«ХЬЮСТОН, У НАС ПРОБЛЕМА!»
13 апреля 1970 года на третьи сутки полёта, когда трое астронавтов экипажа пилотируемого космического корабля «Аполлон-13» находились на расстоянии 330 000 километров от Земли, в служебном модуле взорвался кислородный бак и вывел из строя 2 из 3 батарей топливных элементов, тем самым лишив корабль возможности пользоваться главным двигателем…
«Аполлон» — одна из самых масштабных и известных программ НАСА. В 1961 году, вскоре после полёта Юрия Гагарина, президент США Джон Кеннеди поставил задачу высадить человека на Луну, и этим человеком должен был стать американец. Но для начала нужно было создать ракету, которая смогла бы вывести на орбиту всё необходимое для полёта к Луне и обратно. Знаменитый немецкий конструктор Вернер фон Браун, один из основоположников ракетостроения, взялся за решение этой проблемы. Результатом его работы стало создание «Сатурна V». Эта ракета и по сей день остаётся самой тяжёлой, самой грузоподъемной, самой большой и самой мощной из созданных человеком.
А 3-х местные «Аполлоны», названные в честь древнегреческого божества, специально создавались для отправки астронавтов к Луне. С 1968 года за семь лет было произведено 15 успешных стартов.
Космический корабль «Аполлон-13» состоял из трёх основных модулей: командного (позывной «Одиссей»), служебного и лунного модуля (позывной «Аквариус»). Масса корабля на старте составляла около 50 тонн, высота около 15 метров, а диаметр – около 4 метров, объём жилых отсеков почти 13 м³. Объём пищи, воды и регенерационных блоков для восстановления кислорода обеспечивал трём астронавтам не более 14-ти суток автономного полёта. Почти всё время полёта астронавты размещались в командном отсеке, где находилось всё необходимое оборудование для управления кораблём и ведения наблюдений. Именно этот командный отсек в конечном счёте возвращается на землю и приземляется на парашютах вместе со всем экипажем. Лунный модуль служил лишь для маневров в непосредственной близости от лунной поверхности, посадки на неё и последующего взлёта. Он был рассчитан на пребывание в нём двух астронавтов в течение 75 часов.
Командиром экипажа был назначен опытный астронавт Джеймс Ловелл, совершивший к этому времени уже три полёта, включая полёт к Луне на «Аполлоне-8». Пилотом командного модуля был Джон Свайгерт, пилотом лунного модуля — Фред Хейз. Астронавты были хорошо подготовлены и имели отличную поддержку команды инженеров и учёных на Земле.
Их полёт должен был обеспечить очередную высадку на Луне.
«Аполлон-13» стартовал 11 апреля 1970 года с острова Меррит во Флориде. Выход на орбиту Земли прошёл в штатном режиме с минимальными отклонениями по скорости и высоте. Через два с половиной часа полёта включилась третья ступень «Сатурна V» и разогнала «Аполлон» до второй космической скорости на траектории к Луне. После окончания разгона, основной блок (командный и сервисный модули) отделился от третьей ступени, и Джек Свайгерт, развернув корабль на 180-градусов, пристыковался к лунному модулю и извлёк его из транспортного контейнера ракеты. С этого момента в полностью собранном виде «Аполлон-13» вошёл в основную фазу полёта.
Через 5 суток им предстояла сложная посадка на Луне, увлекательная работа на поверхности, а затем длительный путь домой.
На третьи сутки полёта после 47 часов нормальной работы начались первые признаки неполадок. Датчики показывали повышенный уровень жидкого кислорода в баке №2 служебного модуля, который был окислителем топлива для двигателей. Такие показания были ожидаемы, так как в условиях невесомости содержимое баков расслаивается, и датчики начинают выдавать неправильные данные. Для решения этой проблемы конструкторы корабля предусмотрели микро-турбины в каждом баке, с помощью которых можно перемешивать газовую и жидкую фазу газа и таким образом добиваться правильных показаний.
Но данные датчиков продолжали расти – давление в баке повышалось. Поступила команда начать перемешивание в баках. Свайгерт перещёлкнул тумблеры и процедура началась. Через шестнадцать секунд в 55:55:09 полётного времени «Аполлон-13» содрогнулся от мощного взрыва. Командир экипажа Джеймс Ловелл сообщает центру управления полётом в Хьюстоне о чрезвычайной ситуации, начиная свой доклад ставшими знаменитыми словами: «Хьюстон, у нас проблема». Он рассказывает о падении напряжения на панелях управления и о том, что после взрыва из двигательного отсека истекает какой-то газ и эта реактивная струя меняет ориентацию корабля.
Через три минуты полностью падает напряжение на электромагистрали В, снабжающей системы и оборудование командного модуля. Центр управления полетом дал указание экипажу свести расход электроэнергии к минимуму, экипаж начал отключать питание всех второстепенных приборов, но это не помогло – очень скоро стало падать напряжение и в электромагистрали А, и система электроснабжения командного модуля полностью вышла из строя. Давление кислорода в баке №2 упало до нуля, а в повреждённом баке №1 достигло 50% значений и продолжало падать. Это означало, что система жизнеобеспечения командного отсека сможет обеспечить существование экипажа только в течение 15 мин — именно на столько хватало энергии аварийных аккумуляторов.
Операторы из Хьюстона сразу же дали дистанционную команду на отключение двух из трёх топливных элементов, надеясь остановить утечку из двух баллонов с кислородом. Это автоматически означало отказ от планов высадки на Луну, так как для маневров вокруг Луны служебный модуль должен был иметь два рабочих топливных элемента.
Требовалось принимать быстрые и решительные меры по спасению экипажа – Ловелл и Хейз перешли в лунный модуль «Аквариус» и инициировали системы жизнеобеспечения в нём, Свайгерт в этот момент записывал все параметры полёта в главном компьютере корабля и отключал все системы командного модуля.
А на Земле десятки лучших специалистов НАСА начали экстренную выработку решений для обратного полёта, перебирая все возможные варианты. К их чести нужно сказать, что на эту работу было потрачено очень мало времени — то, что обычно занимает недели сложных расчётов, в этот раз сделали меньше чем за сутки.
Основной проблемой была невозможность использования основного жидкостно-реактивного двигателя служебного модуля, который и предназначался для маневров на пути к Луне и обратно. Из-за взрыва одного из кислородных баков его использование могло вызвать ещё большие разрушения, и такого риска предпочли избежать, намереваясь использовать двигатель лунного модуля для всех маневров. Однако конструкция двигателя – а что более важно, топливных баков – для него была предназначена для одноразового и кратковременного использования вблизи лунной поверхности. Подача топлива осуществлялась с помощью сжатого гелия, который давил на мягкую мембрану внутри бака, вытесняющую само топливо. Со временем давление в баках возрастало настолько, что гелий прорывал специально рассчитанную диафрагму и улетучивался в вакуум, после чего использование двигателя становилось невозможным.
Другой проблемой стали осложнения с навигацией и ориентированием корабля. При взрыве корабль раскрутился и потерял ориентацию, но что самое неприятное – его окружила целая туча мелких обломков, частиц обшивки, краски и газа. Всё это сверкало и светилось, переотражая солнечный свет, и делало невозможным наведение по звёздам.
Третьей и, пожалуй, самой важной проблемой стало жизнеобеспечение членов экипажа. Дело в том, что лунный модуль был рассчитан на пребывание в нём двух человек на протяжении максимум 75 часов, теперь же к ним присоединился третий астронавт, а время полёта заведомо было больше запланированного. Если с кислородом и питанием дела были в порядке, то с количеством пресной воды (теперь её требовалось больше для охлаждения всех систем) и с поглощением выдыхаемого углекислого газа дела обстояли худо. Более того, вскоре выяснилось, что из-за жёсткой экономии электроэнергии (этот ресурс был самым важным для благополучного возвращения домой), пришлось отключить обогрев кабины и температура стала катастрофически быстро падать. В итоге в течение всего полёта в кабине держалась температура около 11°C, а члены экипажа сильно мёрзли из-за отсутствия тёплой одежды и невозможности подвигаться в тесной кабине «Аквариуса», чтобы согреться.
Специалисты НАСА разработали несколько вариантов возвращения корабля на Землю, но в условиях скромного запаса топлива и ограниченных ресурсов жизнеобеспечения «Аквариуса» необходимо было найти компромиссный вариант, который обеспечил бы более быстрое возвращение живых астронавтов в атмосферу Земли. Для этого требовалось выполнить коррекцию траектории, облететь вокруг Луны и ускориться на пути к Земле. Первая коррекция была проведена на утро следующего дня после аварии. Теперь пошёл и обратный отсчёт времени до выхода из строя двигателя лунного модуля – прорыв мембраны в его баках прогнозировался между 105-ым и 110-ым часом полётного времени «Аполлона». До этого события оставалось примерно 40 часов. Коррекция прошла удачно, корабль лёг на нужный курс и начал облетать Луну.
Когда «Аполлон-13» проносился над обратной стороной Луны, Хейз и Свайгерт бросились с фотоаппаратами к иллюминаторам, они жадно снимали проносящиеся под ними кратеры и залитые светом пустынные равнины лунных морей. Ловелл уже видел это во время прошлого полёта и не испытывал такого энтузиазма. Снова дразнящая Луна ускользала от него, не позволяя искупать ботинки в своей пыли. Такой возможности ему не представится больше никогда.
На пути к Земле потребовалось включить двигатели во второй раз, чтобы увеличить скорость корабля и сократить время пребывания экипажа в сложных условиях с истекающим ресурсом жизнеобеспечения. Эта коррекция также была проведена успешно, и астронавты устремились к спасительному голубому шарику, который переливался яркими, полными жизни красками посреди зловещей космической темноты.
В кабине лунного модуля царила рабочая атмосфера: в клубах выдыхаемого пара, среди капель конденсата, сгорбившись в тесном пространстве, трое астронавтов усердно работали, проверяя и перепроверяя показания приборов, следуя инструкциям с Земли и настраивая оборудование. Они понимали, что от их действий и точного выполнения команд из Хьюстона зависит возвращение домой.
Но не всё зависело от действий людей. В тесной непредназначенной для троих кабине «Аквариуса» рос процент углекислого газа. Системы регенерации не справлялись с его переработкой, и когда содержание газа достигло 13%, появилась реальная угроза жизни экипажа. К сожалению, использовать фильтры системы поглощения из командного модуля было невозможно – он был обесточен. На борту и в центре управления полётом в Хьюстоне лихорадочно искали решение.
Спасителем стал специалист НАСА Эд Смайли – он предложил схему создания переходника для этих фильтров из подручных материалов, имевшихся на корабле. Сначала её испытали на земле, а затем передали подробные инструкции экипажу. Для переходника использовали оболочку костюма охлаждения от лунного скафандра и его шланги, картонные обложки от полетного плана, кусок полотенца Хейза и липкую ленту. Ловелл докладывал на Землю: «Выглядит это не очень симпатично, но вроде работает…» Очумелые ручки сработали на славу, и вскоре содержание углекислого газа стало падать, астронавты вздохнули свободнее.
Но впереди предстоял самый сложный и ответственный этап возвращения: последняя коррекция траектории, переход в командный модуль, расстыковка и непосредственный вход в атмосферу Земли.
Перед операцией третьей корректировки «Аполлон-13» постигла новая неудача – внезапно взорвалась одна из аккумуляторных батарей посадочной ступени лунного модуля, напряжение несколько упало, но в Хьюстоне сочли это некритичным и никаких аварийных действий не потребовалось.
Экипаж успешно провёл коррекцию траектории и на 108 часу полёта -произошёл разрыв мембраны в баке лунного модуля, и двигатель, выполнив все возложенные на него задачи, оказался, наконец, бесполезен. 17 апреля провели последнюю коррекцию траектории с помощью маломощных двигателей ориентации лунного модуля. Астронавты начали переносить необходимое оборудование и вещи в командный модуль, готовясь к посадке. Шёл 137 час их полёта.
После того, как Ловелл, Свайгерт и Хейз перебрались в «Одиссей», им требовалось отстыковаться от бесполезного служебного отсека. Эта сложная операция, включающая два разворота, прошла блестяще, и через иллюминаторы астронавты смогли, наконец, увидеть, что же произошло со служебным модулем. Одна из панелей длинной около четырёх метров и более полутора метров в ширину, прикрывающая системы служебного отсека, оказалась вырванной взрывом, сопло двигателя было покорёжено, почти всё оборудование этой части отсека было выведено из строя.
Последней операцией стало прощание с лунным модулем «Аквариус», который служил домом трём астронавтам на протяжении последних четырёх дней. Люки между модулями были задраены, проверена герметичность соединения и атмосфера внутри командного модуля, все системы жизнеобеспечения были запитаны и работали в штатном режиме. Оставалось только подорвать пироболты соединения и помахать ручкой плавно удаляющемуся «Аквариусу», которому так и не суждено было выполнить своё главное предназначение и побывать на Луне.
17 апреля в 18 часов 07 минут 41 секунду (142:56:46 полетного времени) «Аполлон-13» благополучно приводнился в 7,5 километрах от ожидающего судна спасательной команды. Все члены экипажа были спасены и доставлены самолётом на Гавайские острова.
Ловелл, Хейз и Свайгерт, конечно не без помощи специалистов из наземных служб НАСА, выбрались живыми из такой переделки, в какую до них не попадал никто. Астронавты и наземные службы Хьюстона за проявленное мужество и исключительно высокопрофессиональную работу были удостоены «Медали свободы» — высшей награды США для гражданских.
Пожалуй, стоит отметить, что эта авария, очень близко подобравшаяся к статусу космической катастрофы, сослужила троим американцам и хорошую службу. Ввиду того, что для их спасения использовалась траектория свободного облёта Луны, корабль «Аполлон-13» незапланированно установил рекорд удаления пилотируемого аппарата от Земли — 401 056 км, а его экипаж стал самым известным за всю историю полётов НАСА.
Так далеко до них не летал ещё никто.
