Profil misji Apollo

Profil standardowej misji programu Apollo zawiera wszystkie elementy misji niezbędne do lądowania człowieka na powierzchni księżyca i niezbędne do powrotu na ziemię. Moduł księżycowy LM znajdował się w adapterze SLA będącym elementem rakiety Saturn V. Skrót SLA pochodzi od ang. Spacecraft LM Adapter.

Apollo 10 – druga załogowa misja, podczas której astronauci przebywali na orbicie Księżyca. Był to ostatni lot doświadczalny w ramach programu Apollo stanowiący próbę generalną przed zaplanowanym lądowaniem człowieka na Księżycu. W skład załogi misji Apollo 10 weszli: Thomas Stafford – dowódca, pilot modułu dowodzenia John Young i pilot lądownika księżycowego LM (Lunar Module) Eugene Cernan. Na orbitę wokół Księżyca statek Apollo 10 wszedł 21 maja 1969. Dzień później 22 maja moduł księżycowy „Snoopy” (z astronautami Staffordem i Cernanem) odłączył się od modułu dowodzenia „Charlie Brown”. Podczas samodzielnego lotu wypróbowano procedury podejścia modułu LM do lądowania. Pojazd z astronautami obniżył swoja orbitę do wysokości ok. 15 km od powierzchni Księżyca a następnie ponownie połączył się z modułem, w którym znajdował się John Young. Podczas lotu fotografowano powierzchnię Srebrnego Globu w poszukiwaniu lądowisk dla kolejnych misji programu Apollo. Start: 18 maja 1969 o godzinie 16:49:00 UTC. Osiągnięcie orbity wokół Księżyca: 21 maja 1969 o godzinie 20:44:54 UTC. Opuszczenie orbity wokół Księżyca: 24 maja 1969 o godzinie 10:25:29 UTC. Odłączenie modułu księżycowego „Snoopy” (Stafford i Cernan) od modułu dowodzenia „Charlie Brown”: 22 maja 1969 o godzinie 19:00:57 UTC. Cumowanie modułu księżycowego „Snoopy” do modułu dowodzenia „Charlie Brown”: 23 maja 1969 o godzinie 03:11:02 UTC. Czas pozostawania statku Apollo 10 na orbicie księżycowej: 61 godzin 37 minut 24 sekund. Powrót na Ziemię: 26 maja 1969 o godzinie 16:52:23 UTC W czasie lotu Apollo 10 osiągnięto największa prędkość z jaką kiedykolwiek poruszał się człowiek – 39 879 km/h. Załoga:

Apollo 8 - załogowa misja kierowana przez amerykańska agencję kosmiczną NASA w ramach programu Apollo. Apollo 8 było pierwszą misją, która wyniosła ludzi poza orbitę okołoziemską.

Lot do orbity Ziemi

Po starcie Saturna V SA504, z wyrzutni Centrum Kosmicznego im. Kennedy'ego, pierwszy człon rakiety pracując około 2,5 minuty, nadawał pojazdowi kosmicznemu prędkość 8 640 km/godz. i wynosił go na wysokość 64 kilometrów. Kiedy silnik pierwszego członu kończył pracę, odłączał się od drugiego członu i cztery sekundy później uruchamiały się silniki drugiego członu. Tenże stopień pracował 6 minut i wynosił Apollo na wysokość 182,4 kilometrów zwiększając prędkośc statku kosmicznego do 24 000 km/godz.. W czasie gdy pracowały silniki drugiego członu odrzucany był ucieczkowy zespół ratunkowy. Kiedy silniki drugiego członu kończyły pracę, drugi człon był odrzucany, uruchamiał się silnik trzeciego członu. Apollo napędzany trzecim członem wchodził na na orbitę okołoziemską (184 km) przy prędkości 26 400 km/godz. po czym silnik członu był wyłączany.
Załoga mogła okrążać ziemię maksymalnie 3 razy przygotowując w tym czasie statek kosmiczny do podróży w stronę księżyca.

Apollo 9 – trzecia załogowa misja programu Apollo i druga wyprawa, która odbywała się po orbicie okołoziemskiej. Podczas lotu orbitalnego załoga statku po raz pierwszy przeprowadziła testy modułu księżycowego w czasie autonomicznego lotu oraz w konfiguracji przewidywanej do lotu na Księżyc (ze statkiem Apollo). W skład załogi misji Apollo 9 weszli: James McDivitt – dowódca, pilot modułu dowodzenia David Scott i pilot lądownika księżycowego LM (Lunar Module) Russell Schweickart. Podczas misji astronauci: James McDivitt oraz Russell Schweickart odcumowali lądownik „Spider” od modułu dowódczego i oddalili się od niego na odległość około 160 km. Po wykonaniu w locie autonomicznym serii testów modułu LM astronauci ponownie przycumowali go do modułu dowódczego „Gumdrop”. 6 marca 1969 David Scott oraz Russell Schweickart odbyli godzinny spacer kosmiczny. Scott stał w otwartym włazie modułu dowódczego fotografując Schweickarta pracującego na zewnątrz lądownika księżycowego. Wodowanie kapsuły z astronautami odbyło się na Oceanie Atlantyckim. Załogę oraz statek Apollo 9 ewakuowano na pokład okrętu ratowniczego USS Guadalcanal. Start nastąpił 3 marca 1969 o godzinie 16:00:00 UTC; Apollo 9 powrócił na Ziemię 13 marca 1969 o godzinie 17:00:54 UTC. Parametry orbity:

Program Apollo – seria amerykańskich lotów kosmicznych w latach 1961-1972. Celem programu było lądowanie człowieka na Księżycu, a następnie jego bezpieczny powrót na Ziemię. Zadanie zostało zrealizowane w 1969 roku, w czasie misji Apollo 11. Program był kontynuowany do roku 1972 w celu przeprowadzenia dokładniejszej naukowej eksploracji Księżyca.

Lot do orbity Księżyca

Po upływie 4,5 godziny, ponownie włączany był silnik trzeciego członu (S-IVB) rakiety Saturn V, i pracując 5 minut i 30 sekund nadawał pojazdowi kosmicznemu drugą prędkość kosmiczną i kurs w kierunku Księżyca, był to przedostatni cykl pracy silnika trzeciego członu, a rejon pracy silnika nazywano TLI (Trans Lunar Ignition). W tym momencie Apollo osiągał prędkość 38 880 km/godz i oddalony był od ziemi 305 km. Częścią członu S-IVB był adapter, w którym transportowano do rejonu TLI moduł księżycowy.

William Kwong Yu Yeung (Bill Yeung; chin.: 楊光宇; pinyin: Yáng Guāngyǔ) – kanadyjski astronom urodzony w Hongkongu, działający w Stanach Zjednoczonych.

Apollo 15 – czwarta załogowa misja, podczas której astronauci wylądowali na powierzchni Księżyca. W czasie wyprawy zebrano 77 kg próbek gruntu księżycowego. Astronauci podczas wyjść na powierzchnię Księżyca przebywali poza lądownikiem LM ponad 18 godzin. Scott i Irwin poruszając się po Księżycu po raz pierwszy użyli specjalnie skonstruowanego dla potrzeb misji Apollo pojazdu LRV. Przebyli odległość ponad 27,9 km.

Adapter otwarty poprzez zadziałanie ładunków wybuchowych

Poruszający się z II prędkością kosmiczną zestaw składający się z CSM i trzeciego członu rakiety Saturn V odłączał od siebie wspomniany człon S-IVB w ten sposób, że kiedy silnik członu S-IVB wyłączał się po raz przedostatni, moduł CSM odłączał się od członu S-IVB poprzez zadziałanie eksplozywnych połączeń i odsuwał się od niego na odległość około 20 metrów. Jednocześnie w tym momencie były otwierane i odrzucane cztery panele adaptera w którym znajdował się moduł księżycowy LM. CSM oddalony od adaptera około 20 metrów obracał się o 180°, wracał do modułu księżycowego i przycumowywał od strony modułu dowodzenia. Moduł kiężycowy LM odłączał się od adaptera poprzez zadziałanie czterech małych ładunków wybuchowych w punktach gdzie LM był przymocowany do adaptera. Moduły CSM i LM łączyły się włazami dokowania i tworząc zestaw CSM i LM rozdzielały się z członem S-IVB. Wszystkie manewry związane z rozłączeniem członu S-IVB i utworzeniem konfiguracji trans księżycowej były realizowane mocą silników RCS modułu serwisowego. W tej konfiguracji CSM i moduł księżycowy podążały do orbity około księżycowej. Człon S-IVB wypalając resztki paliwa zostawał wprowadzany na orbitę okołosłoneczną, w ten sposób że kierowany na krawędź Księżyca wykorzystywał jego grawitację do uzyskania większej prędkości niż nadał mu jego silnik. Tak rozpędzony człon S-IVB jeżeli nie trafił w Księżyc rozpoczynał bardzo długą około słoneczną podróż.

Przeciążenie to stan, w jakim znajduje się ciało poddane działaniu sił zewnętrznych innych, niż siła grawitacji, których wypadkowa powoduje przyspieszenie inne niż wynikające z siły grawitacji. Przyjęto wyrażać przeciążenie jako krotność standardowego przyspieszenia ziemskiego. Tak zdefiniowane przeciążenie jest wektorem, mającym kierunek i zwrot.

Apollo 12 była szóstą załogową misją programu Apollo, a drugą misją z lądowaniem ludzi na Księżycu. Misja ta, była dowodzona przez Charles "Pete" Conrada. Start rakiety Saturn V misji Apollo 12 nastąpił 14 listopada 1969 roku, cztery miesiące po misji Apollo 11. Miejscem lądowania był księżycowy Ocean Sztormów. Wielkim osiągnięciem tej misji, było precyzyjne lądowanie modułu księżycowego, 200 metrów obok amerykańskiej sondy kosmicznej Surveyor 3, która również łagodnie lądowała na księżycu, 2 i pół roku wcześniej. Astronauci wymontowali z Surveyor 3 kamerę telewizyjną oraz kilka innych detali i przywieźli je na ziemię. Conrad i pilot modułu księżycowego Alan LaVern Bean spędzili na powierzchni Księżyca 1 dzień i siedem godzin, podczas gdy w module dowodzenia na orbicie około księżycowej pozostawał pilot Richard Gordon. Misja zakończyła się wodowaniem na Pacyfiku 24 listopada 1969 roku.

W czasie lotu bezwładnościowego w kierunku księżyca bywała przeprowadzana transmisja telewizji kolorowej z pokładu Apollo ( nie podczas każdej misji ). Po 24 godzinach była przeprowadzana korekcja kursu poprzez włączenie na kilka sekund silnika głównego modułu CSM, przy większych odchyleniach od kursu, lub poprzez pracę silników Systemu Sterowania Reakcyjnego przy mniejszych. Do tego momentu razem ze statkiem Apollo (w pobliżu) podróżowały cztery panele adapera LM, po korekcji kursu ich drogi się rozchodziły. Jeżeli była taka konieczność, takich korekcji kursu na trasie do orbity Księżyca mogło być trzy.

Atmosfera – gazowa powłoka otaczająca planetę o masie wystarczającej do utrzymywania wokół siebie warstwy gazów, w wyniku działania grawitacji. Ta definicja stosuje się do planet skalistych i księżyców. W przypadku gazowych olbrzymów, takich jak Jowisz oraz gwiazd (por. atmosfera słoneczna) terminem atmosfery określa się tylko zewnętrzne (przezroczyste) warstwy gazowej powłoki, z których promieniowanie dociera bezpośrednio do obserwatora.

Apollo 17 – ostatnia, szósta załogowa misja na Księżyc, w której astronauci lądowali na powierzchni. W czasie misji zebrano 115 kg próbek. Astronauci przebywali na powierzchni 3 dni 02 godziny 59 minut i 40 sekund. W czasie pobytu na Księżycu wykonali 3 spacery (EVA) o łącznym czasie 22 godziny 03 minuty i 57 sekund.

Operacje na orbicie okołoksiężycowej i na Księżycu

Wprowadzenie na orbitę około księżycową następowało po trzech dniach i było osiągane poprzez obrót statku kosmicznego o 180° i włączenie silnika głównego modułu CSM przez 357 sekund w celu zmniejszenia prędkości.
Czwartego dnia dwaj astronauci, dowódca i pilot LM przechodzili z modułu CSM na pokład modułu LM aby przeprowadzić ostatnie sprawdzenie. Po około czterech dniach i pięciu godzinach CSM i LM rozdzielały się skutkiem zadziałania silników systemu sterowania reakcyjnego modułu LM. Po wizualnej inspekcji LM przez dowódcę CSM, następowało uruchomionie silnika opadania LM na 30 sekund wprowadzając po 50 minutach LM na niższą orbitę 14,5 km nad powierzchnią księżyca. Na niższej orbicie silnik opadania zostawał uruchomiany na 756 sekundy co rozpoczynało lądowanie. LM lądował po dalszych kolejnych 12 minutach.

Moduł Dowodzenia/Serwisowy CSM - statek kosmiczny wybudowany w ramach Program Apollo NASA przez North American Aviation. Moduł ten był kompromisem dwóch różnych jednostek: Modułu Dowodzenia i Modułu Serwisowego. Pierwszy z nich zawierał pomieszczenia dla załogi i systemy sterowania. Drugi składał się ze zbiorników na materiały (tlen, woda, hel), ogniw paliwowych i głównego systemu napędowego. Całkowita długość obu modułów wynosiła 11,0 metrów z średnicą maksymalną 3,9 metra. Masa modułu CSM misji Apollo 11 wynosiła 28 801 kg, była to masa startowa włączając paliwo i materiały jednorazowego użytku, z czego moduł dowodzenia ważył 5557 kg a moduł serwisowy 23 244 kg.

System Sterowania Reakcyjnego, ang. Reaction Control System (RCS) – zespół niewielkich silników sterujących położeniem statku kosmicznego lub samolotu w sytuacji kiedy na powierzchnie sterowe nie działają siły aerodynamiczne. Sytuacje takie to:

Start członu wznoszenia z powierzchni Księżyca odbywał się z platformy którą był człon zniżania a urządzeniem napędzającym człon wznoszenia był silnik rakietowy członu wznoszenia. Dokowanie z CSM odbywało się po czterech godzinach i 20 minutach od startu z Księżyca. Po dokowaniu z CSM, LM zostawał odłączany od CSM poprzez zadziałanie małych ładunków wybuchowych umieszczonych na mechanizmie dokowania, przez co mechanizm dokowania i moduł księżycowy pozostawały na orbicie Księżyca.

Misja Apollo 13 była trzecią misją tego programu, z planowanym lądowaniem ludzi na powierzchni Księżyca, lecz eksplozja zbiornika z tlenem w module serwisowym, nie tylko uniemożliwiła lądowanie na Księżycu, ale także spowodowała rozpoczęcie walki o życie załogi. Lot dowodzony był przez Jamesa A. Lovella; pilotem modułu dowodzenia był John L. "Jack" Swigert; pilotem modułu księżycowego był W. Haise. Swigert zastępował pierwotnego pilota modułu dowodzenia Ken Mattingly, którego uziemił lekarz misji z obawy o to, że Mattingly nabawił się różyczki. W rzeczywistości Mattingly nie nabawił się różyczki, i wniósł znaczną pomoc naziemnym kontrolerom, podczas walki o sprowadzenie załogi Apollo na ziemię.

Apollo 11 – misja kosmiczna, której głównym celem było pierwsze lądowanie człowieka na Księżycu. Lądowanie nastąpiło 20 lipca 1969 roku o godzinie 20:17:40 UTC w miejscu 0°40′26.69″N i 23°28′22.69″E. Lot Apollo 11 był elementem szerszego programu Apollo.

Lot w kierunku Ziemi

Powrót na ziemie rozpoczynał się 2½ minutową pracą głównego silnika CSM co zwiększało prędkość CSM do 8800 km/godz. Prędkość ta była konieczna do opuszczenia uścisku grawitacji Księżyca. Po wejściu w rejon grawitacji ziemskiej szybkość Apollo, aż do skraju atmosfery, już tylko rosła i osiągałą ponad 40 000 km/godz. Podróż w kierunku ziemi trwała około 60 godzin. Przed wejściem w atmosferę ziemską Moduł Dowodzenia odłączał się od Modułu Serwisowego poprzez zadziałanie małych ładunków wybuchowych i silników systemu sterowania reakcyjnego Modułu Dowodzenia.

Apollo 14 – trzecia załogowa misja, w czasie której dwaj astronauci wylądowali na powierzchni Księżyca. W czasie wyprawy zebrano 42 kg próbek gruntu księżycowego. Astronauci podczas wyjść na powierzchnię Księżyca przebywali poza lądownikiem LM ponad 9 godzin. Shepard i Mitchell poruszając się po Księżycu po raz pierwszy użyli specjalnie skonstruowanego dla potrzeb tej misji Apollo wózka na kółkach MET, dzięki któremu mogli przewozić m.in. sprzęt do badań naukowych.

Spadochron hamujący — typ spadochronu zaprojektowanego specjalnie do zmniejszenia prędkości opadania ładunków wyrzuconych ze statków powietrznych w początkowej fazie opadania lub w celu skrócenia dobiegu samolotów i wahadłowców po wylądowaniu, poprzez zwiększenie oporów aerodynamicznych. Spadochron hamujący jest stosowany również do hamowania samochodów sportowych typu dragster, oraz pojazdów używanych do bicia rekordów prędkości.

Wejście w atmosferę ziemską

Osobny artykuł: Wejście statku kosmicznego Apollo w atmosferę ziemską.

Wejście w atmosferę

Moduł Dowodzenia wchodził w atmosferę ziemską i poruszał się w niej podstawą skierowaną do przodu. Kąt wejścia w atmosferę nie mogł być za ostry ani zbyt płaski i wynosił około - 6,4 stopnia (szczegóły na wykresie). Lądowanie było sterowane automatycznie, chociaż załoga posiadała również zdublowany system sterowania ręcznego.
Począwszy od wysokości 130 km moduł dowodzenia zaczynał odczuwać opór atmosfery. Prędkość 40 000 km/godz. generowała na osłonie termicznej CM temperaturę dochodząca do 4200 stopni, a przeciążenie maksymalne sięgało 5 G. Na wyskości 8000 metrów odrzucana była osłona termiczna aby umożliwić rozwinięcie spadochronów. Spadochrony hamujące były zrefowane pojedynczo i rozwijały się po kilku sekundach. Zmniejszały one prędkość opadania modułu dowodzenia z 520 do 200 km/godz. Kiedy wysokość zbliżała się do poziomu 4000 metrów spadochrony hamujące były odłączane i rozwijał się pilocik spadochronów głównych. Były one podwójnie zrefowane i rozwijały się w dwóch etepach. Rozwinięcie tych spadochronów powodowałe dalsze zmniejszenie prędkości opadania i w efekcie prędkość opadania malała do 35 km/godz.

Moduł dowodzenia był elementem statku kosmicznego który jako jedyny uczetniczył w ostatnim etapie misji Apollo, czyli przechodził przez atmosferę ziemską i wodował na Pacyfiku. Podczas powrotu z misji księżycowej przed wejściem w atmosferę ziemską moduły dowodzenia i serwisowy rozłączały się. Moduł serwisowy spalał się w atmosferze ziemskiej a moduł dowodzenia zawierający astronautów wchodził w atmosferę ziemską z prędkością 13000m/sek. Tak działo się w misjach Apollo, nigdy więcej załogowe statki kosmiczne nie wnikały w atmosferę ziemską z taką prędkością. Do sterowania modułem dowodzenia podczas wchodzenia w atmosferę służyły silniki systemu sterowania reakcyjnego.

Kiedy tylko otworzyły się spadochrony główne załoga uruchamiała wypalanie resztek paliwa rakietowego Systemu Sterowania Reakcyjnego, włączała radiolatarnię VHF wskazującą położenie modułu dowodzenia, ustawiała leżanki w położenie do lądowania, przedmuchiwała przewody paliwowe. Finałowy etap opadania na spadochronach głównych trwał pięć minut. Apollo wodował na Oceanie Spokojnym po około 195 godzinach i było to w misji Apollo 11, inne misje były dłuższe.

Człon S-IVB

Po wykonaniu swojego ostatniego zadania, tzn. nadania statkowi kosmicznemu Apollo prędkości ucieczki z ziemi, w misjach Apollo 8, Apollo 9, Apollo 10, Apollo 11 i Apollo 12człon S-IVB był kierowany na orbitę około słoneczną. W misjach Apollo 13, Apollo 14, Apollo 15, Apollo 16 i Apollo 17 człon S-IVB był rozbijany o powierzchnię Księżyca i był to jeden z elementów operacji pomiarów sejsmicznych służących do określenia charakterystyki rdzenia księżycowego.

Zdjęcie po lewej stronie przedstawia trzeci człon rakiety Saturn V i adapter SLA w siódmej misji programu Apollo. W standardowych misjach wewnątrz adapteru znajdował się Moduł księżycowy LM. Adapter był elementem rakiety Saturn V przeznaczonym do przewożenia modułu LM. Na zdjęciu cztery panele adapteru są ustawione w pozycji całkowicie otwartej w sytuacji kiedy nie ma tam modułu księżycowego. Adapter jest to miejsce w którym moduł księżycowy był złożony w czasie startu, podczas przelotu na orbitę i na początku drogi na księżyc. W misjach wymagających użycia modułu księżycowego (LM), przed dokowaniem LM od strony Modułu Dowodzenia, cztery panele były otwierane i odrzucane. Zdjęcie to zostało wykonane podczas misji Apollo 7, kiedy LM nie był przewożony. W misjach w których moduł księżycowy (LM) był przewożony, taki widok adaptera nie był możliwy, ponieważ cztery panele odpadały zanim LM opuścił adapter.

Przypisy

Wszystkie manewry modułu CSM związane z rozdzieleniem modułu S-IVB i połączeniem z modułem LM były wykonywane ciągiem dysz RCS
Na orbitę około słoneczną człon SIVB był kierowany w misjach Apollo 8,9,10,11 i 12, a w pozostałych misjach S-IVB kierowany był w powierzchnię księżyca.
Człon S-IVB, który statkowi kosmicznemu Apollo 12 nadał II prędkość kosmiczną, sam został skierowany na orbitę około słoneczną i w 2002 r. został odkryty przez William Kwong Yu Yeung i zarejestrowany jako asteroida z oznaczeniem J002E3

Źródło

Apollo Operations Handbook

Zobacz też

Moduł księżycowy LM

Moduł Dowodzenia/Serwisowy CSM

Wejście statku kosmicznego Apollo w atmosferę ziemską

Rakietowy System Ratunkowy (LES)

Linki zewnętrzne

Animacja misji oficjalnej strony Apollo