Наука «Аполлонов»
Пятьдесят лет назад, 20 июля 1969 года, на Луну высадились астронавты корабля «Аполлон-11» — Нил Армстронг и Эдвин Олдрин. Событие ожидаемо стало историческим и получило огромный общественно-политический резонанс. Однако триумф технического достижения на долгие годы затмил научное значение экспедиций, реализованных в ходе программы «Сатурн-Аполлон». Какие новые знания дали человечеству полёты американских астронавтов на Луну?
Шаг за шагом
Первым ступив на лунную поверхность, Нил Армстронг произнёс фразу, которая стала знаменитой: «Этот один маленький шаг для человека — один гигантский прыжок для человечества» (That’s one small step for a man, one giant leap for mankind). Астронавт слукавил: в действительности американские учёные, инженеры и пилоты сделали множество «маленьких шагов» перед тем, как совершить «гигантский прыжок» к ближайшему небесному телу.
Лунная программа США была инициирована в качестве ответа на успешные полёты первых советских космических станций серии «Луна», состоявшиеся в течение 1959 года. В западной прессе того времени можно найти полные оптимизма заголовки, некоторые из которых оказались пророческими: «Американцы смогут облететь Луну в следующие десять лет», «Учёные предсказывают, что человек высадится на Луне к 1969 году», «Космической целью США является мирный межпланетный полёт», «Ракетчики обдумывают запуск к Луне», «У США есть шанс первыми доставить человека на Луну» и т. п. Однако средств, выделяемых правительством, явно не хватало на то, чтобы развернуть полноценную подготовку к изучению Луны.
Перелом произошёл после орбитального полёта Юрия Гагарина — даже скептически настроенным политикам стало ясно: США упустили инициативу в космической гонке, что сказывается на их репутации передовой державы мира. 25 мая 1961 года президент Джон Ф. Кеннеди выступил с речью перед сенатом и палатой представителей, пообещав, что до конца десятилетия американец обязательно доберётся до Луны.
Уверенность президента опиралась не на пустое прожектёрство, а на существующий научно-технический задел. К тому времени космические усилия США были подчинены единой влиятельной организации — Национальному управлению по аэронавтике и исследованию космического пространства (National Aeronautics and Space Administration, NASA). Оно занималось созданием линейки мощных ракет-носителей «Титан» (Titan) и «Сатурн» (Saturn), а также вело проекты космических кораблей — одноместного «Меркурия» (Mercury) и двухместного «Джемини» (Gemini).
Разумеется, перед осуществлением пилотируемых экспедиций требовалось провести колоссальную исследовательскую работу. Были задуманы и реализованы три научные программы с использованием межпланетных аппаратов «Рейнджер» (Ranger), «Сервейер» (Surveyor) и «Лунар орбитер» (Lunar Orbiter).
Первые попытки запустить небольшие аппараты серии «Рейнджер» завершились крахом: из-за технических сбоев ни одна из пяти миссий не была доведена до получения внятных результатов. Однако после выступления Кеннеди финансирование резко возросло, и специалисты предложили новый аппарат «Рейнджер Блок-3» (Ranger Block 3), который должен был фотографировать поверхность Луны на траектории падения. В период с января 1964-го по март 1965 года в космос отправились четыре «Рейнджера». Все они достигли поверхности Луны, успев передать на Землю 17 267 телеизображений.
Учёные собирались продолжить запуски, но планы пришлось пересмотреть, потому что советские конкуренты вновь вырвались вперёд: 3 февраля 1966 года на лунную поверхность совершила мягкую посадку автоматическая станция «Луна-9». Теперь приоритет получила программа «Сервейер». С мая 1966-го по январь 1968 года были запущены семь посадочных аппаратов этой серии: два из них погибли, но оставшиеся пять совершили мягкие прилунения и передали 87 891 телеизображение окружающей местности. Но, главное, с помощью этих аппаратов была отработана процедура посадки и получены данные о физических характеристиках грунта, освещённости при разной высоте Солнца, тепловых потоках, пиках радиации и т. п.
Параллельно развивался проект картографирования Луны, который осуществлялся с помощью «Лунар орбитер». С августа 1966-го по август 1967 года в космос отправились пять аппаратов. Каждый из них имел на борту две камеры, со средней и высокой разрешающей способностью, поэтому снимки любого района делались парными. Всего было получено 980 пар снимков, причём особо изучались места будущих высадок.
Пилотируемая астронавтика тоже брала новые рубежи. В период с марта 1965-го по ноябрь 1966 года состоялись десять полётов двухместных кораблей «Джемини», в ходе которых тестировались системы и отрабатывались процедуры, необходимые для осуществления лунных экспедиций. Например, во время полёта «Джемини-3» астронавт Эдвард Уайт совершил первый (после Алексея Леонова) выход в открытый космос, а на «Джемини-8» астронавт Нил Армстронг впервые осуществил орбитальную стыковку корабля с мишенью.
Местом старта лунных экспедиций был выбран район мыса Канаверал во Флориде. Побережье к северу от него и часть острова Мерритт занял созданный в июле 1962 года Центр стартовых операций NASA (в ноябре следующего года его переименовали в Космический центр имени Кеннеди). В мае 1963 года там заложили фундамент гигантского монтажно-испытательного корпуса — здания вертикальной сборки высотой 165 м. В 5 км от него на берегу океана были выстроены два стартовых комплекса — LC-39A и LC-39В для мощных трёхступенчатых ракетносителей «Сатурн-5» (Saturn V).
К началу их лётно-конструкторских испытаний был более или менее готов командно-служебный модуль (Command and Service Module, CSM) нового трёхместного корабля «Аполлон» (Apollo). Первый запуск «Сатурна-5» состоялся 9 ноября 1967 года; на орбиту был доставлен «Аполлон-4» с макетом лунного модуля (Lunar Module, LM). В январе 1968 года в космосе был испытан лунный модуль «Аполлона-5»; в апреле — беспилотный «Аполлон-6». Последний старт из-за сбоя второй ступени едва не закончился аварией, но «Сатурн-5» вытащил корабль, продемонстрировав хорошую живучесть.
11 октября 1968 года более простой ракетой «Сатурн-1Б» (Saturn IB) был запущен командно-служебный модуль «Аполлона-7» с экипажем из трёх астронавтов. В течение десяти суток они испытывали корабль, проводя сложные манёвры. Теоретически «Аполлон» был готов к экспедиции, однако лунный модуль всё ещё оставался очень «сырым». И тогда специалисты NASA придумали миссию, которая изначально вообще не значилась в планах, — полёт вокруг Луны. 21 декабря 1968 года корабль «Аполлон-8» без лунного модуля, но с экипажем, состоящим из Фрэнка Бормана, Джеймса Ловелла и Уильяма Андерса, отправился к соседнему небесному телу. Шестисуточное путешествие прошло сравнительно гладко, став крупнейшим достижением того времени.
Однако перед исторической высадкой на Луну понадобилось осуществить ещё две миссии. В марте 1969 года на «Аполлоне-9» экипаж в составе Джеймса Макдивитта, Дэвида Скотта и Расселла Швайкарта отработал процедуру расстыковки и стыковки модулей корабля на околоземной орбите. В мае то же самое проделали астронавты «Аполлона-10» Томас Стаффорд, Джон Янг и Юджин Сернан — непосредственно над Луной.
16 июля 1969 года был запущен корабль «Аполлон-11». В полёт отправились опытные астронавты Нил Армстронг, Майкл Коллинз и Эдвин Олдрин. 20 июля, в 20:17:40 по времени Гринвича, лунный модуль, получивший красивое название «Орёл» (Eagle), совершил посадку в Море Спокойствия. Астронавты проработали на поверхности совсем недолго: Армстронг — 2 часа 13 минут, Олдрин — 1 час 46 минут. Зато они доставили на Землю качественные фотоснимки, сделанные шведской фотокамерой Hasselblad 500EL, и образцы грунта общей массой 21,4 кг.
После «Аполлона-11» были запланированы ещё девять полётов на Луну, но из-за сокращения финансирования состоялись только шесть из них.
«Аполлон-12» с астронавтами Чарльзом Конрадом, Ричардом Гордоном и Аланом Бином на борту отправился в космос 14 ноября 1969 года. Миссия планировалась как обстоятельная научная экспедиция с двумя выходами на поверхность. 19 ноября Конрад и Бин прилунились на модуле «Неустрашимый» (Intrepid) в Океане Бурь, поблизости от американского аппарата «Сервейер-3», прибывшего туда 20 апреля 1967 года. Миссия прошла безупречно, и через десять суток экипаж «Аполлона-12» вернулся на Землю. Помимо фотоплёнок астронавты привезли 35 кг образцов лунного грунта и горных пород, а также детали «Сервейера-3».