W 1955 roku Związek Radziecki oświadczył, że umieści sztucznego satelitę na orbicie Ziemi w ciągu 18 miesięcy trwania Międzynarodowego Roku Geofizycznego (1957/58). Niewielu ludzi na zachodzie traktowało tę informację z powagą, zmienili jednak zdanie gdy Sowieci wystrzelili w ramach testu pierwszy na Świecie pocisk międzykontynentalny R-7 w dniu 21 sierpnia 1957 roku. Sowieci użyli następnie R-7 do wystrzelenia pierwszego oraz drugiego sztucznego satelity – ważącego 83.6 kilograma Sputnika 1 w dniu 4 października 1957 i 508-kilogramowego Sputnika 2 miesiąc później (3 listopada 1957 roku).
Stosunkowo duża masa, którą pocisk R-7 mógł wynieść na orbitę Ziemi zaskoczyła naukowców pracujących nad techniką rakietową w USA. Pierwszy satelita amerykański, którego lot zakończył się sukcesem – Explorer 1 (31 stycznia 1958 roku), ważył tylko 14 kilogramów, podczas gdy trzeci satelita sowiecki, Sputnik 3, wystrzelony cztery miesiące później ważył już blisko sto razy więcej (1330 kilogramów).
Nawet gdy Stany Zjednoczone wysłały swojego pierwszego satelitę, niemal natychmiast rozpoczęły się dwa nowe etapy w wyścigu kosmicznym: o to kto pierwszy wyśle bezzałogową sondę na Księżyc oraz komu uda się wysłać człowieka na orbitę. W wystąpieniu dla Amerykańskiego Towarzystwa Astronautycznego w sierpniu 1958 roku, Dandridge Cole oraz Donald Muir – inżynierowie z Martin Company (Denver, Colorado) – zaproponowali ich połączenie w jednej misji polegającej na wysłaniu człowieka w lot wokół Księżyca. Przestrzegali, że „Rosjanie mogą dysponować tak olbrzymią przewagą … że mogliby wylądować na Księżycu przed … naszym pierwszym lotem wokółksiężycowym”, oraz przewidywali, że Związek Radziecki będzie zdolny do wykonania załogowego lotu wokół Srebrnego Globu już w 1963 roku, na cztery lata przed Stanami Zjednoczonymi. Cole i Muir dodali jednak, że „przynajmniej od strony technicznej wydaje się, że nie ma powodu by cel ten nie został osiągnięty [przez NASA]w roku 1963”. W 1958 roku, wielu obserwatorów w USA postrzegało bowiem amerykański program kosmiczny jako powstrzymywany głównie z braku woli politycznej ze strony administracji Eisenhowera.
Cole i Muir zaproponowali czterostopniową rakietę nośną („Missile B”) na potrzeby swojego lotu wokół Księżyca. Oszacowali, że rakieta o ciągu około 75.5 tony („Missile A”) mogłaby być dostępna w roku 1963; w swoim locie do Srebrnego Globu zaproponowali połączenie czterech takich rakiet aby utworzyć pierwszy stopień o ciągu wynoszącym łącznie około 276 ton. Ich rakieta do misji wokółksiężycowej zawierała by także drugi stopień złożony z pojedynczej rakiety o ciągu 75.5 tony, trzeciego stopnia z silnikiem rakietowym o ciągu 18 ton oraz czwartym stopniem, zdolnym do uzyskania ciągu o wartości 4,5 tony.
Kapsuła wokółksiężycowa w kształcie przypominającym wiadro posiadałaby masę około 4 ton. Choć dwutygodniowa podróż dookoła Księżyca wymagałaby najmniej energii (a zatem mniejszej rakiety), Cole i Muir zdecydowali się na trzy lub czterodniową wyprawę z przyczyn psychologicznych. „Dla samotnego człowieka zamkniętego w niewielkiej kapsule i odbywającego podróż na odległość 400 tysięcy kilometrów od Ziemi”, wyjaśnili, „różnica pomiędzy trzema czy czterema dniami, a okresem dwóch tygodni mogłaby wydawać się nieskończonością”. Skrócenie czasu wyprawy pozwoliłoby także na zmniejszenie ilości wymaganego zaopatrzenia na pokładzie kapsuły. Stwierdzili, że ilość energii potrzebnej do redukcji czasu przelotu z dwóch tygodni do czterech dni nie byłaby duża, jednak dalsze jego zmniejszenie wiązałoby się już ze znacznie większym wydatkiem energetycznym.
Trajektoria wokółksiężycowa sondy dzieliłaby się na trzy etapy. Przelot w pobliżu Księżyca w kierunku oddalającym pojazd od Ziemi trwałby 35.35 godziny. Następnie miałby miejsce hiperboliczny przelot za Srebrnym Globem, który trwałby około 9.3 godziny. Kapsuła przeleciałaby na wysokości 16 kilometrów nad niewidoczną z Ziemi stroną Księżyca, gdzie „moc ludzkiego mózgu [mogłaby] umożliwić zebranie bardziej precyzyjnych i bardziej konkretnych danych, niż mogłoby to mieć miejsce w przypadku samych technik fotograficznych”. Trzeci etap przelotu wokółksiężycowego stanowiłby lustrzane odbicie pierwszego – pojazd minąłby Księżyc w czasie 35.35 godziny rozpoczynając powrót na Ziemię.
Osłona termiczna konieczna do wejścia w atmosferę Ziemi z dużą prędkością ważyłaby około 226 kilogramów. Podczas gdy Ziemia zaczęłaby wypełniać coraz bardziej pole widzenia pilota, jego „przypominający wannę” fotel wypełniłby się wodą, aby ochronić go przed potężnymi siłami działającymi podczas hamowania. Cole i Muir napisali, że ponieważ „woda byłaby potrzebna tylko podczas ostatniej fazy podróży, mogłaby pochodzić z rezerwy wody pitnej lub przeznaczonej do mycia”. Pomimo potencjalnych oszczędności na masie pojazdu, wahali się „zasugerować, że mogłaby to być woda … przeznaczona do picia lub mycia”.
Po ognistym przejściu przez atmosferę, kapsuła rozłożyłaby stateczniki wykorzystywane do sterowania. Lądowanie odbyłoby się za pomocą spadochronów w morzu lub na terenie Stanów Zjednoczonych. Cole i Muir zakończyli swoją prezentację porywającymi słowami: „Czas może pokazać, że człowiek, który wyjdzie ze swojej kapsuły aby otrzymać gratulacje od zespołu [zajmującego się odzyskiem] … odbył podróż o większym znaczeniu dla ludzkości niż wyprawa Kolumba”.
Radziecka sonda Łuna 2 stała się pierwszy obiektem zbudowanym przez człowieka, który uderzył w Księżyc we wrześniu 1959 roku, a Jurij Gagarin odbył podróż na pokładzie kapsuły Wostok 1 na orbitę okołoziemską w kwietniu 1961 roku i stał się pierwszym człowiekiem w kosmosie. Lot Gagarina – w połączeniu z geopolityczną klęską nieudanej, wspieranej przez CIA inwazji na Kubę w Zatoce Świń – zainspirował Prezydenta USA Johna F. Kennedy’ego aby wezwać NASA do wysłania człowieka na Księżyc przed rokiem 1970 (maj 1961 roku). Przez pewien czas NASA planowała załogowy lot wokółksiężycowy jako wczesną misję programu mającego przetestować koncepcję lądowania na Księżycu w ramach misji Apollo. W konsekwencji po wykonaniu pierwszego lotu na orbitę pojazdu załogowego (Apollo 7, wrzesień 1968 roku) przeskoczono od razu do lotu testowego na orbitę Księżyca (Apollo 8, grudzień 1968).
Związek Radziecki przetestował załogowe pojazdy Zond – zmodyfikowane statki kosmiczne Sojuz – w lotach wokółksiężycowych bez kosmonautów na pokładzie w latach od 1966 do 1970. Większość z nich poniosła porażki na tyle poważne by zabić załogę, gdyby znajdowała się ona w pojazdach. Obawa, że Sowieci mogliby „ukraść” zwycięstwo Ameryce dzięki wysłaniu pojazdu Zond z załogą wokół Księżyca w grudniu 1968 roku przyczyniła się do szybkiego podjęcia decyzji o locie misji Apollo 8.
Pierwszy (i jak dotąd jedyny) załogowy lot wokółksiężycowy był rezultatem wypadku. W kwietniu 1970 roku, statek kosmiczny Apollo 13 – Command and Service Module Odyssey (Odyseja) – uległ poważnym uszkodzeniom wskutek eksplozji zbiornika tlenu, która zmusiła załogę do zrezygnowania z zaplanowanego lądowania na Księżycu. Wykorzystali oni silnik przeznaczony do lądowania, zainstalowany na Lądowniku Księżycowym Aquarius (Wodnik) do zmiany kursu tak, aby przejść za Księżycem bez wchodzenia na jego orbitę i od razu skierowali się z powrotem na Ziemię po tzw. trajektorii powrotu swobodnego.
David S.F. Portree
Beyond Apollo blog
Na podstawie:
“Around the Moon in 80 Hours,” Dandridge M. Cole and Donald E. Muir, Advances in Astronautical Sciences, Vol. 3, pp. 27-1 – 27-30; Proceedings of the Western Regional Meeting of the American Astronautical Society, August 1958.
{module [346]}
