Apollo-14. Część druga: początek misji

0

W tym miesiącu mija 40 lat od kolejnej załogowej wyprawy na Księżyc – misji Apollo-14. W ciągu najbliższych kilku dni przybliżymy historię wydarzeń jakie miały miejsce w styczniu i lutym roku 1971. Oto część druga w której skupiamy się na starcie oraz pierwszych godzinach misji.

Początek misji
Po przetransportowaniu ponad stumetrowej rakiety Saturn-V na stanowisko startowe LC-39A rozpoczęły się ostateczne przygotowania do startu. 14 grudnia przeprowadzono całościowy test systemów rakiety i statków CMS/LM. Trzy dni później rozpoczął się Flight Readiness Review (FRR), którego celem było prześledzenie dotychczas wykonanych prac, przygotowujących do misji np.: testy, analizy itp. Podczas trwania FRR sprawdza się czy misja jest odpowiednio przygotowana do startu.

Pewną modyfikacją procedur o której jeszcze nie wspominaliśmy, a która była istotna z punktu widzenia przygotowania załóg, był specjalny program dotyczący dbania o ich stan zdrowia. Jak wiadomo tuż przed startem misji Apollo-13 na skutek potencjalnych problemów zdrowotnych doszło do zmiany na stanowisku pilota modułu załogowego. Lekarze misji obawiali się, że Ken Mattingly zachoruje podczas misji na różyczkę. Ostatecznie na kilka dni przed startem jego rolę zajął Jack Swigert. Na skutek tego wydarzenia, NASA jeszcze bardziej zaostrzyła zasady kwarantanny załóg. Teraz każda osoba mająca bezpośredni kontakt z astronautami, była badana pod kątem wybranych chorób i była zobowiązana do raportowania nawet najmniej poważnych przypadków chorób wśród znajomych i rodziny. W ramach tych zmian dokonano także modyfikacji systemu filtrów, które zabezpieczały pomieszczenia w których na kilkanaście dni przed startem przebywały załogi.

Kolejnym ważnym wydarzeniem poprzedzającym start Apollo-14 był test próbnego odliczania. Countdown Demonstration Test (CDDT) odbył się 19 stycznia 1971r. Była to próba generalna przed startem, podczas której zasymulowano odliczanie aż do chwili startu.

Misja Apollo-14 skupiła dosyć dużą uwagę mediów. Fakt ten był związany nie tylko z tym, iż była to pierwsza wyprawa księżycowa po niemal tragicznym w skutkach locie Apollo-13, ale także ze względu na popularną postać Alana Sheparda. Ten 47 letni dowódca misji Apollo-14 wsławił się pierwszym lotem Amerykanina w kosmos, a jego powrót po ciężkim schorzeniu i po dziesięcioletniej przerwie w lotach wywoływał zainteresowanie mediów. Początek misji Apollo-14 był zaplanowany na 31 stycznia. Jednak gdyby z jakichś przyczyn start nie mógłby dojść do skutku, to inne alternatywne okna startowe możliwe były dopiero w marcu i prawdopodobnie w kwietniu. Pamiętajmy, że tutaj w doborze daty startu istotną rolę odgrywają warunki oświetleniowe, jakie będą panowały podczas lądowania na Księżycu. Odpowiedni kąt padania promieni słonecznych i tworzących się tym samym cieni może ułatwić bądź utrudnić lądowanie w trudnym rejonie, jakim były wzgórza Fra Mauro.


Wykaz możliwych terminów do startu dla misji Apollo-14 (okna startowe) (NASA)

Odliczanie do startu rozpoczęto 25 stycznia i przebiegało bez niespodzianek. Pięć dni później – 30 stycznia, na 28h przed startem, odliczanie wkroczyło w fazę finalną. Zegar odmierzający odliczanie był wstrzymywany zgodnie z wcześniej zaplanowanym schematem. Podobnie jak to ma miejsce teraz w czasach lotów wahadłowców kosmicznych, wtedy również tak ułożony system “holdów” umożliwiał m.in. wykonanie przez ekipy naziemne przygotowujące start niezbędnych czynności przedstartowych.

Nastał 31 stycznia 1971r. – dzień startu. Zegar wstrzymano na ponad dziewięć godzin przy T-9h, a następnie przy T-3h30m na jedną godzinę. Mimo bezproblemowego odliczania, raport pogodowy spowodował, iż ogłoszono kolejną, tym razem nieplanowaną, przerwę w odliczaniu. Okazało się bowiem, że czynnikiem mogącym zagrażać bezpiecznemu startowi rakiety Saturn-V były chmury deszczowe, wypiętrzające się w okolicach KSC. Od czasów gdy Apollo-12 napotkał silne wyładowanie atmosferyczne podczas startu, zadbano aby przyszłe starty odbywały się w warunkach, gdzie potencjalne uderzenie błyskawicy w startującą rakietę nie byłoby możliwe. Po czterdziestominutowej przerwie w odliczaniu zegar ruszył ponownie przy T-8m.


Załoga Apollo-14 udaje się do pojazdu, którym zostanie dowieziona na stanowisko startowe (NASA/scan: J.L. Pickering)

Ostatnie minuty mijały szybko. Gdy zegar odliczający dotarł do T-6.5s, uruchomionych zostało pięć potężnych silników F-1 pierwszego stopnia S-IC. Po osiągnięciu wymaganego ciągu Saturn-V opuścił stanowisko startowe 39A dokładnie o godzinie 21:03:02 GMT (04:03:02 p.m. EST).

Zwiększając swoją wysokość pomiędzy T+2.814s a T+28s, Saturn-V obrócił się względem osi pionowej ustawiając się na azymucie 75.558 stopnia. To zapewniło wejście na orbitę okołoziemską o odpowiedniej inklinacji. Po ponad dwóch minutach pracy zgodnie z planem wyłączony został silnik centralny. Dzięki temu utrzymano maksymalne przeciążenie na poziomie poniżej 4g. Kilkanaście sekund później w czasie T+2m44.094s nastąpiło wyłączanie pozostałych czterech silników. Chwilę później pierwszy człon S-IC został odłączony, a pracę rozpoczęło pięć silników J-2 drugiego stopnia S-II. Wkrótce odłączono również łącznik pomiędzy stopniem pierwszym i drugim oraz system ratunkowy Launch Escape System (LES). W przeciwieństwie do startu misji Apollo-13, gdzie groźne oscylacje doprowadziły do przedwczesnego wyłączenia się silnika centralnego, tym razem wszystko przebiegało zgodnie z planem. Silnik centralny został planowo wyłączony w T+7m43.09s od startu. Z kolei ostateczne zakończenie pracy stopnia S-II nastąpiło w T+9m19.05s po starcie.

Historyczny materiał z amerykańskiego kanału CBS. Jest to relacja na żywo ze startu Apollo-14, komentowana przez Waltera Cronkitea oraz jednego z siedmiu pierwszych astronautów programu Merkury – Wallyego Schirry. Więcej podobnych materiałów znajduje się na kanale zellco321.

Ostatni trzeci człon S-IVB napędzany jednym silnikiem J-2 pracował do T+11m40.56s. W T+11m50.56s ostatecznie Apollo-14 znalazł się na orbicie okołoziemskiej, tzw. “orbicie parkingowej” o apogeum i perygeum wynoszącym 100.1mil (185.4km) i 98.9mil (183.2km), inklinacji 31.12 stopnia oraz okresem orbitalnym wynoszącym 88.18min.

Kolejna część relacji stacji CBS ze startu Apollo-14. Materiał zawiera dokończenie relacji ze startu, gdzie znajduje się także przemówienie wiceprezydenta Stanów Zjednoczonych oraz księcia hiszpańskiego, którzy obserwowali start (zellco321).

Opuszczenie orbity parkingowej
Pobyt statku Apollo-14 na orbicie parkingowej oznaczał bardzo pracowity okres dla załogi. Należało przeprowadzić określone czynności z listy procedur, aby przygotować i upewnić się, że statek gotowy jest do podróży na Księżyc. Konfigurowano również urządzenia pokładowe do ponownego uruchomienia silnika stopnia S-IVB. Jego odpalenie spowoduje opuszczenie orbity okołoziemskiej i wprowadzenie Apollo-14 na kurs wiodący w stronę Księżyca. Manewr ten nazywano Trans lunar injection (TLI).


Grafika pokazująca orbitę parkingową oraz hipotetyczny manewr TLI (czerwona kropka).

Jedynym ograniczeniem dla orbit parkingowych w lotach statków Apollo był czas pozostawania na nich. Minimalny czas pobytu był wyznaczony na 1.4h a maksimum na 4.5h. Ograniczenie to wynikało z ograniczonej ze względów czasowych możliwości manewrowej stopnia S-IVB oraz czasu działania jego baterii, wynoszącym około 13h. Pamiętajmy, że po odpaleniu TLI zasilanie S-IVB było niezbędne także podczas późniejszego połączenia modułu załogowego CSM z modułem księżycowym LM oraz istotne aby skierować trzeci stopień na kurs kolizyjny z Księżycem. Dodatkowo paliwo zawarte w zbiornikach trzeciego stopnia stale ulegało parowaniu, a elementy mechaniczne układu nawigacyjnego z czasem generowały coraz większy błąd. Choć te dwa ostatnie czynniki nie były tak krytyczne jak pozostałe. Zastanawiać może także obecność minimum. Ta wartość została wyznaczona jako minimalny czas w którym załoga jest w stanie przygotować statek do odpalenia TLI i lotu na Księżyc.

W przypadku misji Apollo-14 odpalenie TLI rozpoczęto w T+2h28m32s misji. Silnik J-2 trzeciego stopnia pracował przez około 350s, zwiększając prędkość statków do około 10.8km/s. Udany manewr spowodował, że statek wszedł na orbitę powrotu swobodnego. Trajektoria ta zostanie potem zmieniona, aby zapewnić lepsze warunki wejścia na orbitę okołoksiężycową.

Pierwsze poważne kłopoty
Jedną z najważniejszych operacji jaką załoga miała wkrótce przeprowadzić, było odłączenie statku CSM od trzeciego stopnia. Po obróceniu statku załogowego o 180 stopni, pilot modułu załogowego Stuart Roosa miał za zadanie zadokować do lądownika księżycowego, który w tym czasie był przymocowany poprzez specjalny adapter do górnej części stopnia S-IVB. Była to krytyczna operacja od której zależało powodzenie całej misji.


Grafika przedstawiająca operację rozłączenia statku CSM i jego dokowanie do lądownika księżycowego LM (NASA).

W T+3h02m29s statek CSM “Kitty Hawk” odłączył się od członu S-IVB. W tym czasie rozpoczęto również transmisję telewizyjną. Pierwszy kontakt pomiędzy modułem załogowym a lądownikiem księżycowym “Antares” nastąpił około dziesięć minut po separacji statku CSM od S-IVB. W pierwszej chwili wydawało się, że wszystko przebiegło zgodnie z planem, nawet komentator NASA doniósł o udanym połączeniu. Jednak wkrótce okazało się, że mechanizm dokujący nie zadziałał tak jak należy. Statki ponownie zaczęły się oddalać. Roosa natychmiast ponowił drugą a jeszcze później także i trzecią próbę. Niestety najwyraźniej trzy mechanizmy zatrzaskowe, będące częścią mechanizmu dokującego, nie chciały prawidłowo zadziałać.

Relacja telewizyjna z dokowania pomiędzy statkami “Kitty Hawk” i “Antares”. W powyższym materiale pierwsza próba dokowania następuje w 8m10s. Więcej części z tego wydarzenia można znaleźć na kanale zellco321.

Kontrola misji przystąpiła do analizy problemu i poszukiwania możliwych sposobów jego rozwiązania. W tym czasie załoga miała zaledwie kilka godzin na udane dokowanie i ekstrakcję modułu księżycowego. Po tym czasie baterie stopnia S-IVB ulegną wyczerpaniu, co oznaczać będzie, że podobnie jak Apollo-13 kolejna misja nie wyląduje na Księżycu.

Na jakiej zasadzie przebiega cały proces dokowania statków CSM i LM? Otóż system dokowania statków Apollo złożony był z kilku podstawowych części, którebyły elementami konstrukcyjnymi zarówno lądownika księżycowego i modułu załogowego. Dobrze przedstawia to poniższy schemat.


Schemat podstawowych elementów systemu dokującego. U góry elementy lądownika księżycowego, na dole elementy modułu załogowego (NASA).

Przebieg dokowania jest następujący. Mechanizm dokujący modułu załogowego wyposażony jest w próbnik dokujący (probe assembly), który na samym końcu zawiera trzy zatrzaski. Przy kontakcie z elementem lądownika (drogue assembly) zatrzaski dokonują pierwszego połączenia obu statków. W dalszej kolejności próbnik ściąga oba statki razem tak, że dwanaście mechanizmów zatrzaskowych znajdujących się na pierścieniu dokującym modułu załogowego (docking ring), łączy tunele obu statków, zapewniając hermetyczne połączenie. Następnie załoga demontuje mechanizm dokujący tak, aby możliwe było przejście pomiędzy oboma statkami.


Schemat, który pokazuje w jaki sposób demontowany jest mechanizm dokujący zarówno po stronie modułu załogowego, jak i modułu księżycowego (NASA).

Problem z nieudanym dokowaniem leżał ewidentnie po stronie próbnika dokującego i jego czterech zatrzasków. Udane połączenie udało się przeprowadzić dopiero podczas szóstej próby w T+4h56m44s, niemal dwie godziny po pierwszej próbie.


Zdjęcie trzeciego stopnia S-IVB wraz z lądownikiem księżycowym “Antares”. Widoczna niebieska poświata to efekt parowania pozostałego paliwa (NASA/scan: Kipp Teague)

Relacja telewizyjna pokazująca ostatnią udaną próbę dokowania (4:50). Więcej części z tego wydarzenia można znaleźć na kanale zellco321.

Kontrola misji nadal nie znała dokładnej przyczyny problemów z pierwszymi pięcioma próbami dokowania. Kolejne połączenie miało nastąpić po powrocie astronautów z powierzchni Księżyca. W przypadku niemożliwości połączenia załoga musiałaby użyć skafandrów kosmicznych, aby przedostać się do modułu załogowego. Problematyczne wtedy byłoby przeniesienie wyposażenia takiego jak materiały fotograficzne czy próbki skał. Dlatego też próbnik po zdemontowaniu został w konsultacji z kontrolą misji dokładnie obejrzany przez załogę.

Ostatecznie mechanizm dokujący nie sprawił już więcej problemów. Postanowiono jednak wraz z zakończeniem misji sprowadzić na Ziemię próbnik dokujący, który normalnie jest odrzucany przed wejściem w atmosferę. Późniejsze analizy wykazały, że najbardziej prawdopodobną przyczyną niewłaściwego zadziałania mechanizmu zatrzaskowego było pewnego rodzaju zanieczyszczenie.

Lot w kierunku Księżyca
Po godzinie od udanego połączenia lądownik księżycowy został wydobyty z adaptera trzeciego stopnia. Apollo-14 rozpoczął kilkudziesięcio godzinny lot w kierunku Księżyca. Tymczasem w T+9h04m11s skierowano człon S-IVB na trajektorię prowadzącą na kurs kolizyjny z Księżycem. Jego uderzenie wstrząśnie powierzchnią Księżyca, generując dane w sejsmometrze pozostawionym przez załogę Apollo-12. W czasie lotu w stronę Księżyca załoga przeprowadzi kilka manewrów korekcyjnych, optymalizujących przybycie statków CSM/LM w pobliże Księżyca.

Kolejna część opisująca historię misji Apollo-14 dostępna tutaj. Część pierwsza została opublikowana wcześniej i można się z nią zapoznać tutaj.

Źródło: NASA

Share.

Comments are closed.