«Хьюстон, у нас проблема». 50 лет со дня запуска «Аполлона 13»

Полвека назад с Земли стартовал космический корабль с тремя людьми на борту. Экипаж должен был совершить очередную высадку на Луну, но в итоге миссия превратилась в четырехдневную схватку за жизнь, в которой участвовали как космонавты, так и специалисты на Земле. 42.TUT.BY вспоминает эту историю мужества.

Зачем была нужна эта миссия?

Как и два предыдущих корабля серии «Аполлон», «Аполлон 13» должен был высадить людей на поверхность Луны. Дополнительной целью миссии было изучение лунного кратера Фра Мауро на видимой стороне нашего спутника.

Для полета были выбраны три пилота. Командиром стал 42-летний Джеймс Артур Ловелл, опытный астронавт, для которого эта миссия должна была стать четвертой (и вторым полетом к Луне). А вот для двоих его коллег — 38-летнего Джона Леонарда Суайгерта и 36-летнего Фреда Уоллеса Хейза — это был первый полет. Причем Суайгерт на борт попал случайно — изначально отобранный Томас Маттингл пообщался с заболевшим краснухой коллегой, так что его пришлось заменить за 48 часов до полета.

Сам корабль состоял из трех основных модулей: командного («Одиссей»), служебного и лунного модуля («Аквариус»). Запас пищи, воды и регенерационных блоков для восстановления кислорода должен был обеспечить пилотам не более четырнадцати суток автономного полета.

11 апреля 1970 года «Аполлон-13» начал свой полет. Первые двое суток полета прошли без особых происшествий (были только мелкие неполадки), а после выхода на орбиту экипаж проверил все системы и не обнаружил проблем.

На третьи сутки пилоты провели прямую трансляцию для телезрителей, во время которой познакомили их с кораблем и своим бытом. В это время операторы в Хьюстоне заметили некоторые колебания показаний датчиков уровня сжиженных кислорода и водорода в баках служебного модуля и дали указание перемешать их содержимое — в невесомости жидкость могла расслоиться, что привело бы к появлению неверных показателей.

Этим занялся Джон Суайгерт — и через 16 секунд экипаж услышал громкий удар, а сам корабль словно бы содрогнулся.

Поначалу пилоты решили, что это очередная шутка Хейза — он любил открывать клапан уравнивания давления воздуха между командным и лунным модулями, из-за чего раздавался громкий хлопок. Но в этот раз напуган был и сам Хейз.

Как стало известно позже, в служебном отсеке произошел взрыв кислородного бака под номером два. Кроме того, пульт управления показал, что на одной из двух шин, питающих бортовое оборудование командного и служебного модулей, нет напряжения. Тогда-то Ловелл и сказал свою знаменитую фразу: «Хьюстон, у нас была проблема» («Ah, Houston, we’ve had a problem»).

Лунный модуль как спасательная шлюпка

Вначале командир подумал, что в модуль попал метеорит, и чтобы сохранить герметичность корабля, решил задраить переходный тоннель между модулями (его открыли ради телепередачи). Но сделать это никак не удавалось, так что пилоты оставили свои попытки и решили вместо этого заняться более насущными проблемами.

Падение напряжения началось и на другой шине питания, а два из трех топливных элементов полностью прекратили выработку электроэнергии. Это значило, что высадка на Луну автоматически отменяется. Кроме того, корабль трясло, что не смогла исправить ни автоматика, ни сам Ловелл, перешедший на ручное управление.

Это могло привести к ряду серьезных проблем. В частности, во время нормального полета корабль должен вращаться вокруг своей оси, чтобы равномерно обогреваться Солнцем. Теперь же возникла неиллюзорная опасность, что одна сторона корпуса будет чрезмерно нагреваться, а другая — переохлаждаться. Кроме того, колебания корабля могли привести к складыванию рамок гироскопов, что означало полную утрату информации о его пространственной ориентации

Ловелл выглянул в боковой иллюминатор и увидел, что из служебного отсека вытекает облако газа. При этом давление в одном из кислородных баков стремительно падало — он должен был опустеть через несколько часов. Так что система переключилась на использование кислорода из уравнительного бака командного модуля — то есть, на запас, который предназначался для поддержания жизни экипажа во время возвращения на Землю.

Корабль продолжал обесточиваться, что было недопустимо. Центр управления полетом приказал отключить второстепенные системы и отрезать уравнительный бак от кислородной системы.

Специалисты в Хьюстоне предположили, что причиной утечки газа послужило повреждение двух отказавших топливных элементов, и отдали указание закрыть клапаны на ведущих к ним трубопроводах. Но утечка так и не прекратилась, поэтому команде сообщили, что им придется использовать лунный модуль «Аквариус» в качестве спасательной шлюпки. При этом все системы командного модуля следовало отключить.

Вернуть астронавтов на Землю

Итак, трое человек оказались в модуле, который не был рассчитан на длительное использование, и при этом их корабль был неисправен. Чтобы вернуть всех домой, на Земле собралась комиссия специалистов.

Прежде всего, в Хьюстоне изучили ресурсы «Аполлона». Ситуация была плачевной: космонавты не могли использовать основной жидкостно-реактивный двигатель служебного модуля, который и должен был доставить их к Луне и обратно — это привело бы к еще большим разрушениям.

У них были проблемы с навигацией и ориентацией в пространстве. Да, в памяти компьютера были указаны «путеводные» звезды, по которым можно определить свое положение в пространстве, но из-за взрыва корабль теперь окружало целое облако обломков и частиц обшивки, краски и газа. Все это отражало солнечный свет и сверкало словно фальшивые звезды, что запутало бы систему.

Но что самое плохое — лунный модель был рассчитан на жизнеобеспечение лишь двоих человек в течение 53 часов. Теперь же в нем было трое, и ресурс сменных патронов с поглотителем углекислого газа должен был выработаться за 36 часов. По истечении этого срока пилоты просто задохнутся.

Кроме того, возрос расход пресной воды, а из-за жесткой экономии электроэнергии пришлось отключить обогрев кабины, поэтому на протяжении всего полета в модуле температура составляла всего 11 градусов по Цельсию.

В первые же часы после аварии в Хьюстоне началось активное обсуждение вариантов возвращения корабля на Землю. Просто прервать полет и задействовать двигатель служебного модуля? Слишком опасно, неизвестно, цел ли двигатель и выдержит ли тепловая защита повышенную посадочную скорость. Использовать двигатель посадочной ступени лунного модуля? Слишком мало топлива, чтобы маневрировать возле Земли. В итоге было решено применить двукратное включение двигателя посадочной ступени — корабль при этом должен был облететь Луну и по «восьмерке» вернуться на родную планету. Посадка (или приводнение) планировалась в Тихом океане.

Спасение при помощи шланга, картона и полотенца

Выбранный вариант спасения был хорош — но как сделать так, чтобы космонавты дожили до момента возвращения (это должно было произойти только на 142 часу полета)? Ведь в любой момент они могли задохнуться от накопившегося в кабине углекислого газа.

Конечно, команда могла бы использовать сменные поглотители углекислого газа из комплекта командного модуля, если бы не одно, но — поглотители были в форме параллелепипеда, а патроны в лунном модуле — цилиндра.

Решение предложил специалист по системам жизнеобеспечения Эд Смайли. Он придумал, как при помощи шланга вентиляции скафандра, провода системы связи, полиэтиленовой оболочки костюма охлаждения, картона, куска полотенца и клейкой ленты соединить патрон и систему жизнеобеспечения лунного модуля. И это действительно сработало! Переходник был уродливым, выглядел как коробка (экипаж называл его «почтовым ящиком»), но уже через час содержание углекислого газа в кабине стало снижаться. У астронавтов появился шанс выжить.

Но условия, в которых они жили на протяжении всех четырех дней, нельзя назвать комфортными. В кабине было ужасно холодно и сыро, а на борту не имелось теплой одежды. В стесненных условиях астронавты не могли даже размяться, чтобы разогнать кровь и стали просто-напросто замерзать. В итоге Хейз простудился и заработал почечную инфекцию, но продолжил работать наравне с коллегами.

Пилоты начали опасаться, что запас еды и воды, что хранился в обесточенном командном модуле, может замерзнуть. Но когда Суайгерт переносил их в лунный модуль, то случайно полил немного жидкости на матерчатые ботинки. Так как высушить их было негде, то ему пришлось ходить в мокрых.

Астронавты спали около трех часов в сутки и были вынуждены мочиться в пластиковые пакеты — им запретили использовать систему сброса отходов жизнедеятельности за борт, так что пакеты приходилось клеить к стенам. Что мочиться как можно меньше, а также сохранить жидкость для системы охлаждения, пилоты пили 180 граммов воды в день — это шестая часть нормы.

Возвращение через Луну

14 апреля корабль обогнули Луну (причем правильность курса проверялась по Солнцу из-за уже упомянутых проблем с обломками) и направился домой.

Вот что они видели из своих иллюминаторов, пока фотографировали обратную сторону Луны, на которую им так и не удалось ступить.

Теперь астронавтам предстояло пройти самый сложный и ответственный этап операции — откорректировать траекторию, перейти в командный модуль, провести расстыковку и войти в атмосферу Земли под правильным углом. Да, на протяжении всех этих действий им помогали из Хьюстона, но большую часть работы пилотам все равно приходилось проводить самостоятельно.

Уже на следующий день, 15 апреля, Хейз снова услышал хлопок и ощутил дрожь корабля. К счастью, это просто случайная искра подожгла кислород и водород, скопившиеся в аккумуляторном отсеке лунного модуля. Затем произошел прорыв предохранительной мембраны, и очередной запуск двигателя посадочной ступени стал невозможен.

А еще планируемый угол входа корабля в атмосферу по какой-то причине не соответствовал нужному показателю — он был слишком маленьким, то есть, корабль просто мог «отрикошетить» от атмосферы.

17 апреля корабль при помощи маломощных двигателей ориентации лунного модуля провел последнюю корректировку траектории полета, и пилоты смогли начать отстыковку от бесполезного служебного отсека. Операция прошла гладко, и через иллюминаторы астронавты смогли наконец увидеть, как выглядит злополучный отсек.

А выглядел он по-настоящему ужасно: одна из панелей длиной около четырех метров и полутора метров в ширину оказалась вырвана взрывом, сопло двигателя было покорежено, и почти все оборудование этой части отсека — выведено из строя.

Последним, что сделали астронавты, было прощание с лунным модулем, что хранил им жизнь на протяжении четырех дней. В этот раз люки между модулями удалось задраить без труда, Суайгерт подорвал пироболты, и модуль, так и не побывавший на Луне, мягко оттолкнулся от корабля и отправился в бессрочный полет.

17 апреля в 18 часов 07 минут 41 секунду «Аполлон-13» (вернее, что от него осталось) наконец вернулся на Землю. Он багополучно приводнился в 7,5 километрах от универсального десантного корабля «Иводзима». Все члены экипажа были спасены и доставлены самолетом в Гонолулу.

Это произошло только благодаря усердной работе, хладнокровию и выдержке как астронавтов, так и сопровождавших их на земле сотрудников Центра управления полетом Позже пилоты и наземные службы Хьюстона были награждены высшей гражданской наградой США — «Медалью свободы».

Суайгерт умер в 1982 году от лейкоза, но оба его товарища все еще живы: Ловеллу 92 года, а Хейзу — 86 лет. Хотя в этом году не будет официального празднования годовщины «Аполлона-13» — из-за пандемии отменили все массовые мероприятия — Хейз заверяет, что все равно отметит этот день. Ведь, по его словам, это была великая миссия. «Она показала, что можно сделать, если люди используют свой ум и немного изобретательности», — сказал он в интервью The New York Times.

Причина катастрофы

Последующее расследование показало, что причиной взрыва в служебном отсеке стала цепь совпадений. Техзадание на изготовление кислородных баков предусматривало работу электрических систем корабля под напряжением 28 V, хотя значительную часть времени перед запуском служебный модуль должен был провести на космодроме под напряжением в 65 V.

В 1962 году техническое задание было исправлено с учетом этого обстоятельства, но требования к контактам термостатов остались без изменений, чего, впрочем, никто не заметил.

А в 1970 году тот самый бак во время предварительных испытаний подвергли нагреванию, чтобы испарить оставшийся в нем кислород. Почему это плохо? Нагреватели в баках были снабжены термостатами, которые отключали питание при достижении температуры в 27 градусов. Но в ходе расследования оказалось, что эти выключатели, рассчитанные на питание в 28 V постоянного тока от батарей служебного модуля, не размыкались должным образом при работе под напряжением 65 V, подаваемым со стартового комплекса в ходе выпаривания кислорода. Причем при постоянной работе нагревателей их температура могла достигать значения в 538 градусов по Цельсию, что неминуемо привело бы к повреждению тефлоновой изоляции проводов.

В итоге кислородный бак представлял собой своеобразную бомбу — с расплавившейся тефлоновой изоляцией в жидком кислороде и оголенными проводами.

Скорее всего, во время процедуры перемешивания кислорода и водорода между оголившимися проводами внутри бака возникло короткое замыкание, чего хватило, чтобы тефлоновая изоляция загорелась. А затем пламя, вероятно, достигло той части бака, где в него входили провода, и в прожженное отверстие устремился кислород под высоким давлением. А дальше — взрыв.

Но, как ни странно, астронавтам повезло — если бы это произошло на лунной орбите, им бы не хватило электроэнергии, чтобы вернуться домой. И, к счастью, расследование позволило устранить технические проблемы, и следующие астронавты уже не сталкивались с подобными проблемами.

Материал подготовлен на основании данных NASA, The New York Times, BBC, Bloomberg, AccuWather, Space, Habr.