Wymagania stawiane CSM dla długich misji księżycowych (1967)

0

W lutym 1967 roku, Prezydencki Komitet Doradczy ds. Nauki (President’s Science Advisory Committee – PSAC) zalecił by NASA po zakończeniu programu Apollo Applications Project (AAP) kontynuowała i poszerzała eksplorację Księżyca przy użyciu dostępnego sprzętu Apollo. W czasie gdy raport PSAC był przygotowywany, NASA planowała oprzeć AAP na systemie Apollo, ale oczekiwała, że w raporcie pokreślona zostanie rola działań na orbicie okołoziemskiej. W odpowiedzi na rekomendacje zaproponowane przez PSAC, NASA utworzyła grupę AAP Ad Hoc Study Group oraz uzyskała pomoc od firmy zajmującej się planowaniem misji w ramach Programu Apollo, znajdującej się w Waszyngtonie – Bellcomm.

Bellcomm utworzyło parę memorandów w czerwcu 1967 roku, które skupiały się na tym w jaki sposób CSM Apollo może być użyty do zdalnych badań powierzchni Księżyca z jego orbity. Pierwsza nota zawierała propozycje możliwych lokalizacji dodatkowych urządzeń na CSM, podczas gdy druga – tutaj opisana – skupiła się na podstawowych kwestiach podtrzymywania życia, wytwarzania energii elektrycznej oraz odpowiedniej ilości paliwa dla systemu RCS, na czas trwania misji księżycowych.

Bellcomm przeanalizował sześć możliwych wariantów misji CSM, wykorzystując jako punkt wyjścia projekt referencyjny takiego lotu, opublikowany 30 października 1966 roku przez należące do NASA Centrum Lotów Załogowych, znajdujące się w Houston (NASA Manned Spaceflight Center). W projekcie tym, trzech astronautów odbyłoby podróż z Ziemi na Księżyc w ciągu 79 godzin, a następnie CSM orbitowałby wokół Srebrnego Globu przez 49 godzin. W trakcie tego krótszego okresu, dwóch członków załogi przeszłoby do lądownika, odłączyłoby się od CSM i spędziło 35 godzin na powierzchni Księżyca. Po powrocie i przejściu do CSM, pilot modułu uruchomiłby silnik i cała załoga powróciłaby na Ziemię po około 88 godzinach. Łączny czas trwania misji wynosiłby 216 godzin.

Firma ustaliła także, że ilość tlenu wymagana dla misji referencyjnej, biorąc pod uwagę oddychanie, wycieki z kabiny, generowanie energii elektrycznej przez ogniwa paliwowe (wykorzystujące reakcje wodoru z tlenem do wytwarzania energii i wody), a także 86 kilogramową rezerwę – wyniosłaby łącznie 290 kilogramów. Konieczny do funkcjonowania pojazdu wodór powiększyłby masę o dodatkowe 25.4 kilograma, podczas gdy żywność – 20.8 kilograma. Wodorotlenek litu (LiOH) wykorzystywany do pochłaniania dwutlenku węgla wydychanego przez astronautów – 36.2 kilograma. W pełni napełniony wymaganymi materiałami, pojazd CSM posiadałby masę 10687 kilogramów.

Drugą misją CSM, którą rozpatrywał Bellcomm była 28-dniowa misja na orbitę polarną Księżyca, w której lądownik LEM nie brałby jednak udziału. Dwóch astronautów odbyłoby lot kosmiczny z Ziemi na orbitę Księżyca w ciągu 125 godzin, a następnie skierowałoby zestaw urządzeń badawczych na naszego naturalnego satelitę, które studiowałyby jego powierzchnię przez 672 godziny. Po zakończeniu tego okresu astronauci udaliby się w drogę powrotną, trwającą 110 godzin – cała misja trwać miała zatem łącznie 907 godzin. Konieczny do wykonania misji zapas tlenu wynosił 896 kilogramów. Dwóch astronautów musiałoby zabrać także 87.5 kilograma wodoru, 69 kilogramów żywności i 120 kilogramów wodorotlenku litu. Dodatek masy w postaci paliwa oraz powiększonych zbiorników, umożliwiających pojazdowi manewrowanie podczas tak długiej misji oznaczałoby wzrost całkowitej masy do 12655 kilogramów.

W projekcie trzeciej misji badanej przez Bellcomm – misji ELM (Extended LM) – trzyosobowa załoga miała polecieć na orbitę księżycową w czasie 125 godzin. Po osiągnięciu Księżyca CSM miał znajdować się na jego orbicie przez okres 86 godzin, z czego 72 godziny miały być zużyte przez dwóch członków załogi na pobyt i badania powierzchni Srebrnego Globu. W międzyczasie pilot modułu orbitalnego (CMP) użyłby zainstalowanych na pokładzie instrumentów do badań Księżyca z orbity. Po powrocie z powierzchni cała załoga miała powrócić na Ziemię, co miało zabrać 110 godzin, zwiększając całkowity czas trwania misji do 321 godzin. Wymagana ilość tlenu na pokładzie CSM wyniosłaby 378.2 kilograma, wodoru – 34 kilogramy, żywności – 30 kilogramów, a wodorotlenku litu – 52 kilogramy. Całkowita masa CSM szacowana była zatem na około 10886 kilogramów.

Ośmiodniowy pobyt na powierzchni pojazdu LEM, był głównym elementem czwartej misji, studiowanej przez Bellcom. Podczas jej trwania trzech astronautów poleciałoby w kierunku Księżyca, przy czym przelot ten zabrałby około 125 godzin. Następnie dwóch członków załogi odłączyłoby zmodyfikowany pojazd LEM, nazwany ALM (Augmented Lunar Module), wylądowała i spędziła 192 godziny na Księżycu. W międzyczasie CMP zajmowałby się badaniem globu za pośrednictwem zainstalowanych w orbiterze urządzeń badawczych. Powrót na Ziemię całego zespołu zabrałby 110 godzin, przez co całkowita suma czasu trwania misji wyniosłaby 441 godzin. Ilość tlenu potrzebna do funkcjonowania CSM wyniosłaby ogółem 481 kilogramów, wodoru – 45 kilogramów, żywności – 34.5 kilograma, a wodorotlenku litu dla systemu pochłaniaczy ditlenku węgla – 60 kilogramów. Całkowita masa pojazdu CSM wyniosłaby 11158 kilogramów.

Kolejną misją miała być 14-dniowa misja na orbitę Księżyca, w której udział miała wziąć dwuosobowa załoga. Ponownie podróż do naszego naturalnego satelity miała zająć około 125 godzin – do załogowego lądowania na powierzchni miało jednak nie dojść. Zamiast tego na Księżycu wylądować miał automatyczny lądownik oparty o LEM – LPM (Lunar Payload Module), przenoszący wyposażenie i zapasy dla przyszłej wyprawy załogowej. Załoga pozostałaby na orbicie przez 350 godzin i w tym czasie prowadziłaby obserwacje powierzchni z użyciem przenoszonych przez CSM instrumentów, by następnie powrócić na Ziemię w czasie około 110 godzin – całkowity czas misji miał wynosić zatem 585 godzin. Ilość tlenu potrzebna do wykonania zadania wyniosłaby 608.2 kilograma, wodoru – 58 kilogramów, żywności – 44.5 kilograma i wodorotlenku litu – 77 kilogramów. Masa całkowita CSM z dodatkowym paliwem i zbiornikami miała wynosić w sumie 11748 kilogramów.

Piąta misja analizowana przez Bellcomm oznaczała 12-dniowy pobyt modułu LEM na powierzchni Księżyca. W ramach misji trzech astronautów udałoby się w podróż do Srebrnego Globu trwającą 125 godzin, a następnie pojazd lądujący odłączyłby się od pojazdu CSM, który pozostałby na orbicie przez 302 godziny i użyty by został do wykonywania obserwacji za pośrednictwem urządzeń zainstalowanych na pokładzie. Tymczasem dwuosobowa załoga wylądowałaby w pobliżu pozostawionego wcześniej pojazdu LPM, a następnie spędziłaby 288 godzin na eksploracji rejonu lądowania przed powrotem do modułu orbitalnego. Powrót na Ziemię zabrałby 110 godzin, a zatem cała misja trwałaby 537 godzin. Tlen na pokładzie CSM wymagany do przeprowadzenia misji musiałby się zamknąć masą 562 kilogramów, wodoru – 53.5 kilograma, żywności – 38.1 kilograma, a wodorotlenku litu – 66.6 kilograma. Masa całkowita CSM miałaby wynieść około 11385 kilogramów.

Ostatnią misją w serii analizowanej przez Bellcomm był lot z 14-dniowym pobytem na powierzchni Księżyca. Trójosobowa załoga odbyłaby 125 godzinną podróż do naszego naturalnego satelity. Następnie CSM pozostałby na orbicie przez okres 350 godzin, podczas gdy dwójka astronautów wylądowałaby w pojeździe ALM w pobliżu LPM, wyniesionego w ramach 14-dniowej misji orbitalnej i przez 336 godzin badałaby rejon lądowania. W tym czasie CSM badałby Księżyc z orbity. Powrót zająłby dodatkowo 110 godzin, a więc całkowity czas trwania misji zamknąłby się w czasie 585 godzin. Ilość tlenu, która musiałaby znaleźć się na pokładzie CSM wyniosłaby około 604 kilogramy, wodoru – 58 kilogramów, żywności – 40 kilogramow i 70 kilogramów wodorotlenku litu dla systemu pochłaniaczy. Całkowita masa pojazdu CSM wyniosłaby 11430 kilogramów.

David S.F. Portree
Beyond Apollo blog

Na podstawie:

“CSM Requirements for Extended Lunar Missions,” TM-67-1012-7, Filing Case No. 232, D. R. Valley, Bellcomm, Inc., June 22, 1967.

Struktura pojazdu załogowego LEM (NASA / Grummann Aircraft Engineering Corporation)

Share.

Comments are closed.