернул ВС так, чтобы Скотт мог осмотреть ее ЖРД, затем начал операции причаливания. Солнечный свет в окне мешал МакДивитту вести наблюдение на этом участке. Скотт предложил обеспечить причаливание и стыковку из СМ, но МакДдивитт решил сделать это сам и просил Скотта лишь корректировать его маневры (между астронавтами в обоих аппаратах была устойчивая радиосвязь).
     МакДивитт: «Дейв, я не вижу. Дай мне подойти немного ближе».
     Скотт: «Продолжай приближаться по чуть-чуть... Немного вперед и вправо. Так...»
     Когда бодрая дробь сработавших замков оповестила о благополучной стыковке, МакДивитт облегченно вздохнул: «Я давно не слышал такого приятного звука».
     В Т+098:59:38 стыковка завершилась. МакДивитт чувствовал себя «как выжатый лимон», как и инженеры Тома Келли. Хьюстон советовал ему отдохнуть, а он радировал в ответ: «Если я сделаю перерыв, то засну на три дня!»
     Перед тем, как покинуть Лунный модуль, астронавты перенесли в него из СМ накопившийся «мусор» и предметы, надобность в которых отпала. Отделили CSM и с помощью двигателей ориентации увели LM на 1.5 км перед включением его основного ЖРД.
     Т+101:52:44 – двигатель включен, проработал 342 сек и перевел LM на орбиту с высотой апогея 7000 км (сошла с орбиты через 12 лет). По завершении испытания LM ЦУП объявил, что выполнено 97% задач, запланированных на полет. В течение последних 5 суток астронавты продолжали испытания бортовых систем CSM, фотографирование, наблюдения наземных ориентиров, проводили эксперименты по связи.

Взлетная ступень LM идет на стыковку с CSM

МИССИЯ "АПОЛЛОН-9"

     Т+240:31 – восьмое (последнее) включение двигателя CSM произведено для обеспечения схода СМ с орбиты. Астронавты на период возвращения на Землю скафандры не надевали. ЖРД проработал 10 сек, затем CSM развернули на 45° по рысканью, и двигательный отсек (SM) отделился от отсека экипажа. Вход в атмосферу проходил над Техасом.
     В Т+240:51 кончился период пропадания сигнала.
     В Т+241:00:53 СМ приводнился в 4.8 км от вертолетоносца «Гуадалканал» – в 1.3 км от расчетной точки.
     Доказана эффективность работы всех ЖРД, систем наведения, навигации, СЖО, связи; программ сближения, причаливания, стыковки, а также обеспечивающих эти процедуры бортовых систем. Испытана возможность управления CSM одним астронавтом, независимо от наземных средств. Успешно испытаны стыковочный механизм и СЖО выходного скафандра.
     Успех полета Apollo 9 стал тем рубежом, до которого еще можно было все остановить: «опасно, сложно, сыро, скоропалительно, русские еще не показали свой лунный корабль»… Но перейдя Рубикон – создав комплекс пилотируемой миссии на Луну, – американцы почувствовали, что теперь соревнуются только с собой и отступать уже некуда, «мосты были сожжены»…