Pro časopis Letectví a kosmonautika zpracoval: Antonín VÍTEK, SPACE (L+K č. 6 / 1968)

Snímky: Technology Week, Air & Cosmos

Téměř rok uplynul od smrti tří amerických kosmonautů, než se vznesla jejich nosná raketa Saturn I. Odstartovala však s jiným cílem — s cílem vyzkoušet první letový exemplář měsíční sekce LM-1. Brzy po demontáži kosmické lodi 011, ve které kosmonauti uhořeli, bylo rozhodnuto použít nosnou raketu k tomuto bezpilotnímu letu, původně plánovanému na léto loňského roku. Technické obtíže a snaha pracovníků NASA i výrobního závodu přizpůsobit vybavení LM-1 požadavkům komise, vyšetřující neštěstí na rampě 34, zavinily odklad letu až na počátek roku 1968.

Letní měsíce přinesly v programu měsíční sekce další nepříjemné překvapení. Při zkouškách motoru startovního stupně se objevily nestability v hoření. Důkladná zkoumání odhalila, že “viníkem" je vstřikovací hlava. Padlo tedy rozhodnutí tuto hlavu překonstruovat. Tím vyvstalo nové nebezpečí dalšího odkladu, v nejhorším případě až o rok. Protože však motor namontovaný v prvním letovém exempláři LM-1 prošel všemi zkouškami bez závady, rozhodli se nakonec pracovníci NASA, že jak první tak druhý exemplář LM-2 poletí se starým motorem.

Nejistota, kterou v sobě skrývalo toto rozhodnutí, možnost nezdaru vinou motoru startovního stupně i neustále objevované drobné závady na jiných zařízeních a spolu s tím i celková změna časového plánu projektu Apollo, vedla štáb projektu k závěru, že LM-2, který měl původně letět s posádkou při duálním letu AS-205/ AS-208, bude dodán v bezpilotní verzi, jako záloha k LM-1. Tato změna v plánech měla umožnit dodavateli LM, firmě Grumman, dokončit LM-2 o tři měsíce dříve a LM-2 tak měl být na Cape Kennedy již koncem ledna. Raketa AS-206, která by byla k náhradnímu letu použita, leží již rok ve skladu na atlantické střelnici.

Konečně 23. června 1967 výrobní závod LM-1 vyexpedoval a v polovině příštího týdne byl již na Kennedyho mysu. Původně měl být smontován s adaptérem SLA-07 a připojen k nosné raketě již v polovině srpna, ale v průběhu přejímání se naakumulovalo asi čtyřtýdenní zpoždění.

Letový model LM-1 se takřka neliší od měsíční sekce, ve které budou Američané přistávat na Měsíci. Hlavním a nejmarkantnějším rozdílem jsou odmontované nohy, které při zkouškách na oběžné dráze pochopitelně nepotřebuje. Ušetřené váhy bylo možno využít k instalaci dodatečného měřícího zařízení.

V prosinci minulého roku 1967 při tlakovací zkoušce pilotního prostoru pátého exempláře měsíční sekce LM-5 popraskalo jedno okno při tlaku 0,36 at., ačkoli na předchozích exemplářích vydržela okna dvojnásobek — 0,81 at. Protože příčina nebyla okamžitě nalezena a protože provozní tlak uvnitř kabiny má horní mez až u 0,42 at., rozhodil se pracovníci NASA, že na LM-1 nahradí skleněná okénka hliníkovými panely.

Hlavním cílem pokusu AS-204A čili Apollo V bylo vyzkoušet v chodu ve vakuu motory obou stupňů měsíční sekce. Každý z nich měl být zapálen dvakrát, podobně jako při letu k Měsíci. (Viz “Co je to Reference Mission?" Letectví + kosmonautika č. 22/1967, str. 861).

Při skutečném letu bude nejprve zapálen motor přistávacího stupně, TWR Systems MIRA 10500 s řiditelným tahem tak, aby převedl měsíční sekci na sestupovou dráhu s perilunem 15 km. Tato operace měla být vyzkoušena 38vteřinovým zapálením motoru v T +04.00.02 nejprve na 10 % výkonu na dobu asi pětadvaceti vteřin, pak na 92,5 %. Z původní dráhy 168 km—212 km měl LM-1 přejít na dráhu vyšší - 216 km—331 km. Změna rychlosti měla obnášet 26 m/s.

Po půl hodině letu se měsíční sekce dostane do oblasti periluna. Zde započne vlastní brzdicí manévr, při kterém je třeba změnit rychlost o 1,5 km/s. Simulace tohoto manévru měla proběhnout v T+ 04.37.12, přičemž motor měl běžet celkem 720 vteřin, až do úplného vyčerpání pohonných hmot. Motor měl běžet v různých režimech, s výkonem 10 %, 50 %, 30 %, 40 %, 20 % a 92,5 %. Po manévru se měl LM-1 pohybovat po skoro kruhové dráze ve výši 309 km—318 km.

V tomto okamžiku mělo být simulováno náhlé přerušení sestupu v “nouzové situaci". Pětivteřinovým zapálením motoru startovacího stupně Bell Modell 8258 v T + 04.49.25 se měl oddělit startovní stupeň od přistávacího a dostat se na málo odlišnou dráhu 309 km—319 km.

Po půldruhé hodině, přesně v T + 06.13.25, měl být spuštěn motor startovacího stupně znovu, tentokráte na 427 vteřin, opět do úplného vyčerpání pohonných hmot. Tím se měl stupeň dostat na dráhu 309 km — 816 km. Doba hoření měla odpovídat normálnímu startu z měsíčního povrchu. Přibližně v T + 06.30 měl experiment skončit vypnutím přístrojů na LM-1.

Takový byl plán. Jako obvykle však bylo nutno improvizovat. Apollo V mělo původně startovat 17. ledna. Pak bylo datum startu změněno na 18. a konečně na pondělí 22. ledna 1968.

V pátek večer bylo datum startu znovu odloženo. Jeden z pozemních počítačů vypověděl službu. Technici však opravu zvládli včas a v pondělí se mohlo rozběhnout odpočítávání. Ne sice v 7.30 ráno světového času, jak bylo plánováno, ale až odpoledne. V 15.40 UT zahájili technici tankováni nosné rakety kapalným kyslíkem. Odpočet pomalu mířil ke startu, plánovanému na 19.00 UT.

Při tankování došlo k závadě na klimatizačním zařízení, které chladilo měsíční sekci před startem. Nebyla to porucha na LM-1, ale na pozemním zařízení. Přesto způsobila odklad o několik desítek minut. Ještě než byla závada odstraněna, objevila se další, tentokráte na samočinném počítači. Pak bylo ještě nutno vyměnit jednu baterii. Když se to všechno sečetlo dohromady, dělalo zpoždění téměř čtyři hodiny.

Ve 22.48 UT konečně dospěl countdown k nule. Saturn I SA-204 odstartoval.

V T + 00.02.19 končí práci první stupeň nosné rakety, v T + 00.02.24 se zažíhá druhý stupeň S-IVB. O sedm a půl minuty později, v T + 00.09.58 se již dvaatřicet tun pohybuje po takřka kruhové dráze s perigeem 161 km, apogeem 220 km, sklonem dráhy k rovníku 31° a dobou oběhu 88,3 minuty.

Po padesáti minutách letu dává stanice Canberra v Austrálii příkaz k zahájení první části operace. Odhazuje se kuželový kryt, který zastupuje velitelskou a pomocnou sekci, nálože rozvírají adaptér SLA (SLA = Spacecraft-Lunar module Adapter) a čtyři motory řídicího systému RCS se zapínají na deset vteřin. Když zhasly, je již LM deset metrů od nosné rakety a pohybuje se vůči ní rychlostí asi 120 cm/s. Pozemní stanice pilně zpracovávají telemetrická data, přicházející na pásmu S z palubního vysílače pracujícího na frekvenci 2282,5 MHz s výkonem 20 W. Kromě toho mohou sledovat kosmickou loď i na jiných frekvencích. Na palubě je pět desetiwatových radiomajáků, vysílajících na frekvencích 230,9 MHz, 237,8 MHz, 241,5 MHz, 247,3 MHz a 257,3 MHz.

Pozornost se nejprve obrací na prázdný stupeň S-IVB. Protože má sloužit v budoucnu v programu Apollo Applications jako družicová laboratoř, je třeba zjistit, jak snadno lze odstranit z nádrží zbytky pohonných hmot. Proto půltřetí hodiny po startu, v T + 2.26 otvírají technici na dvě minuty hlavní uzávěr kyslíkového potrubí do motoru J-2 a nechávají unikat plynný kyslík tryskou motoru ven. Potom se podobná procedura v trvání tří minut, opakuje i s vodíkem. Současně se pokoušejí zjistit, zda lze tahu unikajících plynů z nádrží použít k řízení polohy prázdného stupně v náklonu a ve vybočení. Jestliže to půjde, bude to znamenat v budoucnu úsporu paliva orientačního systému stupně S-IVB při prvních operacích na oběžné dráze.

Necelé čtyři hodiny letu minuly, když technici obrátili opět pozornost na měsíční sekci. V T + 3.58, o čtyři minuty proti původnímu letovému plánu, zapálili poprvé přistávací motor. A okamžitě přišlo nepříjemné rozčarování. Místo aby motor hořel s desetiprocentním výkonem po dobu dvaceti šesti vteřin a pak vystupňoval tah na maximum, po pouhých čtyřech vteřinách zhasl.

Plné dvě hodiny trvalo technikům, než provedli důkladný rozbor situace. Jak se zdá podle prvních neoficiálních zpráv, palubní počítač zaregistroval příliš nízký tah motoru, neodpovídající nastavení škrtících ventilů. Protože rozdíl proti očekávané hodnotě překročil naprogramovaný limit, vypnul z bezpečnostních důvodů motor. Podle ředitele Střediska pro pilotované lety v Houstonu dr. George Muellera by kosmonauti na palubě měsíční sekce tuto situaci hladce zvládli po případné konzultaci se Zemí.

Technici nahráli do palubního počítače nové údaje a další operace probíhaly již podle plánu. Pochopitelně se projevila dvouhodinová ztráta času, takže pokusy s motorem startovacího stupně se uskutečnily až v T + 6.15 a v T + 7.40.

Zkoušky startovního motoru byly sledovány s mnohem větší obavou, než zkoušky přistávacího motoru, vzhledem k nestabilitě hoření, kterou zjistili loni v létě pracovníci firmy Bell Aerosystems při pozemních statických zkouškách. Obě dvě zkoušky motoru na oběžné dráze však proběhly úspěšně, i když při druhém rozběhu se měsíční sekce na okamžik vymkla kontrole. Bylo to způsobeno tím, že nebylo včas přečerpáno palivo z hlavních nádrží do nádrží orientačního systému a trysky pochopitelně vypověděly službu.

Krátce potom byl celý pokus uzavřen. Po oběžné dráze se tedy pohybují čtyři tělesa (prázdný poslední stupen, kuželovitý kryt, přistávací stupeň a startovací stupeň). Startovací stupeň má na oběžné dráze vydržet asi tři roky, než se vlivem aerodynamického brždění dostane do atmosféry a zanikne. V tomto pokusu nebylo přistání žádné části na Zem plánováno a ani nebylo uskutečnitelné.

Vedoucí představitelé projektu Apollo se zdají být s výsledky pokusu navýsost spokojeni. Letový ředitel Christoper C. Kraft po letu prohlásil, že “budeme moci prosazovat, aby příští let LM byl již pilotovaný". To by znamenalo, a dnes se to zdá být již zcela jisté, že druhá bezpilotní zkouška LM-2 plánovaná na květen tohoto roku, odpadne. Tím NASA ušetří jednu raketu Saturn I pro program Apollo Applications.

Na 21. března 1968 je stanovena další velká zkouška v programu Apollo. Má vzlétnout druhý exemplář Saturnu V-SA-502 s velitelskou a pomocnou sekcí kosmické lodi Apollo výrobní číslo 020. Opět půjde o zkoušku návratu do atmosféry druhou kosmickou rychlostí. Oficiálně je pokus označen jako Apollo VI. (AS-502 - viz.článek “Nezdařená repríza" v L+K č.13/1968)

Tabulka 1: HMOTY JEDNOTLIVÝCH ČÁSTÍ APOLLA 5

Část                Hmota kg  Hmota celkem kg 
Suchý stupeň S-IVB     10540 
Přístrojová sekce IU    1930 
Zbývající palivo        1110 
Poslední stupeň        13580            13580 
Adaptér SLA             1775 
Měsíční sekce LM-1     14368 
Užitečné zatížení      16143            16143 
Kuželový kryt           2270             2270 
Celkem na oběžné dráze                  31993

Poznámka (A.V.): V různých neoficiálních pramenech se údaje o hmotě jednotlivých částí i o celkové hmotě rozcházejí. Zde uveřejněná celková hmota je převzata z časopisů Aviation Week & Space Technology. Jediný dostupný oficiální údaj, hmota LM-1 je převzat ze Spacewarn SPX-63.

Tabulka 2: PŘEHLED DOSUD USKUTEČNĚNÝCH POKUSŮ V PROGRAMU APOLLO

Nosná raketa        Číslo   Označení lodi   Datum startu    Předmět zkoušky
---------------             BP-6            7.11.1963       záchranné zařízení
                            BP-23A          29.6.1965	
Little Joe II       2       BP-12           13.5.1964	
                    3       BP-23           8.12.1964	
                    4       BP-22           19.5.1965	
                    5       SC-002          20.1.1966	
Saturn I            SA-6    BP-13           28.5.1964       dynamika startu
                    SA-7    BP-15           18.9.1964	
                    SA-9    BP-16           16.2.1965	
                    SA-8    BP-26           25.5.1965	
                    SA-10   BP-9A           30.7.1965	
Zesílený Saturn I   SA-201  SC-009          26.2.1966       návrat do atmosféry
                    SA-202  SC-010          25.8.1966	
                    SA-204  LM-1            22.1.1968       zkouška motorů
Saturn V            SA-501  SC-017          9.11.1967       návrat do atmosféry

Poznámka:
BP — Boilerplate = model
SC — Spacecraft = letová kosmická loď
LM — Lunar Module = měsíční modul

Fotografie k článku ,,První LM na dráze,, : (Snímky: Technology Week, Air & Cosmos)

1. Nosná raketa AS-204 před startem
2. Pohled A představuje úplnou sestavu kosmické lodi Apollo, pohled B uspořádání letu AS-204A. Jednotlivé části jsou označeny takto: 1 — velitelská sekce; 2 — pomocná sekce; 3 — měsíční modul; 4 — kuželový adaptér SLA; 5 — přístrojový úsek nosné rakety IU; 6 — stupeň S-IVB
3. Měsíční modul LM-1 při vibračních testech v Grummanových závodech před převezením na Cape Kennedy

Další informace k letu AS-204

Encyklopedia Astronautica (astronautix.com)
SPACE 40

APOLLO 5/AS-204 start 22.ledna 1968 17,48 GMT (22,48 UT)
Cape Canaveral LC37B
Saturn 1B/SA-204

T+00,02,19 - konec práce 1.stupně
T+00,02,24 - zážeh druhého stupně S-IVB
T+00,09,58 - dosaženo kruhové dráhy P/A 161/220 km, I=31 deg, P=88,3 min.
T+00,50,00 - Příkazem ze stanice Canberra/Austrálie odhozen kuželový kryt zastupující CM/SM. Nálože rozvírají adaptér SLA (Spacecraft-Lunar module Adapter). Čtyři motory řídícího systému RCS zapnuty na 10 vteřin, LM se vzdaluje od nosné rakety rychlostí 120 cm/s. Telemetrická data vysílána na 6 frekvencích k pozemním stanicím.
T+02,26,00 - S-IVB - otevřen na 2 min. hlavní uzávěr kyslíkového potrubí do motoru J-2, potom na 3 min. vypouštěn vodík, provedena zkouška odstranění zbytků pohonných hmot z nádrží a zkouška použití unikajících plynů z nádrží k řízení polohy prázdného
stupně v náklonu a vybočení.
T+03,58,00 - LM - první zapálení přistávacího motoru, hořel pouze 4 vteřiny. Počítač vypnul motor kvůli rozdílnému nastavení škrtících ventilů.
T+06,15,00 - LM - pokusy s motorem startovacího stupně
T+07,40,00 - LM - pokusy s motorem startovacího stupně
Obě zkoušky motorů proběhly úspěšně.

Apollo 5/Apollo LM-1 Ascent Stage, COSPAR 1968-007A
P/A 163/322 km, I=31,6 deg., P=89,5 min., zánik 24.ledna 1968

Apollo 5/Apollo LM-1 Descent Stage, COSPAR 1968-007B
P/A 169/374 km, I=31,6 deg., P=89,9 min., zánik 12.února 1968
První test lunárního modulu
Letový modul LM-1 se takřka nelišil od měsíční sekce, použité později k přistání na Měsíci, pouze byly odmontovány nohy (místo nich měřící zařízení), skleněná okénka provizorně nahrazena hliníkovými panely. Hlavním cílem pokusu AS-204A/Apollo 5 byla zkouška v chodu ve vakuu motorů obou stupňů měsíční sekce. Každý z nich byl zapálen dvakrát, jako při letu k Měsíci.

Saturn S-IVB-204 (2.st.rakety), COSPAR 1968-007C, zánik 23.ledna 1968

Zpracoval M.Filip 7.4.2002