Απόλλων (διαστημικό πρόγραμμα)

Η αρχική μελέτη για τον σχεδιασμό του διαστημοπλοίου Απόλλων ξεκίνησε το 1960 και προέβλεπε τη δημιουργία ενός σκάφους με τριμελές πλήρωμα το οποίο θα υποστηρίζονταν από κάποιο τμήμα (service module) που θα παρείχε ηλεκτρική ενέργεια και το σύστημα πρόωσης. Το διαστημόπλοιο θα μπορούσε να καλύψει διάφορους τύπους αποστολών, όπως μεταφορά σε διαστημικό σταθμό, τροχιακές αποστολές γύρω από τη Σελήνη και προσσεληνώσεις. Όταν επισημοποιήθηκε ο στόχος της αποστολής ανθρώπου στη Σελήνη, ξεκίνησε ο λεπτομερής σχεδιασμός του Command/Service Module (CSM). Ενώ στο αρχικό σχέδιο προβλέπονταν η απευθείας χρήση του για να φτάσουν οι αστροναύτες στη σεληνιακή επιφάνεια και να επιστρέψουν, τελικά αποφασίστηκε η δημιουργία μιας σεληνακάτου (Lunar Module, LM) με την οποία δύο αστροναύτες θα έφταναν στην επιφάνεια και θα επέστρεφαν στο CSM, το οποίο πλέον θα χρησιμοποιούνταν για τη μεταφορά των αστροναυτών από και προς τη Σελήνη.^[1]

 

 

 

 

Το διαστημόπλοιο που θα μετέφερε τους αστροναύτες στο Φεγγάρι και θα τους επέστρεφε στη Γη αποτελούνταν από δύο διακριτά τμήματα: το Command Module (CM) και το Service Module (SM).

Το πρώτο είχε κωνικό σχήμα και αποτελούσε τον χώρο διαβίωσης του τριμελούς πληρώματος κατά τη διάρκεια του ταξιδιού από και προς τη Σελήνη και κατά την παραμονή σε τροχιά γύρω από αυτή. Με αυτό γίνονταν και η επιστροφή του πληρώματος στη Γη. Το εξωτερικό του ήταν καλυμμένο με θερμική ασπίδα, για την επανείσοδό του στη γήινη ατμόσφαιρα. Διέθετε δικό του προωστικό σύστημα ώστε να μπορεί να εκτελεί τροχιακούς ελιγμούς και να καθορίζει την πορεία επανεισόδου του. Αλεξίπτωτα επιβράδυναν την κάψουλα κατά την τελική κάθοδο και προσθαλάσσωση στον ωκεανό. Είχε μήκος 3.48 m, διάμετρο 3.91 m και ζύγιζε περίπου 5560 kg.^[2]

Το Service Module μετέφερε τα συστήματα υποστήριξης του Crew Module. Διέθετε προωστικό σύστημα και καύσιμα, μια κυψέλη παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας που χρησιμοποιούσε υγροποιημένο υδρογόνο και υγροποιημένο οξυγόνο και κεραία επικοινωνίας μεγάλων αποστάσεων. Στις αποστολές μεγάλης διάρκειας μετέφερε και επιστημονικό εξοπλισμό για χρήση όταν το CSM ήταν σε τροχιά γύρω από τη Σελήνη. Το Service Module αποσυνδέονταν από το Crew Module πριν την επανείσοδο του τελευταίου στη γήινη ατμόσφαιρα. Είχε μήκος 7.5 m και διάμετρο 3.91 m. Η αρχική εκδοχή του ζύγιζε περίπου 23300 kg, με πλήρως ανεφοδιασμένη με καύσιμα, ενώ η έκδοση των αποστολών μεγάλης διάρκειας, που μετέφερε επιστημονικό εξοπλισμό ζύγιζε λίγο περισσότερο από 24000 kg.^[2]

Η σεληνάκατος (Lunar Module, LM) σχεδιάστηκε για να στείλει δύο αστροναύτες στην επιφάνεια της Σελήνης και να τους επιστρέψει πίσω στο CSM που θα βρίσκονταν σε τροχιά γύρω από αυτήν. Αφού προβλέπονταν να χρησιμοποιηθεί μόνο στο κενό του διαστήματος, σχεδιάστηκε χωρίς τους περιορισμούς που διαφορετικά θα επέβαλε η αεροδυναμική και με πολύ ελαφριά υλικά. Αποτελούνταν από δύο διακριτά μέρη, ένα για την κάθοδο και ένα για την άνοδο και επανασύνδεση με το CSM. Κάθε τμήμα είχε το δικό του σύστημα πρόωσης. Στο τμήμα καθόδου μεταφέρονταν τα αναλώσιμα που χρειάζονταν το πλήρωμα και ο επιστημονικός εξοπλισμός. Στο τμήμα ανόδου υπήρχε ο χώρος διαμονής, καύσιμα για την άνοδο και το σύστημα ελέγχου των προωθητήρων. Η αρχική σεληνάκατος ζύγιζε περίπου 15,100 kg και επέτρεπε παραμονή στην επιφάνεια περίπου 34 ωρών. Ακολούθησε μια βαρύτερη εκδοχή, που ζύγιζε πάνω από 16,400 kg και επέτρεπε παραμονή για πάνω από τρεις ημέρες.^[2]

Τον σχεδιασμό και την κατασκευή της σεληνακάτου ανέλαβε η Grumman Aircraft Engineering Corporation, με επικεφαλής της όλης προσπάθειας τον Thomas J. Kelly.^[3]

Πριν ακόμα ξεκινήσει το πρόγραμμα Απόλλων, ο Βέρνερ φον Μπράουν και οι ομάδα των μηχανικών υπό την καθοδήγηση του είχαν ήδη ξεκινήσει τον σχεδιασμό μιας νέας σειράς πυραύλων πολύ μεγάλης μεταφορικής ικανότητας, που είχαν την ονομασία Saturn. Υπήρχαν σχέδια για τη δημιουργία μιας σειράς ακόμα ισχυρότερων πυραύλων, των Nova. Ενώ γίνονταν ο σχεδιασμός των συστημάτων αυτών, ο φον Μπράουν μετατέθηκε από τον στρατό στη NASA και έγινε Διευθυντής του Marshall Space Flight Center. Το αρχικό σχέδιο προέβλεπε την αποστολή ολόκληρου του CSM στη σεληνιακή επιφάνεια. Κάτι τέτοιο απαιτούσε την ύπαρξη και αξιοποίηση ενός πυραύλου της σειράς Nova, πολύ ισχυρότερου του Saturn V που χρησιμοποιήθηκε τελικά. Ο πύραυλος αυτός θα έπρεπε να μπορεί να μεταφέρει στη Σελήνη φορτία της τάξεως των 82000 kg.^[4] Η απόφαση της 11ης Ιουνίου 1962 να χρησιμοποιηθεί σεληνάκατος που θα ξανασυνδέονταν με το CSM σε τροχιά (βλέπε σχετικές ενότητες) μείωσε την απαιτούμενη μεταφορική ικανότητα, επιτρέποντας τη χρήση της οικογένειας πυραύλων Saturn στο πρόγραμμα.^[5]

 

 

Ο Saturn V ήταν ένας πύραυλος τριών ορόφων μεγάλης μεταφορικής ικανότητας, ικανός να στείλει ένα πλήρως ανεφοδιασμένο σύμπλεγμα CSM-LM στο Φεγγάρι. Μπορούσε να μεταφέρει φορτίο 45 τόνων σε τροχιά γύρω από τη Σελήνη ή 120 τόνων σε περιγήινη τροχιά.^[6] Είχε διάμετρο 10.1 m και ύψος 110.6 m.^[6] Εκτοξεύτηκε δεκατρείς φορές συνολικά, δώδεκα για το πρόγραμμα Απόλλων και μία για να θέσει σε τροχιά τον διαστημικό σταθμό Skylab.^[6] Ο τρίτος όροφος του είχε δυνατότητα επαναπυροδότησης ενώ βρίσκονταν στο διάστημα και έτσι μπορούσε να μεταφέρει το CSM-LM στη Σελήνη.^[7]

Επικεφαλής και υπεύθυνος για την επιλογή των πληρωμάτων του προγράμματος Απόλλων καθώς και του προγενέστερου Gemini ήταν Donald K. "Deke" Slayton.^[8]

32 αστροναύτες επρόκειτο να ταξιδέψουν στο διάστημα με το πρόγραμμα. Από αυτούς, οι 24 έφυγαν από την περιγήινη τροχιά και μπήκαν σε τροχιά γύρω από τη Σελήνη από τον Δεκέμβριο του 1968 μέχρι τον Δεκέμβριο του 1978, τρεις εξ' αυτών δύο φορές. Οι 12 περπάτησαν στην επιφάνεια του φυσικού μας δορυφόρου, όλοι όμως μονάχα μία φορά. Ένας εκ των αστροναυτών που προσσεληνώθηκαν ήταν γεωλόγος. Από τους 32, τρεις έχασαν τη ζωή τους και μάλιστα στη Γη, ήταν το πλήρωμα του Απόλλων 1, που σκοτώθηκε σε δυστύχημα κατά τη διάρκεια επίγειων δοκιμών.

Τα πληρώματα του προγράμματος Απόλλων προέρχονταν από τα δύο προηγούμενα επανδρωμένα προγράμματα της NASA, τα Mercury και Gemini, καθώς και δύο ακόμη μεταγενέστερες ομάδες αστροναυτών. Όλοι οι διοικητές των αποστολών ήταν βετεράνοι των Gemini και Mercury. Όλα τα πληρώματα αποστολών, πλην των περιγήινων αποστολών δοκιμής του CSM, μέχρι και τα Απόλλων 11 και Απόλλων 12 είχαν στη σύνθεσή τους δύο ή ακόμα και τρεις βετεράνους προερχόμενους από το Gemini. Ο δρ Schmitt, γεωλόγος, ήταν ο πρώτος επιστήμονας που ταξίδεψε στο διάστημα. Απόλλων 17, την τελευταία σεληνιακή αποστολή. Ο Schmitt συμμετείχε στην εκπαίδευση όλων των αστροναυτών σε θέματα γεωλογίας της Σελήνης.

Τα κύρια στάδια μιας σεληνιακής αποστολής ήταν:

•  
  Εκτόξευση: Οι τρεις όροφοι του πυραύλου Saturn V πυροδοτούνται για έντεκα λεπτά περίπου προκειμένου το διαστημόπλοιο να μπει σε περιγήινη τροχιά.
•  
  Μετάβαση σε τροχιά γύρω από τη Σελήνη: Μετά από μία ή δύο τροχιές γύρω από τη Γη, το τρίτο στάδιο του Saturn V πυροδοτείται ξανά για έξι λεπτά περίπου για να ταξιδέψει το διαστημόπλοιο στο Φεγγάρι.
•  
  Το CSM αποσυνδέεται από τον τρίτο όροφο του Saturn V. Ο πιλότος μεταφέρει το CSM σε ασφαλή απόσταση και κάνει στροφή 180°. Εκτίθεται η σεληνάκατος.
•  
  Ο πιλότος συνδέει το CSM με τη σεληνάκατο και το σύμπλεγμα CSM-LM αποσυνδέεται οριστικά από τον τρίτο όροφο του Saturn V, ο οποίος μπαίνει μετά σε τροχιά γύρω από τον Ήλιο. Οι τροχιακοί ελιγμοί γίνονται πλέον με το προωστικό σύστημα του SM. Το ταξίδι διαρκεί δύο με τρεις ημέρες.
•  
  Μετάβαση σε τροχιά γύρω από τη Σελήνη: Το διαστημόπλοιο κινείται "πίσω" από τη Σελήνη και οι πύραυλοι του SM πυροδοτούνται για να το επιβραδύνουν.
•  
  Μετά από μια περίοδο ξεκούρασης, ο διοικητής και ο πιλότος της σεληνακάτου μεταφέρονται στη σεληνάκατο, ενεργοποιούν τα συστήματα της και ανοίγουν το σύστημα προσγείωσης. Στη συνέχεια η σεληνάκατος αποχωρίζεται από το CSM και πυροδοτεί το προωστικό της σύστημα προκειμένου να μπει σε τροχιά καθόδου.
•  
  Κάθοδος στην επιφάνεια: Το προωστικό σύστημα του LM πυροδοτείται ξανά για να ξεκινήσει η κάθοδος. Ο διοικητής αναλαμβάνει χειροκίνητα τον έλεγχο της προσσελήνωσης.
•  
  Οι δύο αστροναύτες στην επιφάνεια πραγματοποιούν μία ή περισσότερες εξόδους από τη σεληνάκατο για τη συλλογή δειγμάτων και τη διεξαγωγή πειραμάτων. Οι έξοδοι εναλλάσσονται με περιόδους ανάπαυσης.
•  
  Το τμήμα ανόδου της σεληνακάτου εκτοξεύεται χρησιμοποιώντας το τμήμα καθόδου της σαν βάση εκτόξευσης
•  
  Η σεληνάκατος συνδέεται ξανά με το CSM.
•  
  Οι δύο αστροναύτες που βρίσκονταν στη σεληνάκατο μεταφέρονται στο CSM, μαζί με τα δείγματα σεληνιακού υλικού που συνέλεξαν και η σεληνάκατος αποσυνδέεται και αποστέλλεται να συντριβεί στην επιφάνεια του Φεγγαριού.
•  
  Μετάβαση σε περιγήινη τροχιά: Πυροδοτείται το προωστικό σύστημα του SM προκειμένου το διαστημόπλοιο να κατευθυνθεί στη Γη.
•  
  Το SM αποσυνδέεται από το CM λίγο πριν από την επανείσοδο στη γήινη ατμόσφαιρα. To CM κάνει στροφή 180° προκειμένου να εκθέτει την αμβλεία πλευρά του κατά την επανείσοδο.
•  
  Η τριβή της ατμόσφαιρας επιβραδύνει το CM. Εξαιτίας της τριβής δημιουργείται ιονισμένο νέφος αέρα γύρω από την κάψουλα, με αποτέλεσμα να είναι αδύνατη η επικοινωνία για μερικά λεπτά.
•  
  Άνοιγμα των αλεξίπτωτων για να επιβραδυνθεί η κάψουλα κατά την τελική κάθοδο και προσθαλάσσωση στον Ειρηνικό Ωκεανό. Περισυλλογή των αστροναυτών από ελικόπτερο και μεταφορά τους σε αεροπλανοφόρο.

•  
  Προφίλ της αποστολής (οι αποστάσεις δεν είναι σε κλίμακα)

• Πρόγραμμα Lunar Orbiter
• Πρόγραμμα Surveyor
• Πρόγραμμα Ρέιντζερ
• Πρόγραμμα Λούνα

• Bilstein, Roger E. (1996) [Originally published 1980]. Stages to Saturn: A Technological History of the Apollo/Saturn Launch Vehicles. The NASA History Series. Foreword by William R. Lucas. Washington D.C.: NASA. OCLC 36332191. NASA SP-4206. Ανακτήθηκε στις 1 Αυγούστου 2013. 
• Townsend, Neil A. (March 1973), Apollo Experience Report: Launch Escape Propulsion Subsystem, Washington, D.C.: NASA, NASA TN D-7083, http://klabs.org/history/apollo_experience_reports/tn-d7083_apollo_launch_escape_propulsion.pdf, ανακτήθηκε στις September 12, 2012 
• Dawson, Virginia P.· Bowles, Mark D. (2004). Taming Liquid Hydrogen: The Centaur Upper Stage Rocket 1958-2002 (PDF). The NASA History Series. NASA. OCLC 51518552. NASA SP-2400-4320. Ανακτήθηκε στις 12 Σεπτεμβρίου 2012. 
• Brooks, Courtney G.· Grimwood, James M.· Swenson, Loyd S., Jr. (1979). Chariots for Apollo: A History of Manned Lunar Spacecraft. The NASA History Series. Foreword by Samuel C. Phillips. Washington, D.C.: Scientific and Technical Information Branch, NASA. ISBN 978-0-486-46756-6. LCCN 79-1042. OCLC 4664449. NASA SP-4205. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 20 Οκτωβρίου 2015. Ανακτήθηκε στις 1 Αυγούστου 2013. 

• Apollo Program Summary Report PDF (46.3 MB) NASA Report JSC-09423, Απρίλιος 1975
• The Apollo Spacecraft: A Chronology. Volume 1: PDF (13.2 MB)
• The Apollo Spacecraft: A Chronology. Volume 2: PDF (13.4 MB)
• The Apollo Spacecraft: A Chronology. Volume 3: PDF (57.7 MB)
• The Apollo Spacecraft: A Chronology. Volume 4: PDF (24.2 MB)

• Apollo Image Archive, Arizona State University (Αγγλικά)
• Apollo Gallery Αρχειοθετήθηκε 2012-01-06 στο Wayback Machine., NASA's Human Space Flight (Αγγλικά)
• Apollo Image Atlas, Lunar and Planetary Institute (Αγγλικά)