Миссия «Аполлон-8»

Слева направо: Джеймс Ловелл, Уильям Андерс, Фрэнк Борман

«Аполлон-8» — второй пилотируемый космический корабль в рамках американской космической программы «Аполлон», в ходе полёта которого люди впервые достигли другого небесного тела, Луны, и вышли на её орбиту. Полёт ознаменовал начало новой эры в исследованиях космического пространства и в истории человечества. В ходе него люди впервые покинули околоземное пространство и увидели свою планету целиком издалека, впервые покинули гравитационное поле Земли и оказались в гравитационном поле её спутника, впервые подверглись воздействию солнечной радиации за пределами магнитного поля Земли, впервые собственными глазами увидели обратную сторону Луны и восход Земли над лунным горизонтом, впервые временно оказывались (находясь за лунным диском) в состоянии, когда с Землёй не было никакого визуального контакта, и впервые вошли в атмосферу Земли со скоростью возвращения от Луны.

Старт «Аполлона-8» с астронавтами Фрэнком Борманом, Джеймсом Ловеллом и Уильямом Андерсом на борту состоялся 21 декабря 1968 года. Это был первый пилотируемый старт трёхступенчатой ракеты-носителя «Сатурн-5». Полёт к Луне продолжался менее трёх суток, 66 часов 16 минут и 21,79 секунды. Корабль вышел на окололунную орбиту в рождественский сочельник, 24 декабря и оставался на ней в течение 20 часов 10 минут и 13 секунд, сделав 10 витков вокруг Луны. Астронавты проверяли работу систем корабля в условиях окололунного пространства, впервые фотографировали поверхность Луны с близкого расстояния, уделяя первостепенное внимание местам будущих лунных посадок, вели телетрансляции и отслеживали навигационные ориентиры. Наиболее рискованным манёвром в ходе экспедиции считался обратный старт к Земле. В случае отказа маршевого двигателя экипаж не смог бы вернуться. Однако двигатель отработал безупречно, и через двое с небольшим суток (57 часов 23 минуты и 32,5 секунды), 27 декабря, корабль вошёл в плотные слои атмосферы Земли и вскоре после этого приводнился в Тихом океане. Экспедиция продолжалась 6 суток 3 часа 00 минут и 42 секунды. В ходе неё установлены рекорды скорости корабля, 11 040 м/с, и максимального удаления от Земли — 377 349 км. По оценке специалистов, за время полёта «Аполлон-8» пролетел 933 419 км. Он стал первым американским космическим кораблём, доставившим на Землю фотоплёнку, отснятую у Луны (советский «Зонд-5» сделал это раньше, в сентябре 1968 года).

Принятие решения

20 сентября 1967 года руководство НАСА приняло план, в котором все полёты (миссии) по программе «Аполлон» расписывались по семи шагам от А до G (в порядке букв английского алфавита), где G означала достижение цели — полёт с посадкой астронавтов на Луну.

В период между февралём 1966 года и апрелем 1968 года были осуществлены пять беспилотных полётов по программе А-миссии. Последним стал полёт «Аполлона-6». «Аполлон-5» в январе 1968 года выполнил программу В-миссии. В результате полёта «Аполлона-7» 11—22 октября 1968 года была успешно выполнена программа С-миссии. Следующими должны были стать миссии D (первые пилотируемые испытания лунного модуля) и E (испытания лунного модуля на очень высокой околоземной орбите). Однако из-за серьёзных проблем производство лунного модуля задерживалось. В начале августа 1968 года НАСА получило от ЦРУ информацию, что СССР планирует предпринять в конце года пилотируемый облёт Луны. Было высказано предложение запустить следующий корабль без лунного модуля на действительно высокую орбиту, простирающуюся на 380 000 км до Луны. Серьёзных возражений никто не высказал. Миссию было решено переквалифицировать в C’ (C-prime, Си-прайм). Об окончательном решении было объявлено 12 ноября 1968 года.

Общие сведения

Корабль включал в себя только основной блок в составе: командный отсек (образец СМ-103, масса — 28,9 т) и служебный отсек (SM-103). Вместо лунного модуля на носителе был установлен макет (к Луне не полетел). Для запуска использовалась ракета Сатурн-5 (образец AS-503). Это был первый экземпляр ракеты, использовавшийся для запуска пилотируемого корабля.

Цель полёта — комплексные испытания основного блока с выводом на селеноцентрическую орбиту.

Полёт обеспечивал США приоритет в достижении орбиты Луны пилотируемым кораблём. Это был серьёзный рывок вперёд в «лунной гонке».

Задачи полёта

Предусматривались лётные испытания модифицированной ракеты-носителя, проверка способности третьей ступени ракеты-носителя обеспечить перевод корабля с геоцентрической орбиты на траекторию полёта к Луне, испытание узлов и агрегатов командного модуля в условиях полёта к Луне, телевизионные передачи с борта и фотографирование поверхности Луны.

Экипаж

• Командир — Фрэнк Борман (2-й полёт)
• Пилот командного модуля — Джеймс Ловелл (3-й полёт)
• Пилот лунного модуля (некоторые функции) — Уильям Андерс (1-й полёт)

Борман и Ловелл были астронавтами с опытом программы Джемини, в числе прочего, они летали вместе на Джемини-7. Андерс был новичком. Изначально в экипаж входил Майкл Коллинз, однако в последний момент он по медицинским соображениям был заменён Ловеллом.

Старт

Предстартовая подготовка и старт корабля прошли без серьёзных осложнений. Корабль «Аполлон-8» стартовал 21 декабря 1968 года в 12 часов 51 минуту по Гринвичу, на 65 секунд позже расчётного времени. Корабль вышел на геоцентрическую орбиту, близкую к расчётной.

Полёт к Луне

Третья ступень РН Сатурн-5 с установленным макетом лунного модуля, сфотографированная экипажем «Аполлона-8»

После выхода последней ступени ракеты-носителя с кораблём на начальную геоцентрическую орбиту наземные службы и экипаж в течение примерно двух часов производили проверку бортовых систем и убедились в их исправности.

Двигатель последней ступени ракеты-носителя был включён для перевода корабля на траекторию полёта к Луне в 2 часа 50 минут 31 секунду полётного времени и проработал 317 секунд. Факел двигателя визуально наблюдали на Гавайских островах.

После выхода на траекторию полёта к Луне Борман развернул ступень с кораблём так, чтобы корабль был обращён передней частью к Солнцу, что обеспечивало необходимое освещение при предстоящем фотографировании. В 3 часа 21 минуту полётного времени корабль отделился от ступени, развернулся на 180° и в течение некоторого времени совершал с ней групповой полёт. Астронавты фотографировали ступень и установленный на ней макет лунного модуля.

Фотография Земли с расстояния 30 000 км. Первая снятая живым человеком полная фотография Земли. Автор — предположительно Уильям Андерс

Завершив групповой полёт, астронавты включили вспомогательные двигатели корабля для обеспечения удаления от ступени. Затем были произведены слив остатка кислорода через двигатель ступени и включение её вспомогательных двигателей. В результате было обеспечено расчётное приращение скорости, однако вследствие недостаточно точного контроля ориентации, ступень сблизилась с кораблём и следовала за ним на расстоянии примерно трёхсот метров. Руководители полёта сочли это опасным, и в результате в 4 часа 45 минут полётного времени было произведено не предусмотренное первоначальной программой полёта включение вспомогательных двигателей корабля для его отвода от последней ступени ракеты-носителя на безопасное расстояние.

На одиннадцатом часу полётного времени и на расстоянии примерно 96 000 км от Земли была произведена первая коррекция траектории полёта.

Примерно на девятнадцатом часу полёта Борман почувствовал тошноту и боль в желудке. Некоторое недомогание испытывали и другие члены экипажа. Приняв по таблетке против укачивания и таблетке закрепляющего средства, астронавты почувствовали себя лучше.

На тридцать втором часу полёта, когда корабль находился на расстоянии 255 000 км от Земли, начался первый сеанс телевизионной передачи с борта. Качество изображения при съёмках кабины и астронавтов было удовлетворительным, при съёмке Земли телеобъективом — неудовлетворительным. Во время второго сеанса (шестьдесят шестой час полёта) качество удалось улучшить путём подбора фильтров. Была показана Земля с расстояния примерно 330 000 км.

Через 55 часов 38 минут после начала полёта корабль вышел из поля тяготения Земли и вошёл в поле тяготения Луны. На шестьдесят втором часу полёта была произведена вторая и последняя коррекция траектории на трассе «Земля — Луна».

Выход на орбиту вокруг Луны

Разрешение на переход на селеноцентрическую орбиту астронавты получили в 68 часов 04 минуты полётного времени. Примерно через час корабль зашёл за Луну, на расстоянии примерно 126 км от неё был включён основной двигатель, который проработал 246,5 секунды и перевёл корабль на эллиптическую селеноцентрическую орбиту с высотой периселения 113 км, высотой апоселения 312 км и периодом обращения 2 часа 10 минут. Пульс Бормана в период работы двигателя поднялся до 130 ударов в минуту.

Лунная поверхность, сфотографированная экипажем «Аполлона-8». На переднем плане кратер Гоклений диаметром примерно 70 км

В период обращения по эллиптической орбите астронавты производили фотографирование поверхности Луны, вели визуальные наблюдения и осуществляли навигационные эксперименты.

На семьдесят втором часу полёта был проведён третий телевизионный сеанс. Астронавты показывали Луну.

В 73 часа 35 минут, совершив два витка по эллиптической селеноцентрической орбите, астронавты произвели включение основного двигателя корабля, который проработал 9 секунд и перевёл корабль на почти круговую орбиту с высотой периселения 112,1 км, высотой апоселения 112,7 км и периодом обращения примерно 2 часа.

Во время полёта по круговой орбите астронавты продолжали съёмку Луны, Земли и навигационные эксперименты. На шестом витке Борман приказал прекратить все эксперименты в связи с переутомлением экипажа.

В 85 часов 40 минут полётного времени был проведён четвёртый телевизионный сеанс. В связи с большим интересом, проявлявшимся к этому сеансу, он продолжался двадцать пять минут вместо запланированных двадцати. Астронавты показывали Луну, сопровождая показ комментариями. Затем Борман сказал, что у них есть послание для всех жителей Земли. Члены экипажа по очереди прочли отрывок из первой главы Библии Быт. 1:1—10, затем Борман, завершая сеанс, произнёс: «От имени экипажа мы заканчиваем трансляцию пожеланиями спокойной ночи, удачи, счастливого Рождества и благослови Господь всех Вас там, на прекрасной Земле», после чего корабль в последний раз зашёл за Луну.

Восход Земли над лунным горизонтом, сфотографированный экипажем «Аполлона-8» (так называемая фотография Earthrise). Это изображение, вместе с начальными словами Быт. 1:1 воспроизведено на почтовой марке, выпущенной в США в честь полёта

На десятом витке, в период отсутствия радиоконтакта, в 89 часов 19 минут полётного времени был включён основной двигатель для обеспечения перехода на траекторию полёта к Земле.

Радиосигнал от корабля был зарегистрирован на Земле в расчётное время, но возобновление голосовой связи произошло на 6 минут позже, что создало большую напряжённость в центре управления полётом.

После восстановления радиоконтакта, в связи с наступающим Рождеством, Борман шутя заявил: «Пожалуйста, имейте в виду, что здесь присутствует Санта Клаус», на что находящийся на связи астронавт Томас Маттингли ответил: «Ну, вам, без всякого сомнения, виднее…».

Возвращение на Землю

На трассе «Луна — Земля» астронавты много времени отдыхали: сказывалось нервное напряжение и переутомление. Андерс заснул на 45 минут во время своего дежурства.

На траектории полёта к Земле была проведена всего одна коррекция — на сто пятом часу полёта, когда корабль находился на расстоянии 310 000 км от Земли. Вскоре после этого был проведён пятый телевизионный сеанс. Астронавты показывали Землю, а также оборудование кабины, сопровождая показ комментариями.

На сто двадцать восьмом часу полёта был проведён последний сеанс телевизионной передачи с борта. Астронавты показывали Землю с расстояния примерно 180 000 км. Общая продолжительность телевизионных сеансов составила примерно 2 часа.

Отсек экипажа корабля «Аполлон-8» на палубе авианосца «Йорктаун»

В 146 часов 31 минуту полётного времени произошло отделение отсека экипажа от двигательного отсека командного модуля, и последний с помощью вспомогательных двигателей был отведён от отсека экипажа, после чего отсек экипажа вошёл в атмосферу.

Пропадание радиосигнала продолжалось 6 минут. Тормозные парашюты раскрылись в 146 часов 54 минуты полётного времени.

Приводнение отсека экипажа произошло в точке с координатами 4°56′ с. ш. 165°15′ з. д. в 5 км от авианосца «Йорктаун». Полёт продолжался 147 часов 00 минут 11 секунд.

При приводнении отсек экипажа перевернулся днищем вверх, но с помощью надувных баллонов-поплавков был быстро установлен в расчётное положение (днищем вниз). Вертолёт достиг отсека почти сразу же после приводнения и завис над ним, освещая его прожектором. Спасательные операции начались только с рассветом, то есть примерно через 35 минут после посадки.

Астронавты открыли люк, были подняты на борт вертолёта и доставлены на авианосец через 1 час 16 минут после приводнения. Отсек экипажа также был поднят на борт авианосца.

Итоги полёта

NASA объявило об исключительном успехе полёта. Основными достижениями считаются: проведение детальной разведки лунной поверхности, что было чрезвычайно важно для планирования высадки астронавтов на Луну; демонстрация способности командного модуля корабля совершать сложные космические полёты с большим удалением от Земли практически без отказов и неисправностей; демонстрация безопасности для экипажа таких полётов; получение большого количества важной информации и резкое увеличение популярности космической программы в США и за границей.

Wikipedia