W tym miesiącu minęło 40 lat od kolejnej załogowej wyprawy na Księżyc – misji Apollo-14. W przeciągu ostatnich kilkunastu dni przybliżyliśmy historię wydarzeń, które miały miejsce w styczniu i lutym roku 1971. Zapraszamy na ostatni już artykuł opisujący historię wyprawy Apollo-14.
Opuszczenie orbity okołoksiężycowej
Kiedy Shepard i Mitchell powrócili z powierzchni Księżyca, natychmiast rozpoczęto przygotowania do podróży powrotnej na Ziemię. Była noc 6/7 lutego czasu GMT, kiedy załoga przetransportowała niezbędne wyposażenie z modułu “Antares” do statku załogowego “Kitty Hawk”. Następnie oba połączone statki CSM/LM zostały ustawione wzdłuż osi równoległej do linii wyznaczonej przez promień Księżyca w taki sposób, że “Antares” znajdował się dalej od Księżyca. Gdy wymagana orientacja została ustawiona, w czasie misji T+145h44m58s nastąpiła separacja obu pojazdów. Kilka minut później załoga przeprowadziła odpalenie silniczkami korekcyjnymi celem oddalenia od modułu wznoszącego lądownika “Antares”.
Film nakręcony przez załogę Apollo-14 przedstawiający separację modułu wznoszącego lądownika księżycowego (NASA).
W dalszej kolejności odpowiednie komendy zostały wysłane z Ziemi, żeby doprowadzić do deorbitacji modułu księżycowego. W T+147h14m16.9s na 76.2s uruchomione zostały silniczki korekcyjne “Antaresa”. Prędkość orbitalna została zmniejszona o taką wartość, aby moduł wznoszący zderzył się z powierzchnią Księżyca w ściśle określonym obszarze. Impakt nastąpił niemal pół godziny później w miejscu o współrzędnych 3.42 stopnia szerokości południowej i 19.667 stopnia długości zachodniej. Punkt zderzenia oddalony był o zaledwie 7 mil (~13 km) od wcześniej zaplanowanego miejsca, 36 mil (~66 km) od miejsca lądowania Apollo-14 oraz 62 mile (~115 km) od obszaru eksploracji wyprawy Apollo-12.
W tym czasie załoga Apollo-14 przygotowywała się do opuszczenia orbity okołoksiężycowej i rozpoczęcia drogi powrotnej na Ziemię. Manewr określany jako Transearth Injection (TEI) miał spowodować wejście statku załogowego na trajektorię, której parametry miały zapewniać wejście w atmosferę ziemską i wodowanie w określonym obszarze Pacyfiku. W celu przeprowadzenia manewru TEI w T+148h36m02.30s na niemal dwie i pół minuty uruchomiono główny silnik modułu serwisowego. Jednostka SPS zwiększyła prędkość statku o około 3460 fps (1054 m/s), pozwalając statkowi “Kitty Hawk” na opuszczenie orbity okołoksiężycowej.
Trajektoria powrotna
Powrót statków Apollo na Ziemię był bardzo trudną operacją. Trajektoria powracającego pojazdu musiała być tak dopasowana, aby kapsuła z załogą weszła w ziemską atmosferę pod odpowiednim kątem. Dopuszczalne było tylko niewielkie odchylenie od tej wartości, często nazywane “korytarzem wejścia”. Dlatego też, podobnie jak to było w przypadku lotu na Księżyc, w drodze powrotnej zaplanowano szereg manewrów korekcyjnych, które w razie potrzeby mogły być wykonane: MCC-5, który mógłby się odbyć w +17h od manewru TEI oraz MCC-6 i MCC-7 odpowiednio -22h i -3h od wejścia w atmosferę.
Około dwudziestu minut po przeprowadzeniu odpalenia TEI pomiary wykazały, że estymowany kąt wejścia w atmosferę wynosi -7.34 stopnia wobec planowanej wartości -6.5 stopnia. Dalsze pomiary i wyliczenia pokazały kąt wejścia o wartości -6.97 stopnia. W związku z tym zdecydowano się skorzystać z możliwości wykonania pierwszego manewru korekcyjnego MCC-5. Krótkie trzysekundowe odpalenie przeprowadzone w T+165h34m56.69s misji ustaliło kąt wejścia na -6.37 stopnia. W miarę zbliżania się do kolejnych punktów, w których zaplanowano korekty trajektorii, przeprowadzano niezbędne obliczenia. Ponieważ okazało się, że wartość zmian prędkości dla manewrów MCC-6 i MCC-7 była zbyt mała, z dalszych odpaleń korekcyjnych zrezygnowano.
Materiały telewizyjne nakręcone w dniach 6-8 lutego omawiające m.in. eksplorację rejonu Fra Mauro i opuszczenie powierzchni Księżyca, a także lot powrotny na Ziemię. W 6:50 można zobaczyć fragmenty rozmowy z astronautami (NASA/zellco321).
W trakcie lotu powrotnego na Ziemię załoga przeprowadziła wewnątrz modułu załogowego szereg eksperymentów związanych z różnymi procesami fizycznymi w warunkach nieważkości. Były to:
- ELECTROPHORETIC SEPARATION – specjalna aparatura badała ruch molekuł organicznych w kwaśnych lub alkalicznych roztworach wodnych w obecności pola elektrycznego. Efekt, znany jako elektroforeza, umożliwia rozdzielenie mieszaniny związków chemicznych na możliwie jednorodne frakcje. Wewnątrz aparatury znajdowały się trzy różne substancje: czerwone i niebieskie barwniki organiczne, ludzka hemoglobina oraz DNA ryby. Niestety eksperyment udał się tylko częściowo. Barwniki organiczne uległy separacji tak jak się spodziewano, natomiast pozostałe substancje nie zostały uwolnione. Jak się okazało, zawierały bakterie, które zniszczyły te próbki.
- LIQUID TRANSFER – składał się ze zbiorników posiadających przegrody oraz takich, które nie były w nie wyposażone. Eksperyment miał na celu sprawdzenie jak będzie wyglądał transfer płynów w tych różnych typach zbiorników. Transfer płynu pomiędzy zbiornikami bez przegród, tak jak się spodziewano, był nieudany. Zastosowanie przegród umożliwiło uzyskanie dobrego przepływu. Doświadczenie zostało przeprowadzone zgodnie z planem.
Przebieg eksperymentu “liquid transfer” dla dwóch różnych typów zbiorników (NASA
- HEAT FLOW AND CONVECTION – doświadczenie badało stopień wpływu stanu mikrograwitacji na konwekcję płynów. Na skutek braku ciążenia zjawisko konwekcji może być zdominowane przez inne mechanizmy, np.: gradient napięcia powierzchniowego. Podobnie jak eksperyment “liquid transfer”, także i ten został przeprowadzony zgodnie z planem.
Film przedstawiający przebieg eksperymentu “heat flow and convection” (NASA).
- COMPOSITE CASTING – w tym doświadczeniu badano wpływ obróbki termicznej na wybrane próbki metaliczne, które były podgrzewane w odpowiedniej komorze. Po powrocie wszystkie jedenaście próbek zostało poddane analizie promieniami rentgenowskimi.
Powrót na Ziemię
Ostatnie godziny przed wejściem w ziemską atmosferę przebiegały bez nieprzewidzianych sytuacji. Oprócz wymienionych powyżej eksperymentów załoga przeprowadziła także doświadczenie “light flash experiment”. Był to eksperyment, który miał badać zjawisko, którego doświadczały załogi w poprzednich lotach: były to przypadkowe błyski pojawiające się przed oczami astronautów. Zjawisko to mogło być spowodowane powstawaniem promieniowania Czerenkowa, gdy cząstka promieniowania kosmicznego przechodzi przez oko ludzkie lub jonizacją wywołaną przez te cząstki na siatkówce. Aby wytłumaczyć mechanizm powstawania tych błysków, w kolejnych lotach załogi miały wydzielony czas na dokonanie niezbędnych obserwacji.
Film przedstawiający załogę i wnętrze przedziału załogowego statku “Kitty Hawk”. Na kolejnych ujęciach widać Sheparda, Roosę oraz Mitchella a także panele kontrolne wraz z zegarem wyświetlającym czas misji (NASA).
9 lutego był ostatnim dniem misji. Załoga przygotowywała statek do wejścia w ziemską atmosferę. Jedną z ważniejszych czynności, jakie należało wykonać, było oddzielnie modułu serwisowego. Nastąpiło to w T+215h32m42.2s misji. Kilkanaście minut później moduł załogowy z prędkością około 11 km/s wtargnął w ziemską atmosferę. Wkrótce na skutek hamowania atmosferycznego powstała plazma, która skutecznie uniemożliwiała kontakt radiowy pomiędzy kontrolą misji a załogą. Brak możliwości komunikacji ze statkiem trwał przez nieco ponad trzy minuty. Gdy został odzyskany, kapsuła statku “Kitty Hawk”, wytraciwszy już większość swojej energii kinetycznej, zmierzała w kierunku wód południowego Pacyfiku. Aby zmniejszyć prędkość opadania w T+215h56m08s otworzone zostały dwa spadochrony hamujące, a wkrótce po nich trzy główne, które zapewniły bezpieczne dla załogi wodowanie. W tym czasie opadającą kapsułę obserwowała już załoga statku USS New Orleans. Jej celem było wydostanie załogi oraz zabezpieczenie modułu załogowego.
Mapa przedstawiająca punkt wejścia w atmosferę oraz planowane miejsce lądowania (NASA).
Ujęcie z 16mm kamery umieszczonej w górnym oknie przedziału załogowego i filmującej wejście w atmosferę oraz otwarcie spadochronów (NASA).
Transmisja telewizyjna pokazująca wodowanie kapsuły statku Apollo-14 (NASA/zellco321).
Miejsce wodowania było oddalone o zaledwie 0.6 mili (~1.1 km) od planowanego miejsca lądowania oraz 3.8 mili (7 km) od statku zabezpieczającego. Po czterdziestu ośmiu minutach załoga została podjęta przez śmigłowiec zabezpieczający i przetransportowana na pokład statku. Kapsuła Apollo-14 znalazła się na pokładzie około pół godziny później.
Astronauta Ed Mitchell opuszcza moduł załogowy (NASA/scan: Ed Hengeveld).
Załoga Apollo-14 schodzi na pokład statku USS New Orleans. Maski są częścią procedury kwarantacyjnej (NASA/scan: Ed Hengeveld).
W ten sposób dobiegła końca kolejna wyprawa załogowa zakończona udanym lądowaniem na Księżycu. Wyprawa, która dla każdego z astronautów w niej uczestniczących była jednocześnie ostatnim lotem w kosmos. Mimo iż misja Apollo-14 dobiegła końca, załoga przez okres kilkunastu dni, aż do 26 lutego przechodziła kwarantannę. W tym czasie poddawano analizie próbki skalne pod kątem obecności potencjalnych mikroorganizmów mogących stanowić zagrożenie. Także moduł załogowy poddawany był analizie technicznej w zakładach North American Rockwell, gdzie został dostarczony 8 kwietnia. Obecnie kapsuła znajduje się na terenie KSC w Kennedy Space Center Visitor Complex, gdzie oglądać można także skafander kosmiczny, który podczas misji nosił Alan Shepard.
Podsumowanie misji
Misja Apollo-14, mimo początkowych problemów z mechanizmem dokującym oraz koniecznością “przeprogramowania” komputera pokładowego tuż przed lądowaniem na Księżycu, spełniła wszystkie najważniejsze cele naukowe związane z eksploracją rejonu Fra Mauro: przywieziono interesujące próbki skalne oraz wykonano szereg dokumentacji fotograficznych. Co prawda część obserwacji była ograniczona na skutek uszkodzenia kamery Lunar Topographic Camera, jednak mimo wszystko przy pomocy zwykłego wyposażenia fotograficznego udało się wykonać zdjęcia ważnego dla planistów rejonu przyszłego lądowania misji Apollo-16. Duże znaczenie naukowe miało również rozstawienie podczas pierwszego dnia pobytu na Księżycu stacji naukowej ALSEP. Ciekawostką jest, że oprócz rejestracji przez sejsmometr uderzenia o powierzchnię Księżyca modułu wznoszącego lądownika, jeszcze jeden z jej instrumentów zanotował to zdarzenie. Był to detektor mierzący cząstki naładowane. Wykrył on jony pochodzące z resztek paliwa, które wydostały się podczas zderzenia. ALSEP działał aż do 30 września 1977r.
Ten lot przeszedł również do historii jako ostatnia misja programu Apollo typu “H”. Kolejne trzy wyprawy, tj. Apollo-15, 16 i 17 były oznaczone w grafiku lotów jako misje “J”. Przekładało się to na pobyt na Księżycu wydłużony do trzech dni. Wszystkie były także wyposażone w pojazd księżycowy, który znacznie zwiększył obszar eksploracji rejonu lądowania.
Teraz, niemal 40 lat po wyprawie misji Apollo-14, dzięki zdjęciom z sondy Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) nadal możemy oglądać sprzęt i ślady jakie w rejonie wzgórz Fra Mauro pozostawili Alan Shepard oraz Ed Mitchell.
Rejon lądowania misji Apollo-14 widziany przez sondę LRO (NASA).
Na tym kończymy ostatni artykuł poświęcony misji Apollo-14. Wcześniej opublikowane artykuły są dostępne pod poniższymi linkami:
Apollo-14. Część piąta: EVA-2 i start z powierzchni Księżyca
Apollo-14. Część czwarta: lądowanie na Księżycu i EVA-1
Apollo-14. Część trzecia: wejście na orbitę okołoksiężycową
Apollo-14. Część druga: początek misji
Apollo-14. Część pierwsza: opis i przygotowania do misji
Źródło: NASA
