2012. szeptember: Neil Armstrong és az Apollo-program | MCSE

2012. szeptember: Neil Armstrong és az Apollo-program

 Az Apollo-program kezdete John F. Kennedy 1961-ben a Kongresszus előtt tartott beszédéhez vezethető vissza. Ebben kijelentette, hogy „az évtized vége előtt ember lép a Holdra, majd onnan biztonságban visszatér a Földre.” Ezzel a kijelentéssel hatalmas feladatot rótt a NASA-ra, a program teljes ideje alatt közel 400 000 ember dolgozott a cél megteremtésén. Kennedy 20 nappal Alan Shepard űrugrása után jelentette be a célját, az amerikaiaknak mindössze 15 percnyi tapasztalatuk volt az űrben, szemben a szovjetekkel, akiknek már rögtön több, mint 1 órányi tapasztalatuk volt Gagarin repülése révén.

20120901_honap_tema_john_houbolt

 John Houbolt a holdraszállás tervét magyarázza egy gyűlésen

Azonban a holdutazás oda-vissza hét napig tartott, de a NASA-nak nem volt hosszú űrrepülésben tapasztalata, ezért bejelentették, hogy megszakítják a Mercury-programot, és helyette életbe lép a Gemini-program. A kétszemélyes Gemini-űrhajókkal a dokkolási és leválási manővereket, űrsétákat, valamint újonnan kifejlesztett űrruhákat próbálták ki. Összesen tíz repülésre került sor 1964 és 1966 között. Ezek után lépett életbe az Apollo-program.

20120901_honap_tema_shepard

Alan Shepard, az első amerikai űrhajós

A leszállóegység megvalósításának terve egy éven keresztül vita tárgya volt a NASA-nál. Von Braun csapatának terve szerint egy hatalmas rakétával teszik meg a Holdig tartó utat megteszik, leszállnak a felszínre, majd visszajönnek. Egy John Houbolt nevű mérnök azonban merőben új ötlettel állt elő. Véleménye szerint a holdraszállás csak úgy valósítható meg, ha a Hold körüli pályán egy külön holdkomp leválik az űrhajóról, ezzel leszállnak a felszínre, majd újra összekapcsolódik az űrhajóval, így térve vissza a Földre. Az ötlet elég vakmerőnek tűnt, Max Faget szerint „nem is tudja, miről beszél.” 1962. elején végül von Braun is Houbolt ötletét támogatta, így ez az elgondolást valósították meg.

A holdkomp megépítésének jogát az amerikai Grumman repülőgépgyártó cég kapta meg. Amikor az első prototípust az űrhajósokkal is letesztelték, sok változtatásra kényszerültek. Eredetileg köteleket akartak felszerelni a holdkompra, de annak a használata elég bonyolult volt, így létrára cserélték ki azt. A kerek bejárati ajtóba az űrruha hátizsákja nem fért be, ezért szögletes ajtó került a helyére. Érdekesség, hogy a holdkompon található hajtóműveket soha nem tesztelték, mert a hajtóanyag annyira erős oxidálószer volt, hogy minden egyes földi teszt után újra kellett építeni a hajtóműveket.

Az első éles tesztet a parancsnoki modullal 1967. január 27-én végezték három űrhajóssal: Gus Grissom, Ed White és Roger Chaffee foglalt helyet az Apollo-1 tesztjében. A rutinműveletnek számító tesztek katasztrófába torkollottak. A parancsnoki modulban tiszta oxigén volt, hiszen az űrrepülések során is ilyen körülmények uralkodnak majd az űrhajóban a tervek szerint, de egy szikra következtében a kapszula 30 másodperc alatt szinte teljesen kiégett, benne a három űrhajóssal.

20120901_honap_tema_apollo_1

A teljesen kiégett Apollo 1

A NASA ezek után áttervezte a parancsnoki modult, sokkal biztonságosabbá téve azt, és törölte az Apollo-2, 3 és küldetéseket. A következő már egy ember nélküli teszt volt, az Apollo-4. Ekkor használtak először Saturn V rakétát. A teszt során sem a parancsnoki modullal, sem a rakétával nem voltak problémák, de csak az Apollo-7 vitt a fedélzetén embereket 1968 októberében. Az Apollo-8, 9 és 10 voltak azok a programok, amikor begyakorolták a holdutazással kapcsolatos feladatokat. „Élesben” tesztelték a holdkompot, a dokkolásokat, az űrsétákat. Az Apollo 8 és 10 Hold körüli pályán való munkát is tesztelte, míg az Apollo 9 asztronautái csak a Föld körül pályán tevékenykedtek.

20120901_honap_tema_apollo_8_foldkelte

A földkelte, ahogy az Apollo 8 űrhajósai látták

Az Apollo-8 során a műszaki egység navigációs és számítógéprendszerét tesztelték. Hatalmas várakozás előzte meg a Hold mögé repülést, hiszen ilyenkor a Hold blokkolja a rádiójeleket, az űrhajósok csak a fedélzeti számítógépben bízhatnak. Az irányítóközpontban eközben várták, hogy ismét fogják az űrhajó rádiójeleit. Ha a számított idő előtt nem jelenik meg az Apollo-8, akkor vagy sikeresen pályára állt, vagy lezuhant. Az idő előtti felbukkanás pedig sikertelen pályára állást jelentett volna. Azonban minden rendben működött, a Hold körül pályára állás tökéletes volt. Tíz keringés után újra begyújtották a hajtóműveket, hogy visszatérhessenek a Földre. Ekkor is minden rendben zajlott, egyértelmű jel volt mindez arra, hogy majdnem minden készen áll egy sikeres holdraszálláshoz. A következő két küldetésben a dokkolásokat gyakorolták az űrhajósok, és az Apollo-10 küldetésének végére minden készen állt a sikeres holdraszálláshoz.

20120901_honap_tema_apollo_1_legenyseg

Az Apollo 11 legénysége: balról jobbra Neil Armstrong, Michael Collins és Buzz Aldrin

Eljött 1969. július 16-a, egy Saturn V rakétával csúcsán elindult az Apollo-11 Neil Armstronggal, Edwin “Buzz” Aldrinnal és Michael Collinsszal a fedélzetén. Három nappal később, immár Hold körüli pályán Neil Armstrong és Buzz Aldrin átszáll a Sas holdkompba, Michael Collins pedig a Columbia parancsnoki egységben marad. A leszállás során a fedélzeti számítógép egy programhibát jelzett, de az irányítóközpontban felülbírálták, így Armstrongék folytathatták a leszállást a Mare Tranquillitatis lávafennsíkjára. Hat órával a leszállás után Neil Armstrong elhagyta a holdkompot, ekkor hangzott el a híres mondat: “kis lépés az embernek, nagy lépés az emberiségnek.”

Nem sokkal később megkezdődött a tudományos munka. Az űrhajósok csökkentett műszerkészletet vittek magukkal, mert az eredeti csomag túl nehéz lett volna. A felszerelés egy lézertükörből, egy passzív szeizmométerből és egy pordetektorból állt. A lézertükrökre a későbbiekben lézernyalábokat irányítottak a helyszínre, és az erről visszaverődő jelekből centiméter pontossággal meg lehetett mérni a Föld-Hold távolságot (ezeket a tükröket ma is használják). Aldrin feladata a műszerek kihelyezése volt, Armstrongnak pedig a kőzetmintagyűjtés. A tudományos program mellett különösen jelentős volt, hogy tapasztalatokat szerezhettek az elkövető missziók személyzete nem elhanyagolható jelentőségű volt annak a tesztelése, hogy milyen körülmények között kell a következő űrhajósoknak dolgozniuk. Kitűzték az amerikai zászlót, ami mint később kiderült, túl közel helyezték el a holdkomphoz, és a felszállás során a hajtóműből kiáramló gázok elsodorták azt. Armstrongék összesen 21 órát tartózkodtak a felszínen, majd július 24-én épségben visszatértek a Földre.

20120901_honap_tema_buzz_dolgozik

Buzz Aldrin azután, hogy kihelyezte a passzív szeizmométert

Az Apollo-11 sikere meggyőzte az amerikaiakat, hogy ők nyerték meg az űrversenyt, de a siker után az érdeklődés is folyamatosan apadt a program iránt, ráadásul Nixon elnök folyamatosan nyirbálta a NASA költségvetését. Nyomatékosítva döntését, leállította a Saturn V rakéták gyártását. Az Apollo-program nem állt le, de az eredetileg tervezett tíz holdraszállásból csak hat valósult meg. A Hold azonban még számos felfedezni való titkot tartogatott a következő űrhajósoknak arról, hogyan fejlődőtt ki a Naprendszer benne a Föld és a Hold párosával.

Az Apollo-program akkor került újra az érdeklődés középpontjába, amikor az Apollo-13 szervizmodulját baleset érte. A leszállás helyéül a Fra Mauro-t választották, mert a terület a Hold ősi magasföldjeinek egyikét képviselte, négymilliárd éves kőzetekre számítottak a kutatók. Az első valóban tudományos küldetés az ilyen kőzetminzák gyűjtését célozta meg. De a Hold felé tartó úton nagy bajba került a legénység, Jim Lowell, Fred Haise és Jack Swigert. Amikor már javában a Hold felé tartottak, Swigert egy rutinműveletet hajtott végre, megkeverte a hidrogént és az oxigént a tartályokban. Ekkor azonban robbanás hallatszott, valamint esett a felszültség is az egyik elosztóban. Az űrhajóban minden árammal működik, az életfenntartó rendszertől kezdve a műszerfal egységein át a főhajtóművekig minden. A hajó mozgása eközben kaotikussá vált, leálltak az üzemanyagcellák, és egyre kevesebb áramot kaptak. A problémák csak jöttek, míg Jim Lowell észreveszi, hogy szökik az oxigén a tartályokból.

A kaotikus mozgást megállították, lekapcsolták parancsnoki modult az áramról, hogy a mentőkabinul szolgáló Aquarius holdkompban legyen elég áram a hazaútig. De akadt egy probléma: azon a pályán haladtak, amin az Apollo-11 és 12 ment, hogy leszálljanak a Holdra. Nekik egy másik pálya kellett, egy olyan, amivel megkerülik a Holdat, és a tömegvonzás egy Föld felé tartó pályára állítja őket. A visszatérés során a holdkompban, ami csak két embert tudott ellátni, elkezdett nőni a szén-dioxid szintje. Azonban az irányítóközpont és a legénység találékonyságának hála, rájöttek, hogy helyezzenek be egy négyszögletes szűrőt egy, a holdkompon található kerek alkatrészbe. Ahogy közeledett az Apollo-13 a Föld felé, úgy nőtt a hit mindenkiben, hogy biztonságosan vissza tudnak térni a Földre. De miután a Föld vonzáskörzetébe értek, az űrhajó letért a pályájáról.

20120901_honap_tema_apollo_13
Az Apollo 13 megsérült műszaki egysége

A probléma nem az volt, hogy elérnek a Földig, mert az már biztos volt, hanem a jelenlegi pályán túl lapos szögben érkeztek volna a légkörbe. A velük együtt utazó törmelékek miatt nem használhatták a csillagokat, mert egy-egyfénypontról nem lehetett eldönteni, hogy törmelékdarab, vagy valóban egy csillag. Így a manőverhez egy kézenfekvő objektumot, a Földet választották. A korrekció sikerrel zárult, az űrhajósok ismét a megfelelő pályán voltak. Nem sokkal a légkörbe lépés előtt leválasztották a műszaki egységet. Amikor látták a keletkezett károkat, elképelhető volt, hogy a hőpajzs is megsérülhetett. De a sikeres visszatérés ennek az ellenkezőjét bizonyította.

De miért történt a robbanás a műszaki egységen? 1965-ben leváltották az elektromos rendszert 28 voltos egyenáramról 65 voltosra. Minden elektromos rendszert át kellett építeni, de az oxigéntartályokban elfelejtették végrehajtani a változtatásokat. A tartályokban keringetőszivattyú, fűtőszál és egy biztonsági szelep volt felszerelve, mely nem engedte a hőmérsékletet 25 Celsius fok fölé. 1968-ban azonban néhány centiméter magasról leejtették és megsérült. Az űrhajóba történt beszereléskor felmelegítették a tartályt, de a 28 voltos hőérzékelő zárlatos lett. A túlmelegedést semmi nem akadályozta meg, elégette a teflonszigetelést, és amikor Swigert bekapcsolta a keringetőszivattyút, megtörtént a katasztrófa.

20120901_honap_tema_holdauto
A holdautó

Az Apollo-15, 16 és 17 küldetések már holdautóval felszerelkezve indultak útnak, melyekkel messzebbre és gyorsabban tudtak elmenni az asztronauták, több tudományos mérést és kísérletet elvégezve az így nyert többletidőből. A holdautó ötlete egyébként nem új, már az ötvenes években von Braun és csapata felvetett egy holdi felfedezőút lehetőségét, amikor az űrhajósok valamiféle járművel fognak az egyik kutatási helyszínről a másikra menni. A végleges döntés egy könnyű súlyú holdautóról 1969-ben született meg. A holdautó végül 209 kg tömegű lett, ami a Hold gyenge gravitációs mezejében 35 kg-nak felelt meg. Villamos meghajtást kapott, valamint különleges, titániumborítású fémvázas kerekeket, melyeket Pavlics Ferenc tervezett. Az egyébként 3,1 méter hosszú, 1,5 méter széles és 1,5 méter magas kocsit a kerekek behajtásával és az alváz kétszeri összehajtásával egy 1,5×1,5×0,5 méteres csomagba hajtották össze.

A Saturn V rakéta sem maradt változatlanul, szükség volt változtatásokra, hogy a holdautó és a plusz műszerek által okozott többletsúlyt Föld körüli pályára tudja állítani, majd onnan útnak indítsa a Hold felé. Az első fokozat hajtóműveinek teljesítményén lehetett javítani, alacsonyabbra tervezték a Föld körüli parkolópályát, míg végül a Saturn V rakéta 48 535 kg tömeget is képes volt felcipelni. A Holdon azonban tökéletesen működött mind a három holdautó. Az Apollo-17 küldetése alatt Eugene Cernan okozta véletlen baleset miatt a holdautó egyik hátsó kerekének sárvédője leszakadt, de a problémát térképfedőlapokkal és ragasztószalagokkal sikerült megoldani.

20120901_honap_tema_saturn_v

Egy Saturn V rakéta útban a kilövőállás felé

 Mire volt jó az Apollo-program? A kevés kutatási anyag ellenére sok új ismerettel gazdagodott a tudomány. Kiderült, hogy a Hold egy korábbi becsapódás alakította ki, ezt bizonyítja a holdi és a földi kőzetek kísértetiesen hasonló összetétele. A Hold magjának szegény vastartalma is az ütközéselmélet bizonyítéka: a Föld összeállását követő néhány százmillió évben megtörtént az anyagok differenciálódása, a vas a mag felé süllyedt, így kevés nehéz elem maradt a felső rétegekben, ahonnan az ütközés leszakította a Hold anyagát.

Ez a cikk az 2012. augusztus 25-én 82 éves korában elhunyt Neil Armstrongnak állít emléket. Nyugodjék békében!

20120901_honap_tema_neil_armstrong

Neil Armstrong (1930. aug. 5. – 2012. aug. 25.)