Apollo 6 — ostatni bezzałogowy lot testowy Saturn V (1968)
Apollo 6 (1968) — ostatni bezzałogowy test Saturn V. Relacja z misji, awarie silników, test osłony termicznej i wpływ na dalsze loty Apollo.
Apollo 6 to lot kosmiczny, który odbył się 4 kwietnia 1968 roku. Była to druga misja amerykańskiego programu Apollo i ostatni bezzałogowy lot testowy rakiety nośnej Saturn V. Był to również ostat bezzałogowy lot Apollo. Była to misja typu A — czyli bezzałogowy test startu i zachowania się pojazdu w przestrzeni kosmicznej.
Cele misji
Główne cele Apollo 6 obejmowały:
- Sprawdzenie możliwości rakiety Saturn V — czy jest w stanie wynieść ładunek Apollo z odpowiednią prędkością i w odpowiednią trajektorię potrzebną do lotu na Księżyc.
- Test osłony termicznej modułu dowodzenia przy warunkach ponownego wejścia w atmosferę z dużą prędkością.
- Weryfikacja systemów statku Apollo (w tym systemów napędowych i sterowania), oraz procedur zadań planowanych dla lotów załogowych.
- Misja została zaprojektowana tak, aby osiągnąć wymaganą prędkość, zawrócić i powrócić na Ziemię w czasie rzędu kilkunastu godzin, demonstrując kompletne cykle lotu testowego.
Przebieg lotu i napotkane problemy
Podczas startu i wstępnego etapu lotu Saturn V działał zgodnie z planem, jednak w trakcie pracy drugiego i trzeciego stopnia pojawiły się poważne problemy techniczne. Rakieta doświadczyła silnych oscylacji (tzw. pogo) oraz kłopotów związanych z przewodami paliwowymi i dopływem propulsyjnym do niektórych silników J‑2. W efekcie kilka silników drugiego (S‑II) i trzeciego stopnia (S‑IVB) nie pracowało według nominalnego profilu, co uniemożliwiło osiągnięcie prędkości translunarnej wymaganej do dotarcia na Księżyc.
Mimo tych awarii zespół kontrolny wykorzystał zapasowy plan: silnik Service Propulsion System (SPS) modułu serwisowego statku Apollo wykonał spalanie, które pozwoliło zasymulować warunki powrotu z trajektorii księżycowej i przetestować osłonę termiczną przy dużej prędkości ponownego wejścia w atmosferę. Dzięki temu część kluczowych celów związanych z testem osłony oraz zachowaniem pojazdu podczas powrotu została osiągnięta.
Wyniki i konsekwencje
Chociaż nie udało się zrealizować pełnej translunarnej trajektorii, misja dostarczyła cennych danych diagnostycznych. Analiza wykazała, że przyczyną problemów były m.in. oscylacje pogo i niedoskonałości w układach zasilania paliwowego, które wymagały modyfikacji konstrukcyjnych i procedur przed lotami załogowymi. W wyniku tych ustaleń wprowadzono poprawki w układach paliwowych i systemach tłumienia drgań.
Pomimo wystąpienia anomalii NASA uznała, że po wprowadzeniu korekt Saturn V jest na tyle bezpieczny, by kontynuować program załogowy. Dodatkowo wcześniejszy bezzałogowy lot testowy (Apollo 4) również potwierdził możliwości rakiety i osłony termicznej, dlatego pierwotne plany dotyczące kolejnego pełnego bezzałogowego testu zostały zmienione — program przeszedł do fazy lotów załogowych.
Znaczenie historyczne
Apollo 6 był ważnym krokiem w walidacji systemów Apollo i rakiety Saturn V: choć misja napotkała poważne problemy, to jej wyniki pozwoliły na zidentyfikowanie i usunięcie krytycznych usterek przed pierwszymi lotami załogowymi Saturnem V. Dzięki temu program Apollo mógł kontynuować kolejne załogowe etapy prowadzące do lądowań na Księżycu.
Cele
Apollo 6 miał przetestować zdolność rakiety Saturn V do wysłania całego statku Apollo na Księżyc. Sprawdzono także, jak duże obciążenia podczas startu będą oddziaływać na moduł księżycowy. Mierzono także jak duże będą wibracje Saturn V z prawie pełnym obciążeniem. Moduł księżycowy był pojazdem testowym i ważył tylko 26 000 funtów (12 000 kg), czyli około 80% wagi właściwego modułu księżycowego (32 000 funtów lub 15 000 kilogramów). Ponadto CSM został zatankowany tylko do wagi 55 420 funtów (25 140 kg), zamiast do wagi misji księżycowej wynoszącej 63 500 funtów (28 800 kg).
Była to pierwsza misja, w której wykorzystano High Bay 3 w Vertical Assembly Building (VAB), Mobilną Wyrzutnię 2 i Strzelnicę 2.
Montaż pojazdów
Pierwszy stopień Saturna V, S-IC, trzeci stopień, S-IVB, oraz komputer Instrument Unit przypłynęły statkiem 13 marca 1967 roku. Pierwszy stopień został złożony w Vehicle Assembly Building (VAB) cztery dni później. Drugi stopień S-II został dostarczony dwa miesiące później. Naukowcy użyli rozpórki w kształcie hantli, aby można było kontynuować testy. Miał on taką samą wysokość i masę jak S-II wraz z wszystkimi połączeniami elektrycznymi. S-II dotarł 24 maja. Został on umieszczony w rakiecie 7 lipca.
Testy przebiegały powoli, gdyż wciąż przygotowywano Saturna V do lotu Apollo 4. Chociaż budynek mógł pomieścić cztery rakiety Saturn V, nie było w nim wystarczająco dużo ludzi ani sprzętu, aby pracować nad więcej niż jedną naraz.
Moduł dowodzenia i obsługi, model Block I, który poleciał na trzech innych testach bezzałogowych, przybył 29 września i został dodany 10 grudnia. Został on zbudowany z dwóch istniejących statków kosmicznych, CM-020 i SM-014. CM-020 został uszkodzony w wyniku eksplozji. CM-014 został rozebrany jako część dochodzenia w sprawie pożaru Apollo 1. Po dwóch miesiącach testów i napraw, rakieta została przeniesiona na płytę 6 lutego 1968 roku.
Artykuł testowy modułu księżycowego (LTA-2R)
Lot
Uruchomienie
Podczas gdy Apollo 4 miał doskonały lot, Apollo 6 miał problemy od samego początku. Dwie minuty po rozpoczęciu lotu, rakieta doświadczyła silnych oscylacji Pogo przez około 30 sekund. Różne części rakiety zaczęły wibrować jak widelec stroikowy. Dotyczyło to między innymi przewodów paliwowych. Wibracje te spowodowały uszkodzenie części, która łączyła moduł dowodzenia i moduł księżycowy z Saturnem V. Kilka kawałków odpadło podczas startu.
Po zakończeniu pierwszego stopnia, drugi stopień S-II zaczął mieć swoje własne problemy. Silnik numer dwa (z pięciu) miał problemy 225 sekund po starcie. Sytuacja pogorszyła się po 319 sekundach, a następnie po 412 sekundach silnik się wyłączył. Dwie sekundy później wyłączył się także silnik numer trzy. Komputer pokładowy zdołał wprowadzić zmiany i pozostałe silniki pracowały przez 58 sekund dłużej niż normalnie. Trzeci stopień S-IVB również musiał się palić 29 sekund dłużej niż zwykle. S-IVB również nie działał prawidłowo.
Pierwszy stopień S-IC rozbił się z powrotem na Ziemi na Oceanie Atlantyckim na wschód od Florydy (30°12′N 74°19′W / 30.200°N 74.317°W / 30.200; -74.317), podczas gdy drugi stopień S-II rozbił się na południe od Azorów (31°12′N 32°11′W / 31.200°N 32.183°W / 31.200; -32.183).
Orbita
Z powodu problemów ze startem, rakieta nie osiągnęła planowanej wysokości. Po dwóch orbitach, trzeci stopień S-IVB nie chciał się ponownie uruchomić. Zdecydowano się użyć silników modułu serwisowego Apollo, aby wprowadzić statek na wyższą orbitę, tak jak to miało miejsce w przypadku Apollo 4. Silniki paliły się przez 442 sekundy (dłużej niż kiedykolwiek podczas misji księżycowej), aby osiągnąć planowaną wysokość 11 989 mil morskich (22 204 km). Nie było wystarczająco dużo paliwa, aby przyspieszyć ponowne wejście w atmosferę. Statek wszedł w atmosferę z prędkością 10 000 m/s (33 000 stóp na sekundę), zamiast planowanej prędkości 11 000 m/s (37 000 stóp na sekundę) przy powrocie księżycowym. Zostało to jednak wcześniej zademonstrowane na Apollo 4.
Dziesięć godzin po starcie wylądował 43 mile morskie (80 km) od planowanego punktu lądowania na północnym Pacyfiku na północ od Hawajów i został podniesiony na pokład USS Okinawa.
Orbita S-IVB zwolniła trzy tygodnie później, a 25 kwietnia 1968 r. rakieta ponownie weszła w atmosferę.
Chociaż Apollo 6 nie osiągnął prędkości w żadnym z kierunków, uznano go za wystarczająco udany, by astronauci mogli polecieć na następnym Saturnie V. Ten miał okrążyć Księżyc zamiast planowanej dla Apollo 8 orbity ziemskiej. Zamiast tego, następny lot, Apollo 7, który nie wykorzystał Saturna V, przetestował załogowy moduł Apollo na orbicie ziemskiej.
Przyczyny i sposoby rozwiązywania problemów
Przyczyna drgań podczas pierwszego etapu lotu była dobrze znana. Sądzono jednak, że rakieta została "przestrojona". Rozwiązaniem było dodanie gazu helowego do rur i pomp, aby działał jako amortyzator. Nie rozwiązało to jednak całkowicie problemu wibracji i spowodowało wyłączenie silników podczas lotu Apollo 13.
Z powodu wibracji pękł przewód paliwowy transportujący ciekły wodór, co spowodowało, że dwa silniki drugiego stopnia przestały działać. Silniki spalały tylko ciekły tlen, co spowodowało ich przegrzanie. Doprowadziło to do wyłączenia się silników. Zasilanie ciekłym tlenem zostało wyłączone, co oznaczało wyłączenie również silnika trzeciego. Problem został rozwiązany poprzez zastąpienie elastycznego odcinka rury pętlą z rury ze stali nierdzewnej.
Połączenie pomiędzy Saturnem V a modułami Apollo miało strukturę komórkową przypominającą plaster miodu. Komórki rozszerzały się z powodu uwięzionej wody i powietrza, gdy rakieta nabierała prędkości. Rozwiązaniem było wywiercenie małych otworów w powierzchni, aby umożliwić ekspansję.
Kamery
Filmy dokumentalne często pokazują start Saturna V, a jeden z najczęściej wykorzystywanych fragmentów pokazuje odpadanie międzystopnia pomiędzy pierwszym i drugim stopniem. Zazwyczaj mówi się, że pochodzi on z misji Apollo 11, ale w rzeczywistości został sfilmowany podczas lotów Apollo 4 i Apollo 6.
Kamery szybkoobrotowe zostały zrzucone z rakiety wkrótce po oddzieleniu się pierwszego stopnia. Ponownie weszły w atmosferę i zostały zrzucone na spadochronach do oceanu, gdzie unosiły się na wodzie. Tylko jedna z dwóch kamer S-II na pokładzie Apollo 6 została odnaleziona.
Tego dnia wykonano także inne ujęcie startu, o którym często mówi się, że jest to Apollo 11. Widać na nim rakietę unoszącą się w górę, umieszczoną stosunkowo blisko i w samym centrum. To ujęcie może być zidentyfikowane jako Apollo 6, ponieważ miał biały moduł Apollo; wszystkie inne były srebrne.
Kadr z nagrania odpadnięcia międzystopniowego stopnia Apollo 6 (NASA)
Wpływ publiczny
Misja Apollo 6 była w niewielkim stopniu relacjonowana przez prasę. W tym samym dniu co start, Martin Luther King, Jr. został zastrzelony w Memphis, Tennessee, a prezydent Johnson ogłosił, że nie będzie ubiegał się o reelekcję zaledwie cztery dni wcześniej[].
Lokalizacja kapsuły
Moduł dowodzenia Apollo 6 jest wystawiony w Centrum Naukowym Fernbank w Atlancie, Georgia.
Moduł dowodzenia na wyświetlaczu
Pytania i odpowiedzi
P: Kiedy wystrzelono Apollo 6?
O: Apollo 6 został wystrzelony 4 kwietnia 1968 roku.
P: Jaki był cel misji Apollo 6?
O: Celem Apollo 6 było sprawdzenie, czy rakieta nośna Saturn V może wynieść ciężar Apolla na tyle szybko i daleko w przestrzeń kosmiczną, aby umożliwić lot na Księżyc. Miał on również za zadanie sprawdzić wytrzymałość osłony cieplnej modułu dowodzenia Apollo podczas szybkiego wejścia w atmosferę ziemską.
P: Czy Apollo 6 był misją załogową czy bezzałogową?
O: Apollo 6 był misją bezzałogową.
P: Ile było misji w amerykańskim programie Apollo przed Apollo 6?
O: Przed Apollo 6 w amerykańskim programie Apollo była tylko jedna misja, a mianowicie Apollo 5.
P: Co było wynikiem problemów z przewodami paliwowymi w Apollo 6?
O: Problemy z przewodami paliwowymi w kilku silnikach drugiego i trzeciego stopnia Saturn V uniemożliwiły Apollo 6 osiągnięcie prędkości niezbędnych do dotarcia na Księżyc.
P: Jak misja Apollo 6 wpłynęła na program Apollo?
O: Pomimo awarii silników, misja Apollo 6 dała NASA wystarczające zaufanie do Saturna V, aby używać go do startów załogowych. Ponadto, ponieważ osłona cieplna została przetestowana podczas ponownego wejścia z pełną prędkością podczas misji Apollo 4, trzeci lot bezzałogowy został odwołany.
P: Jak długo Apollo 6 miał być w przestrzeni kosmicznej?
O: Apollo 6 został zaprojektowany tak, aby polecieć w kosmos z odpowiednią prędkością, zawrócić i wrócić w ciągu około 10 godzin.
Przeszukaj encyklopedię