Apollo-16. 16 апреля 1972 г. в 17 ч 54 мин по Гринвичу стартовала ракета-носитель Saturn-V и корабль Apollo-16 с экипажем: Джон Янг (командир корабля), Томас Маттингли (пилот командного отсека) и Чарльз Дьюк (пилот лунного корабля).
Программой полета предусматривалась посадка лунного корабля Apollo-16 на высокогорном Плато Калей в районе кратера Декарт, три выхода астронавтов Янга и Дьюка на поверхность Луны, поездки на луноходе и исследование Луны в районе кратера Декарт, (рис. 44.6). Расчетная продолжительность полета 12 сут 3 ч 36 мин.
Рис. 44.6. Места посадок лунных кораблей Apollo, точки падения ступеней
S-IVB ракет-носителей и взлетных ступеней лучнного корабля
Описание места посадки
Место посадки Apollo-16 находится в районе кратера Декарта, вблизи кратеров Абу-ль-фида, Кант, Цёльнер, Андель. Это южная часть высокогорного района Луны с высотами 7800—8050 м выше поверхности сферы Луны радиуса 1738км.
Рис. 44.7(а) Топографическая карта района посадки Apollo-16.
Разность высот между линиями равных уровней составляет 10 м. Цифра на линии уровня, например 8050, обозначает высоту уровня в м над поверхностью сферической Луны радиуса 1738 мм.
б)
Рис. 47.7 (б,в). Место посадки Apollo-16
Координаты расчетного места посадки 9°00'01" ю. ш. 15°30'59" в д., и высота 7830 м. над поверхностью сферической Луны радиуса 1738 км. (рис. 44.7).
Эскиз исследуемого астронавтами Apollo-16 участка Луны в районе кратера Декарт приведен на рис. 44.7.
Рис. 44.8. Участок Луны исследованный астронавтами Apollo-16
Исследования на поверхности Луны
Программа предусматривала три выхода астронавтов из лунного корабля на поверхность Луны продолжительностью по 7 ч каждый, наблюдение, исследование, сбор образцов лунных пород и установку на Луне комплекта научных приборов для пассивных и активных сейсмических исследований, измерений магнитного поля и теплового потока из внутренней области к поверхности Луны. Приборы связываются электрической цепью; источником энергии является термоэлектрический генератор мощностью 70 ватт, передача данных на Землю осуществляется по микроволновой радиолинии.
Измерения, проведенные в районе Апеннин в месте посадки Apollo-16 показали, что тепловой поток к поверхности Луны около 3/4-10-6 кал/см2сек. Среднее значение теплового потока у Земли только в 3 раза больше. Тепловой поток к поверхности Луны является следствием распада радиоактивных элементов. В образцах лунных пород исследованных на Земле, их оказалось очень много. Однако, такие образцы не могут быть во всей Луне, если бы они были, то внутренняя область Луны была бы полностью расплавлена.
Прибор для пассивного сейсмического исследования позволяет обнаружить естественные колебания почвы или удары о Луну частей космических аппаратов и метеоритов. Такие сигналы принимаются на Земле с мест посадок Apollo-12, 14 и 15 и наблюдается увеличение их силы, когда Луна находится на самом далеком и самом близком расстояниях от Земли, объяснения этому не найдено.
Новейшие исследования результатов падения на Луну космических аппаратов показали, что Луна покрыта корой толщиной 64 км, существенно отличающейся от вещества, составляющего внутреннюю область Луны.
Магнитное поле Луны может изменяться по амплитуде, частоте и направлению, поэтому магнитометры устанавливаемые на поверхности Луны, производят измерения поля в трех перпендикулярных направлениях тремя датчиками.
Постоянная составляющая магнитного поля Луны, измеренная в месте посадки Apollo-12, оказалась равной 35 гамма, в несколько раз больше чем ожидалось. Два измерения в месте посадки Apollo-14 дали значения величины магнитного поля 43 и 103 гамма в двух разных точках. Магнитное поле Луны очень мало, но компас показал бы Север, если трение было бы сделано бесконечно малым.
Изменения магнитного поля по времени у поверхности Луны сильно зависят от электрической проводимости Луны. Электропроводимость горных пород изменяется с изменением температуры, поэтому данные магнитных измерений можно, использовать для вычисления температуры внутри Луны. Если воспользоваться имеющимися измерениями магнитного поля и подсчитать температуру, то оказывается, что Луна внутри сравнительно холодная. Ее температура 600—800° С. Но существует и другая точка зрения, заключающаяся в том что метод подсчета температуры содержит ошибки, на самом деле Луна внутри имеет более высокую температуру. Интересно, какая из этих двух точек зрения окажется справедливой.
В местах посадки кораблей Apollo исследуемая астронавтами поверхность Луны органичивается несколькими километрами и в сравнении со всей поверхностью исследуется только точка. Однако, проведя дополнительные исследования с орбиты ИСЛ можно проэкстраполировать некоторые данные, полученные на поверхности на всю Луну. С этой цельюна борту основного блока в служебном отсеке установлен комплект приборного оборудования, содержащий:
| гаммаспектрометр, приемник рентгеновской флуоресценции, альфаспектрометр, приемоответчик, работающий в S-диапазоне, масс-спектрометр, фотоаппараты с лазерным альтиметром, спутник, выводимый на орбиту ИСЛ с магнито- метром, счетчиком элементарных частиц и прие- моответчиком, работающим в S-диапазоне. |
Первоначально Apollo-16 выводится на эллиптическую орбиту ИСЛ с параметрами 111/314 км. Через несколько часоа корабль переводится на посадочную орбиту с параметрами 14,8/111 км, с которой через 171/2 ч после расстыковки лунный корабль совершает посадку.
В течение 17½ ч с помощью комплекта приборов, установленных в служебном отсеке, производятся исследования и фотографирование Луны с орбиты ИСЛ. Перед посадкой лунного корабля основной блок переводится на круговую орбиту ИСЛ с высотой 111 км над поверхностью Луны. В течение следующих трех суток продолжаются исследования Луны с орбиты ИСЛ. За 20 ч до старта второй ступени лунного корабля с поверхности Луны изменяется плоскость орбиты основного блока, чтобы он оказался в наивыгоднейшем положении для встречи и стыковки. За несколько часов до выхода на траекторию возвращения к Земле Apollo-16 переводится на орбиту с параметрами 104/141 км для запуска c борта корабля ИСЛ.
Панорамное фотографирование Луны с орбиты ИСЛ дает снимки с высокой разрешающей способностью, по которым определяется возвышение поверхности Луны вдоль следа траектории полета. Для этой цели используются два фотоаппарата и лазерный альтиметр. Фотоаппараты снабжены автоматическим управлением. Фотокамера непрерывно вращается в плоскости, перпендикулярной к траектории полета для осуществления панорамного сканирования. Она покачивается вперед и назад для получения стереопокрытия. Чтобы избежать смазывания изображения автоматически компенсируется поступательное движение основного блока. Кроме того одним из датчиков определяется отношение поступательной скорости к высоте над поверхностью Луны и автоматически вводится коррекция. Снимки, сделанные с высоты 111 км, получаются с разрешающей способностью 1-1,8 м.
Вторая 76 мм картографическая фотокамера имеет соединенные в одном блоке два фотоаппарата. Фотографирование Луны осуществляется через 76 мм картографическую линзу, одновременно другим аппаратом, направленным точно в противоположную сторону, фотографируется звездное небо. В дальнейшем это позволяет определить положение фотокамеры в пространстве и очень точно зафиксировав объекты поверхности Луны.
Орбита основного блока непрерывно определяется наземными станциями слежения с точностью 2—3 м. Лазерный альтиметр определяет расстояние между основным блоком и Луной с точностью около 1 м. Вычитанием мы получаем возвышение лунной поверхности. На рис. 44.9 представлены результаты измерений возвышения лунной поверхности с помощью лазерного альтиметра, произведенных в полете Apollo-15.
Рис. 44.9. Возвышения Лунной поверхности измеренные лазерным
альтиметром в полете Apollo-15
Анализ результатов показывает, что центр массы Луны смещен на 21/2 км от центра объема в сторону середины расстояния между Морем Ясности и Морем Кризисов. Уже около двух лет известно, что в этих двух Морях находятся две самых больших гравитационных аномалии на видимой поверхности Луны.
С орбиты ИСЛ в полете Apollo-16 проводятся три различных исследования химического состава лунной поверхности непосредственно под основным блоком, позволяющие экстраполировать результаты, полученные астронавтами в месте посадки на всю Луну. Чувствительными приборами обследуется ограниченная площадь на лунной поверхности. Измерения, произведенные из любой точки орбиты ИСЛ, есть среднее значение величины для нескольких квадратных километров поверхности Луны под основным блоком.
Приемником рентгеновской флуоресценции и стандартным методом обработки измерений определяются входящие в состав лунной почвы элементы: литий, бериллий, бор, углерод, азот, кислород, неон, натрий, магний, алюминий, кремний и измеряется их количественный состав.
На рис. 44.10 показано изменение отношения алюминия к кремнию по долготе для одного оборота вокруг Луны по измерениям, произведенным в полете Apollo-15.
Измерения альфаспектрометром энергии альфа частиц происходящих при распаде радона, позволяет определить количество тория и урана в горных породах.
Рис. 44.10 Отношение интенсивностей Al/Si по долготе для одного оборота
вокруг Луны. По измерениям в полете Apollo-15.
| 1—Интенсивность Al/Si. 2 — Долгота, гр. 3 — Север Долины Шротер. 4—Вблизи Долины Шротер. 5 — Море Дождей. 6—Вблизи Архимеда. 7 — Апеннины. 8—Кромка Моря Ясности. 9 — Море Ясности. 10 — Кромка Моря Ясности. 11 — Возвышенность восточнее Моря Ясности. 12 — Юго-Западнее Моря Кризисов. 13—Кромка Моря Кризисов. 14 — Море Кризисов. 15 — Кромка Моря Кризисов. 16 — Возвышен- ность между Морями Кризисов и Смита. 17 — Кромка Моря Смита. 18 — Море Смита. 19 — Кромка Моря Смита. 20 — Возвышенность между Морем Смита и Циолковским. 21 — Возвышенность восточное кратера Циолковский. |
Гаммаслектрометром измеряется энергия и длина волны g-излучения. По ним определяются типы горных пород и составляется карта распределения различных типов горных пород по поверхности Луны. Эти исследования дают информацию о природе и эволюции Луны.
Масс-спектрометром определяется состав и плотность газовых молекул вдоль траектории полета. В течение 40 ч полета Apollo-15 по орбите ИСЛ было обнаружено много различных газов. До сих пор неясно почему приборы зарегистрировали вокруг Луны большое количество газа.
Приемоответчик, работающий в S-диапазоне, используется для регистрации небольших вариаций гравитационного поля Луны.
Если большая глыба, вещество с поперечником в 75 km и плотностью в 2 раза, больше, чем плотность Луны, окажется под орбитой полета Apollo-16, то корабль, приближаясь к ней, будет испытывать притяжение и скорость его станет возрастать, когда он пролетит над глыбой и начнет удаляться от нее, сила притяжения глыбы будет тормозить движение корабля и его скорость начнет уменьшаться. Эти небольшие изменения скорости измеряются с высокой точностью. С Земли на корабль посылается радиоволна очень стабильной частоты 2114 Мгц. Принятая кораблем частота умножается на постоянную 240/221 и передается на Землю. По допплеровcкому сдвигу частоты, принятой на Земле с летящего корабля, определяются небольшие изменения его скорости.
По измеренным вариациям скорости полета корабля определяются изменения гравитационного поля Луны вдоль следа орбиты ИСЛ.
Программа поездок на луноходе и исследований Луны в полете Apollo-16 приведена в таблице 28.
Старт ракеты-носителя Saturn V с кораблем Apollo-16 произведен в расчетное время в 28 ч 54 мин 16 апреля (здесь и далее время московское)*. Перед стартом был обнаружен выход из строя гироскопа в дублирующей системе
* Полет корабля Apollo 16 проходил после сдачи книги в печать. Отчетов NASA о полете еще не было. В описании полета использованы материалы зарубежных информационных агенств, указанные в нем цифры требуют дополнительного уточнения.
управления ракеты-носителя Saturn V. Однако, анализ неисправности показал, что опасность не настолько велика, чтобы откладывать полет. В 21 ч 06 м последняя ступень ракеты-носителя с кораблем Apollo-16 вышла на орбиту ожидания с параметрами 172/176 км.
Второе включение ЖРД ступени S-IVB было произведено в 23 ч 13 мин. Двигатель проработал 343 сек и вывел корабль Apollo-16 на траекторию полета к Луне. 17 апреля в 0 ч 13 мин, когда корабль находился на расстоянии 11 000 км от Земли, закончилось перестроение отсеков Apollo. В 1 ч 09 мин корабль Apollo-16 отделился от ступени S-IVB.
В 4 ч 45 мин астронавты увидели в окно командного отсека летящие крупные хлопья и поток частиц коричневого цвета. От лунного корабля отделялась разрушающаяся теплоизоляция. В начале возникло предположение, что разрушение теплоизоляции происходит из-за утечки из какого-либо бака на лунном корабле.
| Место работы |
Продолжительность работы ч:мин |
Общее время от выхода ч:мин |
Характеристика места | Исследования и выполняемая работа |
| Лунный корабль | 1:37 | Плато Калей | Выход, осмотр ЛК, подготовка к старту с Луны, подготовка лунохода. | |
| Комплект приборов | 2:24 | 1:37 | Плато Калей | Размещение комплекта приборов |
| Поездка | 0:14 | 4:01 | Поперек Плато Калей и Лучей | Обследование места остановки 2 и распределения материалов лучей. |
| 1—Кратер Флаг | 0:30 | 4:15 | Кратер Флаг около 300 м в диаметре на Плато Калей; вблизи Южного лучевого кратера | Исследование кратера и сбор образцов с Плато Калей. Панорамная съемка. Измерение магн. поля. Сбор образцов горных пород и почвы. |
| Поездка | 0:06 | 4:45 | Поперек Плато Калей и Лучей. | Дополнительная остановка 2 для сбора лучших образцов. |
| 2—Кратер Спук | 0:31 | 4:51 | Кратер Спук около 300 м в диаметре и небольшой смежный кратер к северу | Обследование и описание места. Панорамная съемка. Сбор и документация образцов, фотографирование с кромки кратера Спук смежного небольшого кратера. |
| Поездка | 0:08 | 5:22 | Поперек Плато Калей. | Обследование и описание следа лучей и дороги к Каменной горе. |
| 3.... | 0:50 | 5:30 | Плато Калей вблизи ЛК | Сбор образцов горных пород и почвы. Измерение механических свойств почвы-Взятие пробы до глубины 2,6 м. Упаковка образцов, вход в ЛК. |
| ЛК | 0:50 | 00 | Плато Калей | Выход и подготовка к работе. |
| Поездка | 0:36 | 50 | Поперек Плато Калей и Лучей от Южного лучевого кратера до склона Каменной горы. | Наблюдение и описание распределения Лучей, блоков и вторичных кратеров. Осмотр склона Каменной горы. Описание изменения реголита. |
| 4—Гора Каменная | 1:00 | 1:26 | Небольшие кратеры у основания террасы в Декартовом образовании. Подъем на наибольшую достижимую высоту Декартового образования по горе Каменной | Обследование, описание, сбор документированных образцов. Панорамная съемка. Измерение магнитного поля и механических свойств почвы. Фотографирование места и склона. |
| Поездка | 0:03 | 2:26 | Декартово образование | Обследование и описание террасы, любых изменений: горных пород и реголита. |
| 5—Гора Каменная | 0:45 | 2:29 | Место между кратерами и террасой в Декартовом образовании | Остановка выбирается в промежуточном месте при спуске с Каменной горы. Измерение магнитного поля. Сбор документированных образцов. Фотографирование |
| Поездка | 0:07 | 3:14 | Декартово образование | Обследование, описание кратеров и блоков |
| 6—Гора Каменная | 0:30 | 3:21 | В Декартовом образовании у подножия Каменной горы | Осмотр и описание характеристик Декартового образования и отдельных участков, подъема террасы. Магнитные измерения. Сбор документированных образ |
| Поездка | 0:07 | 3:51 | Декартово образование | Осмотр террас и любых изменений в реголите и скалах. |
| 7—Гора Каменная, кратер Стабби | 0:20 | 3:58 | В Декартовом образовании у основания Каменной горы вблизи кратера Стабби | Обследование, описание отличий Декартового образования от Плато Калей. Магнитные измерения. Сбор документированных образцов с кромки Стабби. Фотографирование включая южную стену Стабби. |
| Поездка | 0:07 | 4:18 | Поперек Плато Калей от Южного лучевого кратера | Обследование, описание изменений реголита и характеристик Лучей. |
| 8—Лучи от Южного лучевого кратера | 0:55 | 4:25 | В лучах от Южного лучевого кратера | Обследование, описание района Лучей. Магнитные измерения. Сбор документированных образцов, включая большой валун. |
| Поездка | 0:14 | 5:20 | Плато Калей | Описание особенностей Калей и Лучей. |
| 9— | 0:15 | 5:34 | Плато Калей | Исследование, описание Калей, Лучей. Магнитные измерения. Сбор документированных образцов |
| Поездка | 0:07 | 5:49 | Поперек Плато Калей | |
| 10— | 0:20 | 5:56 | Плато Калей | Сбор образцов вокруг небольших кратеров. |
| Поездка | 0:05 | 6:14 | Поперек Плато Калей | |
| ЛК | 0:40 | 6:19 | Плато Калей | Упаковка образцов. Возвращение в ЛК. |
| ЛК | 0:45 | 00 | Плато Калей | Выход из ЛК и подготовка к работе. |
| Поездка | 0:39 | 0:45 | Поперек Плато Калей к Северному лучевому кра | Обследование, описание особенностей вблизи кратера Палметто описание наблюдаемых материалов в направлении к Северному лучевому кратеру. |
| 11. Северный лучевой кратер | 0:55 | 1:24 | Южная кромка Северного лучевого кратера | Исследовани и описание выброса и внутренности кратера. Стереофотографирование. Сбор документированных образцов. |
| Поездка | 0:03 | 2:19 | Вокруг кромки Северного лучевого кратера | Наблюдение, описание изменений и распределение блоков. |
| 12. Северный лучевой кратер | 1:00 | 2:22 | Место очень больших блоков на восточной кромке Северного лучевого кратера | Поле больших блоков с различным альбедо. Магнитные измерения. Фотографирование. Сбор документированных образцов и больших валунов. |
| Поездка | 0:08 | 3:22 | От Северного лучевого кратера к основанию Дымящей горы (Декартово образование) | Обследование, описание, перехода к Дымящей горе. |
| 13.Поездка | 0:10 | 3:30 | Северный лучевой кратер, выброшенный поверхностный слой | Сбор образцов горных пород и почвы. |
| 0:07 | 3:40 | Обследование, описание распределения блоков | ||
| 14. Дымящая гора | 0:40 | 3:47 | Группа кратеров у основания Дымящей горы | В Декартовом образовании, магнитные измерения. Сбор документированных образцов, фотографирование Дымящей горы. |
| Поездка | 0:09 | 4:27 | На Юг по Плато Калей к кратеру Палметто | Обследование, описание Дымящей горы и особенности Плато Калей. |
| 15— | 0:10 | 4:36 | Первичный кратер | Сбор образцов горных пород и почвы. Измерение механических свойств грунта. |
| Поездка | 0:09 | 4:46 | К кратеру Палметто | Обследование, описание изменений почвы и скал при приближении к кратеру Палметто. |
| 16—Кратер Палметто | 0:15 | 4:55 | Кромка под кратером на Плато Калей | Магнитные измерения, сбор образцов горных пород и почвы, измерение механических свойств почвы. |
| Поездка | 0:06 | 5:10 | По Плато Калей на Юг от Палметто к ЛК | Обследование особенностей Плато Калей в боковых направлениях. |
| 17- | 0:33 | 5:16 | Плато Калей | Сбор документированных образцов горных пород и почвы, измерение механических свойств грунта. |
| Поездка | 0:16 | 5:49 | По направлению к ЛК | Обследование характеристик Плато Калей. |
| ЛК | 0:55 | 6:05 | Плато Калей | Упаковка образцов, возвращение в ЛК. |
Основные этапы полета Apollo-16 приведены в табл. 29.
Было принято решение немедленно произвести проверку, баков. В 5 ч 15 мин астронавты Янг и Дьюк перешли в лунный корабль, и была произведена проверка баков. Ни в одном из баков не было обнаружено падения давления, что свидетельствовало об отсутствии утечки. В дальнейшем специалисты пришли к выводу, что разрушалась краска на кремнийорганической основе, являющаяся дополнительным средством теплоизоляции на случай, если корабль будет запущен на сутки позже и соответственно на сутки позже лунный корабль совершит посадку на поверхность Луны и будет находиться при более высоком восхождении Солнца. Поскольку старт произведен в расчетное время, необходимость в дополнительной теплоизоляции не возникает. Наиболее вероятной причиной разрушения, по-видимому, явилось попадание на изоляцию струи газов из ЖРД системы управления ориентацией основного блока.
| Этапы полета | Время от старта ч:мин:сек | Дата |
| Старт, Т0 | Т0+00:00:00 | 16 апреля |
| Выход на орбиту ожидания | Т0+00:12:00 | |
| Выход на траекторию полета к Луне | Т0+02:33:00 | 16 апреля |
| Выход на эллиптическую орбиту ИСЛ | Т0+74:29:00 | 19 апреля |
| Переход на орбиту снижения к Луне | Т0+78:36:00 | 19 апреля |
| Отделение лунного корабля | Т0+96:14:00 | 20 апреля |
| Посадка на Луну | Т0+98:47:00 | 20 апреля |
| Выход 1 на поверхность Луны | Т0+102: 25:00 | 20 апреля |
| Выход 2 на поверхность Луны | Т0+124:50:00 | 21 апреля |
| Выход 3 на поверхность Луны | Т0+148:25:00 | 22 апреля |
| Взлет с Луны | Т0+171:45:00 | 23 апреля |
| Стыковка на орбите ИСЛ | Т0+173:40:00 | 23 апреля |
| Выход на траекторию возвращения к Земле | Т0+222:21:00 | 25 апреля |
| Выход в открытое космическое пространство | Т0+242:00:00 | 26 апреля |
| Посадка в Тихом, океане | Т0+290:36:00 | 28 апреля |
17 апреля после 8 ч отдыха и завтрака астронавты провели эксперименты по электрофорезу в условиях невесомости и регистрировали вспышки фосфенов. В 22 ч 20 мин 17 апреля корабль находился на половине расстояния между Землей и Луной.
18 апреля в 3 ч 26 мин была произведена первая коррекция траектории полета. Маршевый ЖРД служебного отсека проработал около 2 сек. и сообщил кораблю приращение скорости 3,75 м/сек. В 5 ч 59 мин, в соответствии с программой астронавты Янг и Дьюк перешли в лунный корабль для проверки бортовых систем. Проверка продолжалась два часа. 18 апреля после 8 ч отдыха Маттингли проводил очередную коррекцию гиростабилизированной платформы, наблюдая в телескоп планету Юпитер, внезапно зажегся аварийный сигнал, показывающий, что не происходит поворота одного из гироблоков. С Земли были переданы команды, которые Маттингли ввел в бортовую ЭЦВМ, и гироблок снова начал поворачиваться. Наблюдать звезды в телескоп было очень трудно из-за того, что вокруг корабля летали частицы отслоившейся краски. Поэтому Маттингли произвел выставку гироплатформы по Солнцу и Луне, наблюдавшимся без затруднений.
Проведенная имитация выставки гироплатформы на корабле Apollo-17 показала, что при заданной последовательности операций происходит отказ бортовой ЭЦВМ. Чтобы избежать повторения подобной неисправности, которая будет особенно опасной при переводе корабля на орбиту ИСЛ и при других маневрах была изменена последовательность операций. Руководители полета заявляли, что если бы не удалось устранить эту неисправность, от перевода корабля на орбиту ИСЛ пришлось бы отказаться, и он, облетев Луну на расстоянии 131 км, должен был возвратиться на Землю.
18 апреля вместо 20 ч 24 мин астронавтов разбудили на час раньше в связи с тем, что отказала автоматическая система переключения антенн. На трассе Земля — Луна корабль Apollo непрерывно вращается вокруг продольной оси, чтобы был равномерный нагрев корпуса Солнцем. Передатчик телеметрической информации, работающий на две антенны, автоматически переключается синхронно с вращением корабля на ту антенну, которая обращена к Земле. Отказ автоматического переключения привел к тому, что после каждого 11-минутного сеанса передачи телеинформации следовал перерыв продолжительностью 7,5 мин. В начале астронавты производили переключение антенн вручную, а затем была исправлена автоматическая система переключения.
Астронавты продолжали наблюдения фосфенов. В течение часа не зарегистрировали ни одной вспышки. Однако затем начали наблюдаться серии вспышек, и в течение часа Дьюк зарегистрировал 20 вспышек, а Янг 50. Маттингли не зарегистрировал ни одной, что пока не нашло объяснения.
19 апреля в 2 ч 44 мин астронавты Янг и Дьюк перешли в лунный корабль для очередной проверки бортовых систем. Провели тренировку по надеванию скафандров в условиях невесомости. Скафандр Дьюка оказался очень тесным. Янгу было очень трудно застегнуть «молнию» на спине скафандра Дьюка.
В 5 ч 07 мин корабль Apollo-16 вошел в поле тяготения Луны. Коррекция траектория, намеченная на 18 ч 23 мин, была отменена. При сближении с Луной на расстоянии примерно 30 000 км астронавты вели съемку Луны из командного отсека. В 18 ч 53 мин, когда корабль находился на расстоянии 21 000 км от Луны, была сброшена дверка, закрывающая комплект научных приборов, установленный в служебном отсеке.
В 23 ч 12 мин корабль Apollo-16 скрылся за диском Луны. В 23 ч 23 мин, когда корабль находился за Луной, был включен ЖРД служебного отсека, который проработал 375 сек и уменьшил скорость примерно на 1 км/сек. Когда корабль вышел из-за лунного диска, измерения показали, что он перешел на орбиту ИСЛ с параметрами 106/304 км. На третьем витке начальной орбиты ИСЛ астронавтам было разрешено перевести корабль на низкую эллиптическую орбиту, с которой производится посадка на Луну.
20 апреля в 3 ч 33 мин за Луной был включен ЖРД служебного отсека и проработал 24,2 сек, скорость корабля уменьшилась на 60 м/сек. Если бы ЖРД проработал на одну сек дольше расчетного времени, то корабль перешел бы на траекторию столкновения с Луной. Фактическая орбита корабля имела параметры 19,6/109,3 км. После ужина в 7 ч 24 мин начался очередной девятичасовой период отдыха астронавтов.
В 0 ч 03 мин 20 апреля, на 39 мин позже расчетного времени, на Луну упала ступень S-IVB ракеты-носителя Saturn V. Предполагалось, что ступень упадет в 220 км к западу от места посадки корабля Apollo-12 в Океане Бурь. Фактически ступень упала в 102 км к северу от места посадки Apollo-12. Скорость при падении равнялась 2,6 км/сек. При весе ступени около 15 т сила удара была эквивалентна взрыву 11 т тротила. Падение ступени было зарегистрировано сейсмометрами в местах посадок кораблей Apollo-12, 14 и 15. Анализ распространения сейсмической волны показал, что до глубины 24 км Луна имеет гетерогенную структуру. На глубине 64 км скорость сейсмической волны возросла до 8,8 км/сек. В настоящее время трудно объяснить какая структура лунных пород может привести к такому повышению скорости.
У экипажа корабля Apollo-15 наблюдались весьма значительные потери калия, у Скотта и Ирвина, выходивших на поверхность Луны, — до 15%, а у Уордена до 10%. Калий выделяется под действием нервных потрясений и выводится из организма мочой. Потеря калия может приводить к апатии, слабости и сердечной аритмии. У Скотта и Ирвина наблюдалась сердечная аритмия. Значительная потеря калия может вызвать паралич дыхательных мышц или остановку сердца.
Поэтому для экипажа корабля Apollo-16 была приготовлена пища с повышенным содержанием калия. Для Янга и Дьюка, которым предстоял выход на Луну, предусмотрено получение с пищей 135 миллиэквивалентов калия в сутки, для Маттингли — 105.
Янг и Дьюк перешли в лунный корабль в 18 ч 02 мин и начали проверку бортовых систем. Ими была обнаружена неисправность в системе управления остронаправленной антенны. На устранение этой неисправности ушло около часа.
На 12 витке по орбите ИСЛ в расчетное время 21 ч 07мин, когда корабль находился за Луной, было произведено мягкое разделение лунного корабля от основного блока. В момент разделения параметры орбиты были 19,8/107,2 км.
В 22 ч 34 мин 17 сек Маттингли должен был включить ЖРД служебного отсека и перевести основной блок на орбиту встречи с параметрами 96/127 км. В 23 ч 04 мин лунный корабль вышел из-за Луны, Янг и Дьюк сообщили, что ЖРД служебного отсека не включался. Когда была восстановлена связь с основным блоком, Маттингли доложил, что при проверке перед включением ЖРД он обнаружил неисправность резервной системы управления отклонением ЖРД на кардане. В таком случае инструкцией запрещается включение ЖРД.
На пульте управления в командном отсеке имеется индикатор, указывающий отклонение ЖРД на кардане. При подключении резервной системы управления вектором тяги Маттингли обнаружил, что стрелка индикатора колеблется, это означало, что ЖРД в карданном подвесе не зафиксировался и качается относительно оси рыскания. Возникла весьма критическая ситуация. В связи с тем, что основной блок не был переведен на орбиту встречи, посадка лунного корабля была отложена.
Центр управления полетом располагал 10 ч (пять витков по орбите ИСЛ) для оценки аварии и принятия решения о возможности использования ЖРД служебного отсека. Если бы оказалось, что включение ЖРД могло привести к гибели корабля и экипажа, то предусматривалась немедленная стыковка основного блока с лунным кораблем и использование ЖРД посадочной ступени лунного корабля для возвращения на Землю. Так как это было сделано при аварии Apollo-13 в 1970 г
После разделения лунный корабль находился на расстоянии 180 м от основного блока. Когда была обнаружена неисправность и могла потребоваться аварийная стыковка, Центр управления полетом передал команду Маттингли сблизиться с лунным кораблем до расстояния 30 м, используя ЖРД реактивной системы управления ориентацией и совершать полет строем, соблюдая эту дистанцию. Основной блок и лунный корабль были ориентированы так, чтобы можно было немедленно начать операции по стыковке.
Для определения причины и серьезности аварии на Земле проводились испытания аналогичных двигательных установок, ситуация воспроизводилась на моделирующих устройствах, велись расчеты на вычислительных машинах. Группы анализа работали в Центре управления полетом в Хьюстоне, в приборной лаборатории Массачусетского политехнического института и на заводе фирмы North American Rockwell в Дуани. Анализ показал, что, пбо-видимому, произошел обрыв электрической цепи в контуре обратной связи системы управления сервоприводами отклонения ЖРД на кардане. Подобная авария произошла в свое время на корабле Apollo-9. Специалисты пришли к выводу, что ЖРД можно использовать. Даже если выйдет из строя основная система управления вектором тяги и произойдет автоматическое переключение на частично неисправную резервную систему, то угрозы разрушения корабля не возникнет.
21 апреля на 15 витке по орбите ИСЛ Маттингли получил указание включить ЖРД служебного отсека. ЖРД был включен в 4 ч. 16 мин, проработал 6 сек и перевел основной блок на орбиту с параметрами 98,2/125,4 км. ЖРД посадочной ступени лунного корабля был включен в 5 ч 11 мин на 16 витке по орбите ИСЛ. В связи с тем, что лунный корабль совершил три дополнительных витка, он оказался в момент включения ЖРД на 6,4 км южнее и на 4,8 км выше расчетной точки, вследствие возмущения орбиты ИСЛ аномалиями гравитационного поля Луны. Программа работы ЖРД посадочной ступени была рассчитана, так чтобы компенсировать возмущение орбиты и обеспечить посадку лунного корабля в расчетном месте. Торможение началось на расстоянии 370 км от точки посадки. Полет на завершающем участке висения перед посадкой продолжался дольше номинального времени, так как Янгу пришлось маневрировать, выбирая ровное место. Дьюк дважды обращал внимание Янга на камни, которые могли помешать посадке. Фактическое место посадки оказалось на 150 м севернее и 215 м западнее расчетной точки. Согласно докладу астронавтов участок посадки на 30—40% загроможден большими камнями.
Еще находясь на орбите ИСЛ во время анализа аварии, происшедшей на борту основного блока, Янг и Дьюк просили: разрешения у Центра управления полетом отдохнуть перед выходом на поверхность Луны.
Период отдыха астронавтов на Луне начался в 8 ч 50 мин.
После посадки Apollo-16 работа на Луне осуществлялась. по новой программе. Так как посадка была произведена почти на 6 ч позже ранее запланированного срока.
Из-за аварии в системе управления вектором тяги ЖРД служебного отсека лунный корабль и служебный отсек сделали 3 лишних витка по орбите ИСЛ, и расход бортовых ресурсов превысил норму.
Решено было сократить на одни сутки полет по орбите ИСЛ основного блока после стыковки со взлетной ступенью лунного корабля, чтобы не включать лишний раз ЖРД служебного отсека с неисправной системой управления вектором тяги.
21 апреля астронавты Янг и Дьюк проснулись в 17 ч. Дьюк перед сном принимал снотворное «секонол». После подготовки к выходу кабина была разгерметизирована в 19 ч 49 мин и в 20 ч Янг и Дьюк вышли на поверхность Луны.
Осмотрев поверхность, они обнаружили, что им удалось посадить лунный корабль в самом центре кратера диаметром 50 м с высотой стенки 4—5 м. Только в центре кратера имелась ровная площадка, а склоны поднимались под углом 30°.
Астронавты установили на Луне ультрафиолетовый спектрограф в тени лунного корабля, направив его вначале на туманность в созвездии Лебедя, а, примерно, через час навели его на Землю для съемки водородной геокороны в ультрафиолетовых лучах. Затем они спустили с лунного корабля луноход и смонтировали его в рабочее положение. При проверке лунохода была обнаружена неисправность в одном из аккумуляторов и в системе рулевого управления задних колес.
Затем астронавты приступили к установке научных приборов на поверхности Луны на расстоянии 100 м от лунного корабля. Дьюк пробурил три скважины глубиной 3 м. В двух были установлены зонды для измерения теплового потока к поверхности Луны. Третья скважина бурилась для получения образцов грунта.
Закончив с установкой научных приборов, астронавты на луноходе направлись на Запад к кратеру Флаг, который был на расстоянии 1,6 км от места посадки. Там они произвели сбор образцов и отправились к кратеру Опук, произвели сбор образцов и сняли панораму кратера. Астронавты провели измерения портативным магнитометром. От кратера Спук они направились к кратеру Плам и Бастер, провели сбор образцов и вернулись в лунный корабль в 2 ч 57 мин 22 апреля.
Первый выход на поверхность Луны продолжался 7 ч 11 мин. Общая протяженность поездки на луноходе 4,2 км.
Астронавты обнаружили, что тончайший верхний слой грунта в несколько миллиметров имеет серый цвета грунт под ним белый. Считают,что серый цвет верхнего слоя объясняется воздействием космических лучей солнечного ветра и метеорной пыли. Ученые считают, что грунт в районе посадки Apollo-16 более древний, чем в местах посадки предыдущих кораблей.
Астронавты отмечали легкость управления луноходом, несмотря на то, что задние колеса буксовали как на снегу. При движении против Солнца или от Солнца трудно ориентироваться на местности. В некоторые моменты они теряли ориентировку. От кратера Спук они возвращались по колее и считают что иначе они могли заблудиться.
Расчеты показывают, что во время выхода астронавтов температура на освещенной Солнцем стороне была плюс 46°С, а в тени минус 65° С. Однако Янг жаловался, что он мерзнет даже находясь на Солнце и совершая активную работу.
В 6 ч. 54 мин 22 апреля начался период отдыха астронавтов. Спали они 7 ч без скафандров в гамаках, подвешенных в лунном корабле.
Второй выход на поверхность Луны начался в 19 ч 34 мин. Погрузив на луноход необходимые предметы в 20 ч 20 мин астронавты поехали поперек Плато Калей к горе Каменной. Они ехали со скоростью 12 км/час, но затем, камни, загромождавшие путь, заставили снизить скорость до 6 км/час.
Первая остановка была сделана у Каменной горы в 4,1 км от лунного корабля. Это расстояние они проехали за 30 мин. Остановка продолжалась 40 мин. За это время они собирали образцы лунного грунта и фотографировали местность.
Затем они начали подъем на луноходе на Каменную гору. Крутизна склона в среднем составляла 10°, а иногда достигала 20°. Подъем шел тяжело, так как грунт напоминал вспаханное поле. От тряски вышел из строя индикатор дифферента лунохода. В дальнейшем дифферент определяли на Земле и сообщали астронавтам. Один раз они сообщили, не знают что происходит в данный момент подъем или спуск. С Земли им сказали, что в этот момент они совершали сравнительно крутой подъем.
От тряски отломилось пылезащитное крыло от переднего колеса и астронавтов засыпало пылью. Позже почти полностью вышла из строя система навигации лунохода и они возвращались к лунному кораблю по колее. Были неполадки и в системе рулевого управления. Несмотря на эти неполадки при движении на гору они развивали скорость до 8 км/час, а с горы до 11 км/час. И только большое количество камней заставляло их снижать скорость до б км/час.
Вторую остановку, продолжительностью 48 мин, они сделали на склоне горы. Третья остановка еще выше у кратера Краун, четвертая в месте максимального подъема у группы из 5 кратеров, названной Чинко. С наивысшей точки подъема они видели лунный корабль, фотографировали местность, произвели сбор образцов, переворачивали большие камни в поисках кристаллических образцов вулканического происхождения. Астронавты возвратились в лунный корабль 23 апреля в 2 ч 57 мин. Выход продолжался 7 ч 23 мин. Астронавты проехали на луноходе 11,5 км и собрали 40,5 кг образцов лунных пород.
Третий выход на поверхность Луны начался в 18 ч 33 мин. Навигационную систему лунохода удалось исправить и астронавты поехали к краю Северного лучевого кратера.
Расстояние в 5 км они проехали за 35 мин. По пути исследовали и описывали местность, в частности отметили, что вокруг много недавно образовавшихся кратеров.
У края кратера, к которому они поднялись по склону, крутизной 15°, они обнаружили много камней. Некоторые были размером 10—15 м. Камни покрыты слоем пыли. По просьбе ученых они откололи образцы от белого и черного камней. Затем они подошли к самому краю кратера. Глубина кратера по измерениям с Земли составляет 400 м, диаметр 1200 м. Они не могли увидеть дна кратера и отметили, что внутренняя стенка очень крутая (60°).
Большое неудобство доставляли сумки для образцов, приклеенные липкой лентой к наспинному ранцу астронавтов. Из-за высокой температуры (87° на Солнце) клей растапливался и сумки отрывались.
У Северного лучевого кратера астронавты пробыли около часа. В 21 ч 41 мин они двинулись в обратный путь и покрыли расстояние до лунного корабля за 28 мин. На одном участке скорость лунохода достигла 16 км/ч. С Земли им посоветовали уменьшить скорость.
Вернувшись к Лунному кораблю, они установили луноход на расстоянии 100 м от места посадки, чтобы телевизионная камера лунохода могла снимать старт взлетной ступени с Луны. Сняли пленку из ультрафиолетового спектрографа. Перед возвращением в лунный корабль, астронавты долго очищали щеткой скафандры от лунной пыли. Третий выход закончился в 0 ч 03 мин 24 апреля и продолжался 5 ч 40 мин. Протяженность поездки на луноходе составила 11,4 км.
Старт взлетной ступени с Луны был произведен в 4 ч 26 мин 24 апреля. Взлетная ступень вышла на начальную орбиту ИСЛ с параметрами 16,5/75 км. Через 10 мин после старта Янг сообщил, что он видит основной блок. Стыковка была произведена в 6 ч 35 мин, позже расчетного времени на 18 мин, так как Маттингли по заданию руководителей полета облетел и осмотрел взлетную ступень, чтобы определить, какие детали от нее отвалились при старте с Луны. Маттингли сообщил, что это были куски теплоизоляции.
Общая продолжительность пребывания Янга и Дьюка на Луне составила 71 ч 02 мин, а три выхода на поверхность. Луны в общей сложности составили 20 ч 14 мин.
Всего Янг и Дьюк собрали 111 кг образцов горных пород и лунного грунта.
24 апреля астронавтов разбудили в 18 ч 13 мин. В течение 45 мин им передавали иструкции, которые они должны внести в план полета. Затем они перенесли из взлетной ступени в командный отсек все вещи, подлежащие возвращению на Землю, и закрепили их. Трудно было разместить и закрепить камень весом 18 кг.
В 23 ч 54 мин была отделена взлетная ступень. Предполагалось по команде с Земли затормозить взлетную ступень и сбросить ее на Луну. Однако, в связи с неоднократным изменением программы, не был поставлен в нужное положение переключатель на пульте управления для приема команд с Земли. После отделения взлетная ступень начала кувыркаться, стабилизировать ее не удалось, она осталась на орбите ИСЛ, просуществует около 250 суток после чего, под влиянием лунного тяготения, упадет на Луну.
0 ч 57 мин 25 апреля Маттингли подал команду на сброс автоматического спутника весом 40 кг, он в течение года будет передавать измерения магнитного поля и космического излучения.
Перед включением ЖРД служебного отсека для перевода основного блока на траекторию полета к Земле, астронавтов предупредили, что будет подаваться аварийный сигнал, поскольку дублирующая система управления вектором тяги неисправна. Астронавты не должны обращать внимания на аварийный сигнал. Исследование этой ситуации на Земле показало, что опасности для астронавтов не возникает даже в случае, если во время работы ЖРД служебного отсека откажет основная система регулирования направления вектора тяти и произойдет автоматическое переключение на дублирующую систему. В этом случае корабль станет раскачиваться и вибрировать, однако ЖРД все же обеспечит требуемый импульс, и корабль перейдет на траекторию полета к Земле близкую к расчетной.
Кронштейн, на котором выносится из служебного отсека масс-спектрометр, заклинило, и его не удалось убрать. Это нарушает центровку основного блока и недопустимо в момент включения ЖРД для перевода корабля на траекторию полета к Земле, поэтому Маттинтли произвел отстрел кронштейна вместе с прибором.
ЖРД служебного отсека был включен на 64 витке полета основного блока по орбите ИСЛ в 5 ч 15 мин, когда корабль находился за Луной. ЖРД проработал нормально 162 сек, израсходовав около 5 т топлива, и перевел основной блок на траекторию возвращения к Земле.
25 апреля в 17 ч 36 мин корабль вошел в поле тяготения Земли. В 18 ч, когда он находился на расстоянии 330 000 км от Земли, была произведена первая коррекция траектории полета, с помощью ЖРД РСУ, которые проработали 8 сек.
В 23 ч 15 мин 25 апреля Маттингли вышел в открытый космос, когда корабль находился на расстоянии около 300 000 км от Земли. Маттингли был соединен фалом длиной 7,6 м с комадным отсеком, по которому подавался в скафандр кислород и вода. Он перенес в командный отсек касету с отснятой пленкой из панорамной камеры, весящую 32,7 кг. При втором выходе он принес касету с отснятой пленкой топографической камеры. Выход Маттингли продолжался 62 мин. Частота пульса у него была 130—168 ударов, а у Янга и Дьюка 70—80 ударов в мин.
27 апреля астронавтов разбудили в 16 ч 10 мин. Основной блок находился на расстоянии от Земли примерно 80 000 км.
В последний день полета индикатор на пульте управления показал неисправность основной системы управления и навигации. Специалисты с Земли сказали, что, несмотря на показания аварийного индикатора, астронавты могут пользоваться системой во время управляемого спуска в атмосфере Земли. Один из астронавтов ударил ногой по пульту управления, аварийный сигнал погас и больше не загорался.
В 19 ч 31 мин, когда основной блок находился на расстоянии 44 000 км от Земли, была проведена последняя коррекция траектории полета.
После отделения служебного отсека, командный отсек вошел в атмосферу в 22 ч 30 мин. При этом его скорость составляла 11 026 м/сек. Приводнение произошло в 22 ч 45 мин в Тихом океане в точке с координатами 00°40' ю. ш., 156°03' з. д. на расстоянии 1,8 км от авианосца «Тикондерога».
назад