Apollo 13

Šis raksts ir par misiju. Par filmu skatīt rakstu Apollo 13 (filma).

Apollo 13 bija ASV Nacionālā aeronautikas un kosmosa administrācijas (NASA) Apollo programmas pilotējamais kosmosa kuģis. Tā bija trešā misija ar mērķi nolaisties uz Mēness. Lidojums tika sākts 1970. gada 11. aprīlī; apkalpe bija Džeimss Lovels, Džons Svaigerts un Freds Heizs. Divas dienas pēc starta servisa moduļa skābekļa tvertnē notika sprādziens. Nolaišanās uz Mēness tika atcelta; tā vietā komanda aplidoja apkārt Mēnesim un 17. aprīlī atgriezās uz Zemes.

Apollo 13
Apollo 13 apkalpe
KA veids	Kosmosa kuģis
Bāzes platforma	Apollo
Apkalpe	Džeimss Lovels Džons Svaigerts Freds Heizs
Starta datums	11.04.1970. 19:19:00 UTC
Starta vieta	Kenedija kosmosa centrs
Nesējraķete	Saturn V SA-508
Nolaišanās	17.04.1970. 18:07:41 UTC
Nolaišanās vieta	21°38′24″S 165°21′42″W
NSSDC ID	1970-029A
SCN	04371
Iepriekšējais Nākamais Apollo 12 Apollo 14

Apkalpe

Kosmonauts	Virz.	Pozīcija	Lidojums pēc skaita	Valsts, organizācija
Džeimss Lovels	↑↓	Komandieris	4.	ASV, NASA
Džons Svaigerts	↑↓	Komandmoduļa pilots	1.	ASV, NASA
Freds Heizs	↑↓	Mēness moduļa pilots	1.	ASV, NASA

Dublējošā apkalpe:

• Džons Jangs, komandieris
• (sākotnēji) Džons Svaigerts, komandmoduļa pilots
• Čārlzs Djūks, mēness moduļa pilots

Sākumā Apollo 13 pamatapkalpes komandmoduļa pilots bija Kens Matinglijs. Septiņas dienas pirms starta dublieru apkalpes loceklis Čārlzs Djūks inficējās ar masaliņām no sava dēla drauga. No abām apkalpēm, kas kontaktējās savā starpā, tikai Matinglijs nebija imūns pret masaliņām. Divas dienas pirms starta Matingliju pamatapkalpē nomainīja dublieru apkalpes komandmoduļa pilots Džons Svaigerts. Matinglijam tomēr masaliņas neattīstījās, un viņš vēlāk lidoja Apollo 16.

Lidojuma gaita

Starts un ieiešana trajektorijā uz Mēnesi

Apollo 13 tika palaists plānotajā laikā 11. aprīlī 19:13:00 UTC ar nesējraķeti Saturn V (AS-506) no Kenedija kosmosa centra starta laukuma LC-39A. 5 minūtes 30 sekundes pēc starta negaidīti izslēdzās otrās pakāpes centrālais (iekšējais) dzinējs, 2 minūtes 12 sekundes agrāk nekā paredzēts. Pārējie četri dzinēji turpināja darboties. Atslēgšanos izraisīja lielas Pogo svārstības. Sākot ar Apollo 10, Saturn raķetes vadības sistēma bija uzlabota tā, lai, reaģējot uz degšanas kameras spiediena lielām novirzēm, tiktu izslēgts dzinējs. Apollo 13 lidojumā Pogo svārstības pastiprināja turbosūkņa kavitācija. Lai gan Pogo svārstību novēršanas risinājums jau bija gatavs, saspringtais starta grafiks neļāva aparatūru integrēt Apollo 13 raķetē. Pēclidojuma izmeklēšanā atklājās, ka dzinējs bijis tuvu avārijai. Lai kompensētu neiegūto paātrinājumu, četri ārmalas dzinēji un S-IVB trešā pakāpe tika darbināti ilgāk. Raķete sasniedza ļoti tuvu plānoto 190 kilometru apļveida pagaidu orbītu.

Pēc ieiešanas Zemes orbītā apkalpe novilka skafandrus un pārbaudīja visas sistēmas, neatklājot nekādas kļūmes.

Pēc divām stundām tika iedarbināta trešā pakāpe, un kosmosa kuģis iegāja trajektorijā uz Mēnesi. Pēc tam tika veikti komandmoduļa un mēness moduļa pārkārtošanās manevri. Trešā pakāpe pēc atdalīšanās tika novirzīta trajektorijā, lai ietriektos Mēnesī Apollo 12 seismometra darbības rādiusā.

Lidojuma 3. stundā 40 minūtēs tika veikts korekcijas manevrs, lai Apollo 13 ievadītu hibrīdā trajektorijā. Hibrīdā trajektorija atšķīrās no brīvās atgriešanās trajektorijas tā, ka kosmosa kuģis nevarēja atgriezties pie Zemes bez papildu korekcijām. Brīvās atgriešanās trajektorija varēja sasniegt tikai tās vietas, kas atradās netālu no Mēness ekvatora; savukārt no hibrīdās trajektorijas varēja izveidot orbītu virs vietām ar augstākiem platuma grādiem, piemēram, Fra Mauro krāteri, kas bija Apollo 13 galamērķis.

Avārija

Pirmās problēmas ar servisa moduļa aprīkojumu sākās lidojuma trešajā diennaktī. Pēc miega perioda kuģa apkalpei tika doti norādījumi veikt skābekļa un ūdeņraža tvertņu destratifikācijas (satura sajaukšanas) procedūru. Sajaukšana bija nepieciešama tādēļ, ka bezsvara stāvoklī šķidrajam skābeklim un ūdeņradim bija tendence noslāņoties, kā dēļ sensori deva nepatiesus (parasti haotiskus) rādījumus. Katrā tvertnē atradās divi aktivatori, kas veidoja nelielas turbīnas ar elektrisko piedziņu. Tie sajauca bāku saturu, tādējādi spiediena rādītāju rādījumi atgriezās normālā stāvoklī. Parasti destratifikācija tika veikta reizi dienā. Pēc sajaukšanas procedūras 2. tvertnes maksimālā spiediena sensors deva sliekšņa signālu. Analogie spiediena un temperatūras sensori 2. tvertnē turpināja dot normālus rādījumus, tāpēc kļūme tika atzīta par nekritisku.

13. aprīlī, lidojuma 56. stundā, kad Apollo bija 330 000 km attālumā no Zemes, televīzijas tiešraidē apkalpe skatītājus iepazīstināja ar kuģi un savu sadzīvi. Lidojuma vadības operators Seimors Lībergots (Seymour Liebergot), kurš uzraudzīja komandmoduļa elektrosistēmas, jau kādu laiku novēroja, ka nedarbojas sašķidrinātā skābekļa sensors, tāpēc prasīja pēc reportāžas beigām veikt tvertņu destratifikāciju.

Aptuveni sešarpus minūtes pēc TV raidījuma reportāžas beigām Džons Svaigerts, saņēmis norādi no lidojumu vadības centra, sāka šķidrumu sajaukšanu visās četrās tvertnēs. Viņš iedarbināja maisītāju slēdžus un pēc dažām sekundēm tos izslēdza. Deviņdesmit piecas sekundes pēc tam, kad Svaigerts iedarbināja šos slēdžus, astronauti izdzirdēja "diezgan lielu blīkšķi", ko pavadīja elektriskās strāvas svārstības un stāvokļa kontroles dzinēju iedarbināšanās. Sakari un telemetrija uz Zemi pazuda 1,8 sekundes, līdz sistēma automātiski pārslēdza liela pastiprinājuma S-joslas antenu, ko izmantoja sakariem pie Mēness, no šaura kūļa uz plata kūļa režīmu. Negadījums notika lidojuma laika 55:54:53; Svaigerts pēc 26 sekundēm ziņoja: "Okei, Hjūstona, mums te ir bijusi problēma." Lovels pēc brīža atkārtoja: "Hjūstona, mums ir bijusi problēma. Mums galvenajā B kopnē ir zems spriegums."

Izdzirdot troksni, Lovela pirmā doma bija, ka Heizs ir iedarbinājis mēness moduļa pārejas nodalījuma dehermetizācijas vārstu, kas arī izraisīja blīkšķi (Heizs jau to bija darījis, lai biedētu savus apkalpes biedrus), bet Lovels redzēja, ka Heizam nav ne jausmas, kas noticis. Nenovērojot acīmredzamos bojājumus komandmodulī, apkalpe iedomājās, ka mēness modulī trāpījis meteoroīds, un, baidoties par kuģa hermētiskumu, Lovels ķērās pie pārejas tuneļa lūkas aizvēršanas, kas bija atvērta televīzijas pārraides laikā. Lūku ātri nevarēja aizvērt, un drīz vien kosmonauti, nejuzdami gaisa noplūdi, pārtrauca šos mēģinājumus un atgriezās pie pašreizējās situācijas analīzes.

Galvenajā B kopnē zems spriegums nozīmēja to, ka nav pietiekama sprieguma, kas pienāk no servisa moduļa trim elektrību ražojošajiem degvielas elementiem (tos darbināja ūdeņradis un skābeklis, kas tika pievadīts no attiecīgajām tvertnēm) uz servisa moduļa abām elektrosadales sistēmām. Gandrīz visām iekārtām komandmodulī bija nepieciešama elektroenerģija. Lai gan kopne uz brīdi atgriezās normālā stāvoklī, drīz vien abās A un B kopnēs spriegums bija nokritis. Heizs pārbaudīja degvielas elementu stāvokli un konstatēja, ka divi no tiem nedarbojas. Misijas noteikumi ļauj ieiešanu Mēness orbītā tikai tad, ja visi degvielas elementi darbojas.

Minūšu laikā pēc avārijas tika pamanīts, ka 2. tvertne ir tukša un 1. tvertnes spiediens lēnām krītas, ka kosmosa kuģa dators ir atiestatījies un ka liela pastiprinājuma antena nav darbojusies. Lībergots sākotnēji nepamanīja satraucošās pazīmes no 2. tvertnes, jo koncentrējās uz 1. tvertni, uzskatot, ka tās rādījumi būs labs padomdevējs tam, kas noticis 2. tvertnē; tāpat situāciju 2. tvertnē nepamanīja arī lidojuma vadītāji, kas viņu atbalstīja "aizmugures telpā". Kad lidojuma direktors Krancs par to apjautājās Lībergotam, viņš sākumā atbildēja, ka tie varētu būt viltus rādījumi, kas varētu rasties aparatūras problēmas dēļ. Lovels, palūkodamies iluminatorā, ziņoja par "kaut kādu gāzi", kas izplūst kosmosā, tādējādi bija skaidrs, ka tā ir nopietna problēma.

Tā kā degvielas elementu darbībai bija nepieciešams skābeklis, kad 1. skābekļa tvertne būtu iztukšojusies, atlikušais degvielas elements izslēgtos, kas nozīmēja to, ka komandmoduļa vienīgie nozīmīgie enerģijas avoti un skābeklis būtu komandmoduļa akumulatoru baterijas un skābekļa izlīdzinātājtvertne. Tās bija kritiski vajadzīgas lidojuma pēdējās stundās, bet vienīgais atlikušais degvielas elements, kam jau bija samazinājusies skābekļa padeve, saņēma to no izlīdzinātājtvertnes. Krancs lika izlīdzinātājtvertni izolēt, saglabājot tajā skābekli, bet tas nozīmēja, ka degvielas elements pārstās darboties divu stundu laikā. Kosmiskā kuģa apkārtnē bija neskaitāmi nelieli gružu gabaliņi no negadījuma, apgrūtinot jebkādus pūliņus navigācijai izmantot zvaigznes. Misijas mērķis tagad bija vienīgi astronautus dzīvus atgriezt uz Zemes.

Lidojums apkārt Mēnesim

Mēness modulim bija uzlādētas baterijas un pilnas skābekļa tvertnes, ko bija paredzēts izmantot uz Mēness virsmas, tāpēc Krancs apkalpei deva norādījumus mēness moduli izmantot kā "glābšanas laivu". Šāds scenārijs bija paredzēts, bet tika uzskatīts par maz ticamu. Ja Apollo 13 avārija būtu notikusi atceļā, kad mēness modulis jau būtu atdalīts, astronautiem nebūtu izredžu izdzīvot.

Galvenais lēmums bija atgriešanās ceļa izvēle. "Tiešajā priekšlaicīgajā pārtraukšanā" izmantotu servisa moduļa galveno dzinēju, lai atgrieztos, pirms ir sasniegts Mēness. Tā kā nebija zināms servisa moduļa dzinējsistēmas stāvoklis (tā varēja būt sabojāta), un degvielas elementiem būtu jādarbojas vismaz vēl vienu stundu, lai izpildītu jaudas prasības, tāpēc Krancs izšķīrās par garāku maršrutu: kosmosa kuģis apmestu loku ap Mēnesi, pirms dotos atpakaļ uz Zemi. Apollo 13 atradās hibrīdā trajektorijā, tagad tas bija jāievada atpakaļ brīvās atgriešanās trajektorijā. Mēness moduļa nolaišanās dzinējsistēma, lai gan ne tik jaudīga kā servisa moduļa dzinējsistēma, to varēja izdarīt. Tehniķiem bija jāuzraksta jauna programmatūra lidojuma vadības datoriem, jo agrāk neviens nebija iedomājies, ka komandas un servisa moduļa un mēness moduļa kompleksu nāktos manevrēt ar mēness moduļa dzinējsistēmu. Kad komandmoduļa sistēmas tika izslēgtas, Lovels nokopēja tā vadības sistēmas orientācijas informāciju un ar roku veica aprēķinus, lai pārsūtītu to uz mēness moduļa vadības sistēmu, kas bija izslēgta; pēc viņa lūguma lidojuma vadība pārbaudīja viņa rādītājus. Lidojuma laika 61:29:43 uz 34,23 sekundēm tika iedarbināta mēness moduļa dzinējsistēma, Apollo 13 atgriežot atpakaļ brīvās atgriešanās trajektorijā.

Ar šo manevru pēc četrām dienām Apollo 13 atgrieztos uz Zemes, nolaižoties Indijas okeānā, bet tur NASA pārziņā bija maz glābšanas spēku, kā arī mēness moduļa resursi izsīktu pāris stundu pirms nolaišanās. Pēc visu atgriešanās scenāriju analīzes tika nolemts izmantot variantu ar nolaišanos Klusajā okeānā, kur atradās galvenie glābšanas spēki. Tas ietaupītu 12 stundas, bet, kuģim atrodoties Mēness otrā pusē, būtu jāveic mēness moduļa dzinējsistēmas iedarbināšana (manevrs "PC+2"). Tas bija riskanti, jo šis dzinējs nebija paredzēts atkārtotai darbināšanai.

14. aprīlī, lidojuma laika 73:32 mēness modulim tika dota komanda noorientēt kosmosa kuģi, navigācijai izmantojot Sauli. 77:02:39 Apollo 13 aizvirzījās aiz Mēness diska un uz 20 minūtēm pārtrūka sakari ar Zemi. Vistuvāk Mēnesim kosmosa kuģis bija 15. aprīlī 00:21:00 UTC.

02:40:31 UTC (lidojuma laiks 79:27:39) tika iedarbināta mēness moduļa dzinējsistēma; manevra operācijas ilga 4 minūtes 23 sekundes. Pēc tam apkalpe izslēdza lielāko daļu mēness moduļa sistēmu, lai taupītu resursus.

Atpakaļceļš

Svaigerts ar improvizēto ierīci, lai pielāgotu komandmoduļa litija hidroksīda cilindru lietošanai mēness modulī

Mēness modulim bija pietiekami daudz skābekļa krājumu, bet problēmas radās ar oglekļa dioksīda izvadīšanu, ko absorbēja litija hidroksīda granulu kārbas. Ar krājumiem mēness modulī, kas bija paredzēts 45 stundām diviem astronautiem uz Mēness, nepietika, lai nodrošinātu trīs cilvēkus atpakaļceļam uz Zemi. Komandmodulī gan bija pietiekami daudz kārbu, bet to forma un lielums nederēja, lai ievietotu mēness moduļa aprīkojumā. Inženieri uz Zemes izdomāja veidu, kā aizdarīt spraugas, izmantojot plastmasu, pārplēstus vākus no procedūru rokasgrāmatām, līmlentes un citus priekšmetus. NASA inženieri sauca šo improvizēto ierīci par "pastkastīti". Astronautiem stundas laikā tika nolasīta instrukcija ierīces izgatavošanai, to izveidoja Svaigerts un Heizs; oglekļa dioksīda līmenis nekavējoties sāka kristies. Lovels vēlāk raksturoja šo improvizāciju kā "smalku piemēru sadarbībai starp zemi un kosmosu".

Komandas un servisa modulim elektrību piegādāja degvielas elementi, kas kā blakusproduktu izdalīja ūdeni, bet mēness modulis darbojās ar sudraba-cinka akumulatoriem, tāpēc kritiska bija gan elektriskā jauda, gan ūdens (nepieciešams iekārtu dzesēšanai, kā arī dzeršanai). Mēness moduļa elektroenerģijas patēriņš tika samazināts līdz viszemākajam iespējamam līmenim; Svaigerts no komandmoduļa ūdens krāna varēja uzpildīt dažus dzeramos maisus ar ūdeni, bet, pat pieņemot, ka personīgais patēriņš tiek normēts, Heizs sākotnēji aprēķināja, ka ūdens dzesēšanai būs izsīcis aptuveni piecas stundas pirms nolaišanās. Tas šķita pieņemami, jo agrāk pēc atslēgšanās Mēness orbītā Apollo 11 sistēmas bija turpinājušas darboties septiņas līdz astoņas stundas, pat ar noslēgtu ūdeni. Galu galā Apollo 13 atgriezās uz Zemes ar 12,8 kilogramiem ūdens. Apkalpes deva bija 0,2 litri ūdens uz vienu cilvēku dienā; trīs astronauti kopā zaudēja 14 kilogramus, un Heizam konstatēja urīnceļu iekaisumu. Šo infekciju, iespējams, izraisīja samazināta ūdens uzņemšana, bet mikrogravitācija un kosmiskā starojuma iedarbība varēja būt traucējusi viņa imūnsistēmas reakciju uz patogēnu.

Tumšajā kosmosa kuģī temperatūra pazeminājās līdz 3 °C. Lovels apsvēra iespēju, ka apkalpe varētu vilkt savus skafandrus, taču nosprieda, ka tajos būs pārāk karsti. Tā vietā Lovels un Heizs uzvilka savus iziešanai uz Mēness virsmas paredzētos zābakus, bet Svaigerts uzvilka papildu apakšbikses (viņam nebija plānots nolaisties uz Mēness). Visi trīs astronauti bija nosaluši, sevišķi Svaigerts, kurš bija saslapinājis kājas. Tā kā viņiem bija piekodināts neveikt atkritumu izmešanu kosmosā, lai nepieļautu jebkādas trajektorijas izmaiņas, urīns bija jāuzglabā maisos. Ūdens kondensējās uz sienām; lai gan kondensēšanās notika arī zem iekārtu paneļiem, tā nebija radījusi nekādas problēmas, daļēji pateicoties plašajiem elektroizolācijas uzlabojumiem, kas tika veikti pēc Apollo 1 ugunsgrēka. Neskatoties uz problēmām, apkalpe maz sūdzējās.

Lidojuma dispečers Džons Ārons kopā ar Matingliju un vairākiem inženieriem un projektētājiem izstrādāja instrukcijas, kā palaist komandmoduļa sistēmas, kas bija izslēgtas. Šāda procedūra nekad nebija paredzēta lidojuma laikā, turklāt ņemot vērā Apollo 13 stingros jaudas un laika ierobežojumus. Apkalpe šo procedūru īstenoja bez acīm redzamām grūtībām: Krancs vēlāk to skaidroja, ka visi trīs astronauti ir izmēģinātājpiloti, kas pieraduši strādāt kritiskās situācijās, kad dzīvības karājas mata galā.

Nolaišanās

Bojātais servisa modulis pēc atvienošanās

Lai gan kosmosa kuģis bija precīzi ievadīts trajektorijā uz Zemi, tas lēnām novirzījās no kursa, radot nepieciešamību pēc korekcijas. Tā kā pēc PC+2 manevra mēness moduļa navigācijas sistēma bija izslēgta, apkalpei tika piekodināts kuģa orientācijai pirms korekcijas manevra izmantot līniju starp nakti un dienu uz Zemes; tā ir metode, ko NASA izmantoja Zemes orbītas misijās, bet nekad atgriežoties no Mēness. Mēness moduļa nosēšanās pakāpes dzinējs tika iedarbināts uz 14 sekundēm lidojuma laika 105:18:42, atgriežot kosmosa kuģa trajektorijas leņķi atpakaļ drošās robežās. Vēlāk izrādījās, ka vēl viens korekcijas manevrs bija nepieciešams, un lidojuma laika 137:40:13 uz 21,5 sekundēm tika iedarbināti mēness moduļa reakcijas kontroles sistēmas dzinēji. Pēc nepilnas pusstundas tika atvienots servisa modulis, ļaujot apkalpei pirmo reizi ieraudzīt bojājumus un nofotografēt tos. Viņi ziņoja, ka ir pazudis servisa moduļa ārējais panelis, degvielas elementi virs skābekļa tvertnes plaukta ir sasvērušies slīpi, ka ir bojāta augsta pastiprinājuma antena un visapkārt ir daudz atlūzu. Heizs varēja redzēt servisa moduļa dzinēja izplūdes zvana bojājumus, apstiprinot Kranca lēmumu neizmantot servisa moduļa dzinēju.

Pēdējā risināmā problēma bija, kā atdalīt mēness moduli drošā attālumā no komandmoduļa tieši pirms ieiešanas atmosfērā. Parastā procedūra Mēness orbītā bija atvienot mēness moduli un pēc tam izmantot servisa moduļa reakcijas kontroles sistēmas dzinējus, bet tagad servisa modulis jau bija atvienots. Mēness moduļa ražotājs Grumman uzticēja Toronto Universitātes inženieru komandai vecākā zinātnieka Bernāra Etkina vadībā atrisināt problēmu par to, cik liels gaisa spiediens jāizmanto moduļu atdalīšanai. Astronauti pielietoja šo risinājumu, un mēness modulis atdalījās veiksmīgi.

Mēness modulis iegāja Zemes atmosfērā un sadega, tā nesadegušās daļas iekrita okeānā. Apollo 13 pēdējā kursa korekcija bija kliedējusi Atomenerģijas komisijas bažas, kas vēlējās, lai SNAP-27 RTG plutonija oksīda konteiners nokristu drošā vietā. Krišanas vieta bija Klusajā okeānā Tongas dziļvagā, vienā no tās dziļākajiem punktiem (10 km dziļumā). Vēlākajos novērojumos no helikopteriem netika konstatēta radioaktīvā noplūde.

Gaisa jonizācija ap komandmoduli ieiešanas atmosfērā laikā parasti izraisītu četru minūšu radiosakaru klusumu. Apollo 13 lēzenā trajektorija pagarināja šo laiku līdz sešām minūtēm, un tas bija ilgāk nekā gaidīts; lidojuma vadītāji bažījās, ka nav izturējis nolaižamā aparāta karstuma vairogs. komandmodulis atguva radiosakarus un droši nolaidās Klusā okeāna dienvidu daļā, dienvidaustrumos no ASV Samoa, 6,5 km no kuģa USS Iwo Jima. Lai gan nogurusi, apkalpe bija labā stāvoklī, izņemot Heizu, kurš cieta no nopietnas urīnceļu infekcijas, ko bija izraisījusi nepietiekama ūdens uzņemšana. Nakti astronauti pārlaida uz kuģi. Nākamajā dienā viņi pārlidoja uz Pagopago. Pēc tam viņus nogādāja Havaju salās, kur ASV prezidents Ričards Niksons viņiem pasniedza Prezidenta Brīvības medaļu, kas ir augstākais civiliedzīvotāju apbalvojums. Viņi Havajās palika uz nakti, un pēc tam tika aizvesti atpakaļ uz Hjūstonu.

Ārējās saites

• Vikikrātuvē par šo tēmu ir pieejami multivides faili. Skatīt: Apollo 13.

• Encyclopædia Britannica raksts (angliski)
• NASA apkopojumsArhivēts 2011. gada 19. augustā, Wayback Machine vietnē.
• Encyclopedia Astronautica ieraksts