Apollo (nava spatiala) -Apollo (spacecraft)
Nava spațială Apollo a fost compusă din trei părți concepute pentru a îndeplini obiectivul programului american Apollo de a ateriza astronauții pe Lună până la sfârșitul anilor 1960 și de a-i returna în siguranță pe Pământ . Nava spațială consumabilă (de unică folosință) a constat dintr-un modul combinat de comandă și serviciu (CSM) și un modul lunar Apollo (LM). Două componente suplimentare au completat stiva de nave spațiale pentru asamblarea vehiculelor spațiale: un adaptor navă-LM (SLA) conceput pentru a proteja LM de stresul aerodinamic al lansării și pentru a conecta CSM la vehiculul de lansare Saturn și un sistem de evacuare a lansării.(LES) pentru a transporta echipajul din modulul de comandă în siguranță departe de vehiculul de lansare în cazul unei urgențe la lansare.
Designul s-a bazat pe abordarea de întâlnire a orbitei lunare : două nave spațiale andocate au fost trimise pe Lună și au intrat pe orbita lunii. În timp ce LM s-a separat și a aterizat, CSM a rămas pe orbită. După excursia lunară, cele două nave s-au întâlnit și s-au andocat pe orbită lunară, iar CSM a returnat echipajul pe Pământ. Modulul de comandă a fost singura parte a vehiculului spațial care s-a întors cu echipajul la suprafața Pământului.
LES a fost aruncat în timpul lansării la atingerea punctului în care nu mai era necesar, iar SLA a rămas atașat de treapta superioară a vehiculului de lansare. Două CSM fără echipaj, un LM fără echipaj și un CSM cu echipaj au fost transportate în spațiu de vehiculele de lansare Saturn IB pentru misiunile Apollo pe orbita joasă a Pământului. Saturn Vs mai mare a lansat două CSM fără echipaj pe zboruri de testare pe orbita Pământului înaltă, CSM într-o misiune lunară cu echipaj, nava spațială completă într-o misiune pe orbita joasă a Pământului cu echipaj și opt misiuni lunare cu echipaj. După încheierea programului Apollo, patru CSM-uri au fost lansate pe Saturn IB pentru trei misiuni orbitale Skylab Earth și proiectul de testare Apollo-Soyuz .
Modul de comandă și service
Cea mai mare parte a navei spațiale Apollo a fost un vehicul de trei oameni proiectat pentru zborul orbital, translunar și lunar și întoarcerea pe Pământ. Acesta a constat dintr-un modul de comandă susținut de un modul de serviciu , construit de North American Aviation (mai târziu North American Rockwell ).
Modul de comandă (CM)
Modulul de comandă era centrul de control al navei spațiale Apollo și locuința celor trei membri ai echipajului. Conținea cabina principală presurizată a echipajului, canapele pentru echipaj, panoul de control și instrumente, ghidare primară, sistem de navigație și control , sisteme de comunicații, sistem de control al mediului, baterii, scut termic , sistem de control al reacției pentru a asigura controlul atitudinii , trapa de andocare înainte, trapa laterală. , cinci ferestre și un sistem de recuperare a parașutei. A fost singura parte a vehiculului spațial Apollo/Saturn care s-a întors pe Pământ intact.
Modul de service (SM)
Modulul de service nu era presurizat și conținea un motor principal de propulsie de serviciu și propulsor hipergolic pentru a intra și a părăsi orbita lunară, un sistem de control al reacției pentru a asigura controlul atitudinii și capacitatea de translație , pile de combustie cu reactanți de hidrogen și oxigen, radiatoare pentru a evacua căldura reziduală în spațiu, și o antenă cu câștig mare . Oxigenul a fost folosit și pentru respirație, iar celulele de combustie produceau apă pentru băut și controlul mediului. Pe Apollo 15, 16 și 17 a transportat și un pachet de instrumente științifice, cu o cameră de cartografiere și un mic sub-satelit pentru a studia Luna.
O mare parte a modulului de serviciu a fost preluată de propulsor și de motorul principal al rachetei. Capabil de reporniri multiple, acest motor a plasat nava spațială Apollo pe și în afara orbita lunară și a fost folosit pentru corecții la mijlocul cursului între Pământ și Lună.
Modulul de serviciu a rămas atașat la modulul de comandă pe toată durata misiunii. A fost aruncat înainte de reintrarea în atmosfera Pământului.
Modulul lunar (LM)
Modulul lunar Apollo a fost un vehicul separat conceput pentru a ateriza pe Lună și a reveni pe orbita lunii și a fost prima „navă spațială” adevărată, deoarece a zburat exclusiv în vidul spațiului. A constat dintr-o etapă de coborâre și o etapă de urcare . A furnizat sisteme de susținere a vieții pentru doi astronauți timp de până la patru până la cinci zile în misiunile Apollo 15, 16 și 17. Nava spațială a fost proiectată și fabricată de compania de avioane Grumman .
Etapa de coborâre conținea trenul de aterizare, antena radar de aterizare, sistemul de propulsie de coborâre și combustibilul pentru aterizarea pe Lună. Avea, de asemenea, mai multe compartimente de marfă folosite pentru a transporta, printre altele: pachetele Apollo Lunar Surface Experiment ALSEP , transportorul de echipamente modular (MET) (un cărucior de echipamente tras manual folosit pe Apollo 14 ), Roverul lunar ( Apollo 15 , 16 ). și 17 ), o cameră de televiziune de suprafață, unelte de suprafață și cutii de colectare a probelor lunare.
Etapa de urcare conținea cabina echipajului, panourile de instrumente, trapa de deasupra/portul de andocare, trapa frontală, sisteme optice și electronice de ghidare , sistem de control al reacției, antene radar și de comunicații, motorul rachetei de ascensiune și propulsor pentru a reveni pe orbita lunară și la întâlnirea cu Apollo. Module de comandă și service.
Adaptor pentru modulul navei spațiale-lunar (SLA)
Adaptorul navei spațiale-LM (SLA), construit de North American Aviation (Rockwell), a fost o structură conică din aluminiu care a conectat modulul de serviciu la etapa rachetei Saturn S-IVB . De asemenea, a protejat LM-ul, duza motorului sistemului de propulsie de serviciu și ombilicalul de la vehicul de lansare la modulul de service în timpul lansării și ascensiunii prin atmosferă.
SLA era compus din patru panouri fixe de 2,1 m (7 picioare) înălțime, fixate cu șuruburi la unitatea de instrumente deasupra scenei S-IVB , care erau conectate prin balamale la patru panouri de 21 picioare (6,4 m) înălțime care se deschideau. din vârf asemănător cu petalele de flori.
SLA a fost fabricat din material tip fagure de aluminiu cu grosimea de 1,7 inchi (43 mm). Exteriorul SLA a fost acoperit de un strat subțire (0,03–0,2 inchi sau 0,76–5,08 milimetri) de plută și vopsit în alb pentru a minimiza solicitările termice în timpul lansării și ascensiunii.
Modulul de service a fost prins cu șuruburi pe o flanșă în partea de sus a panourilor mai lungi, iar alimentarea pirotehnicii cu redundanță multiplă SLA a fost furnizată de un ombilical. Deoarece eșecul de a se separa de etapa S-IVB ar putea lăsa echipajul blocat pe orbită, sistemul de separare a folosit mai multe căi de semnal, mai multe detonatoare și mai multe încărcături explozive în care detonarea unei încărcături ar declanșa alta chiar dacă detonatorul de pe acea încărcătură nu a reusit sa functioneze.
Odată ajunsi în spațiu, astronauții au apăsat butonul „CSM/LV Sep” de pe panoul de control pentru a separa CSM-ul de vehiculul de lansare. Cordonul detonant a fost aprins în jurul flanșei dintre SM și SLA și de-a lungul îmbinărilor dintre cele patru panouri SLA, eliberând SM și explodând conexiunile dintre panouri. Propulsoarele pirotehnice duble redundante de la capătul inferior al panourilor SLA au tras apoi pentru a le roti în jurul balamalelor la 30-60 de grade pe secundă.
La toate zborurile prin Apollo 7 , panourile SLA au rămas articulate pe S-IVB și s-au deschis la un unghi de 45 de grade, așa cum a fost proiectat inițial. Dar, pe măsură ce echipajul Apollo 7 a exersat întâlnirea cu S-IVB/SLA care conținea o țintă de andocare falsă, un panou nu s-a deschis la 45 de grade, ceea ce a stârnit îngrijorarea cu privire la posibilitatea coliziunii dintre navă spațială și panourile SLA în timpul andocării și extracției. a LM într-o misiune lunară. Acest lucru a condus la o reproiectare folosind un sistem de eliberare a balamalei cu arc, care a eliberat panourile la un unghi de 45 de grade și le-a împins departe de S-IVB la o viteză de aproximativ 8 km/h (5,0 mph), punându-le în siguranță. distanță până când astronauții au scos CSM-ul, l-au rotit cu 180 de grade și s-au întors pentru andocare.
LM a fost conectat la SLA în patru puncte din jurul panourilor inferioare. După ce astronauții au andocat CSM-ul la LM, au aruncat încărcături pentru a separa acele conexiuni și o ghilotină a tăiat ombilicalul LM -unitate-instrument . După ce au fost lansate încărcăturile, arcuri au împins LM-ul departe de S-IVB , iar astronauții au fost liberi să-și continue călătoria pe Lună.
Specificații
- Înălțime: 28 ft (8,5 m)
- Diametrul vârfului: 12 ft 10 in (3,91 m) Capătul modulului de service
- Diametrul bazei: 21 ft 8 in (6,60 m) capăt S-IVB
- Greutate: 4.050 lb (1.840 kg)
- Volum: 6.700 cu ft (190 m 3 ), 4.900 cu ft (140 m 3 ) utilizabil
Lansare sistem de evacuare (LES)
Sistemul de evacuare a lansării Apollo (LES) a fost construit de Lockheed Propulsion Company . Scopul său a fost să întrerupă misiunea trăgând CM (cabina echipajului) departe de vehiculul de lansare într-o situație de urgență, cum ar fi un incendiu înainte de lansare, eșecul ghidajului sau defecțiunea vehiculului de lansare care ar putea duce la o explozie iminentă.
LES includea trei fire care coborau pe exteriorul vehiculului de lansare. Dacă semnalele de la oricare două fire s-au pierdut, LES-ul s-ar activa automat. Alternativ, comandantul ar putea activa sistemul manual folosind unul dintre cele două mânere de control de traducere, care au fost comutate într-un mod special de anulare pentru lansare. Când este activat, LES ar trage o rachetă de evacuare cu combustibil solid și ar deschide un sistem canard pentru a direcționa CM departe de și în afara traseului unui vehicul de lansare aflat în dificultate. LES-ul ar fi aruncat apoi, iar CM-ul va ateriza cu sistemul său de recuperare a parașutei .
Dacă situația de urgență s-ar întâmpla pe rampa de lansare, LES-ul ar ridica CM la o înălțime suficientă pentru a permite parașutelor de recuperare să se desfășoare în siguranță înainte de a intra în contact cu solul.
În absența unei urgențe, LES a fost aruncat în mod obișnuit la aproximativ 20 sau 30 de secunde după aprinderea din a doua etapă a vehiculului de lansare, folosind un motor separat de rachetă cu combustibil solid, fabricat de Thiokol Chemical Company . Modurile de anulare după acest punct ar fi realizate fără LES. LES a fost transportat, dar nu a fost folosit niciodată pe patru zboruri Apollo fără echipaj și cincisprezece zboruri cu echipaj Apollo, Skylab și Apollo-Soyuz Test Project .
Componente majore
- Con de nas și Q-ball
- Conul de nas al LES conținea o serie de 8 tuburi Pitot de măsurare a presiunii într-o structură cunoscută sub numele de „Q-ball”. Acești senzori au fost conectați la calculatoarele de ghidare ale vehiculului de lansare CM și Saturn, permițând calcularea presiunii dinamice (q) în timpul zborului atmosferic și, de asemenea, unghiul de atac în cazul unui avort.
- Capac Q-ball
- Un capac din polistiren, îndepărtat cu câteva secunde înainte de lansare, a protejat tuburile Pitot de a fi înfundate de resturi. Capacul a fost împărțit în jumătate pe verticală și ținut împreună de o bandă de cauciuc de 2 inchi (51 mm). O lamă de ras a fost poziționată în spatele benzii de cauciuc, prinsă între jumătățile husei. Un cablu de sârmă a fost conectat la partea de sus și de jos a lamei de ras și la ambele jumătăți ale capacului. Cablul a fost direcționat printr-un scripete de pe macaraua cu ciocan în partea de sus a turnului ombilical de lansare (LUT) până la un tub din partea dreaptă a nivelului de 360 de picioare (110 m) al LUT. Cablul a fost conectat la o greutate cilindrică în interiorul unui tub. Greutatea se sprijinea pe o pârghie controlată de o supapă solenoidală pneumatică. Când supapa a fost acționată de la Centrul de control al lansării (LCC), presiunea pneumatică de 600 PSI GN2 (gaz de azot) a rotit pârghia în jos, permițând greutății să scadă în tub. Greutatea care scădea a tras cablul, care a tras lama tăind banda de cauciuc, iar cablul a tras jumătățile capacului departe de vehiculul de lansare. Aparenta suprainginerire a acestui sistem de siguranță s-a datorat faptului că sistemul de evacuare a lansării, care depindea de datele Q-ball, a fost armat cu 5 minute înainte de lansare, astfel încât retragerea capacului Q-ball a fost o parte critică pentru viață a unui posibilă întrerupere a tamponului.
- Asamblare Canard și motor de pas
- Acestea au funcționat în combinație pentru a direcționa CM pe o cale dreaptă și în lateral în timpul unei urgențe. Acest lucru ar direcționa CM de pe traiectoria de zbor a unui vehicul de lansare care explodează. De asemenea, ar direcționa CM să aterizeze pe partea oricărui foc al rampei de lansare și nu în mijlocul acestuia.
- Lansați motorul de evacuare
- Motorul principal al rachetei cu combustibil solid într-un tub lung, cu patru duze de evacuare montate sub un caren conic. Acest lucru ar îndepărta rapid CM de la o urgență de lansare.
- Motor de aruncare a turnului
- Un motor mai mic cu combustibil solid, cu două duze de evacuare, montat în tub, deasupra motorului de evacuare. Acest lucru a aruncat întregul sistem de evacuare de lansare după ce nu a mai fost necesar, cândva după aprinderea din a doua etapă.
- Lansați turnul de evacuare
- Un cadru de țevi de tuburi care atașa carenul motorului de evacuare la CM.
- Boost capacul de protectie
- O structură conică goală din fibră de sticlă care protejează compartimentul de parașută al CM și oferă o acoperire aerodinamică netedă peste tunelul de andocare și sonda. După ce erodarea ferestrelor pilotului de la evacuarea motorului de evacuare a fost descoperită în timpul testelor de zbor LES timpurii, a fost adăugat un capac de protecție la pupa care înconjoară întreaga suprafață superioară a CM.
Specificații
- Lungime minus BPC : 32 ft 6 in (9,92 m)
- Lungime cu BPC : 39 ft 5 in (12,02 m)
- Diametru: 2 ft 2 in (0,66 m)
- Masa totală: 9.200 de lire sterline (4.200 kg)
- Împingere , 36.000 ft: 147.000 lire-forță (650 kN)
- Împingere, maximă: 200.000 de lire-forță (890 kN)
- Timp de ardere: 4,0 secunde
Anulați testele
- Testul de anulare a tamponului 1 – testul de anulare a LES de la rampa de lansare cu placa Apollo BP -6
- Testul de anulare a tamponului 2 – Testul de anulare a tamponului LES al blocului I aproape de CM cu placa Apollo B-23A
- Little Joe II – Patru teste de întrerupere a LES în zbor.
Locațiile actuale ale navelor spațiale
Dispunerea tuturor modulelor de comandă și a tuturor modulelor de serviciu nezburate este listată la comanda Apollo și modulul de service#CSM-uri produse . (Toate modulele de serviciu zburate au ars în atmosfera Pământului la terminarea misiunilor.)
Dispoziția tuturor modulelor lunare este listată la Modulul lunar Apollo#Module lunare produse .
Referințe
- Rockwell nord-american, „Apollo Command Module News Reference”, 1968.
- NASA TN D-7083: Lansarea subsistemului de propulsie de evacuare
- Apollo Operations Handbook Date subsisteme ale modulelor lunare
linkuri externe
- Raportul NASA JSC-03600 Apollo/Skylab ASTP și Shuttle Orbiter Major End Items , Raport final, martie 1978; Raportul NASA enumeră dispozițiile tuturor rachetelor și navelor spațiale utilizate în proiectul de testare Apollo, Skylab, Apollo-Soyez și misiunile timpurii ale navetei, începând cu 1978.
- Propunerea Apollo D-2 de General Electric , Encyclopedia Astronautica