kosmo.cz - Pilotované lety - Apollo - Apollo 1, 4, 5 a 6

OPERACE The Big Shot

Popis příprav startu a průběhu letu Saturn V - AS-501

Pro časopis Letectví a kosmonautika zpracovali: Pavel KOUBSKÝ, Antonín VÍTEK, SPACE (L+K č. 1 / 1968)

Snímky: NASA

. . . sedm, start zážehové sekvence, pět, čtyři, zážeh, . .

Projekt Apollo používá dvou nosných raket - Saturnu I a Saturnu V. Zatímco Saturn I je připravován ke startu klasickým způsobem na nekryté rampě, u Saturnu V můžeme vidět novou, pokrokovější metodu. Značná část přípravy probíhá v kryté montážní hale Komplexu 39 (Pozn.: L+K 1967, č. 15, 584 - Přístav za miliardu dolarů).

Jednotlivé stupně Saturnu V (Pozn.: L+K 1965, č. 9, 300 - Saturn 5, Interavia 1966, č. 10, 1480) se dodávají na Komplex 39 z různých konců Spojených států. První stupeň - S-IC se dopravuje na Merritt Island lodí “Poseidon" nebo “Orion" z výrobního závodu Michoud u Nového Orleansu, se zastávkou na zkušebních stavech v Mississippi Test Facility (MTF). Druhý stupeň S-II má cestu podstatně delší. Nejprve se dopravuje po zemi z továrny North American v Sea Beach v Kalifornii na zkušební stanici v Santa Suana. Pak se odesílá lodí do MTF ke statickým zkouškám a odtud opět lodí na Cape Kennedy. Třetí stupeň S-IVB se odesílá od Douglase v Huntington Beach letadlem Super Guppy (Pozn.: L+K 1967, č. 22, 861 - Co je to Reference Mission?) na stav do Sacramenta a odtamtud na místo startu buď opět letadlem nebo lodí. Stupně jsou po vyložení v přístavišti nebo na letišti dopraveny na speciálních transportérech do VAB (Pozn.: VAB = Vertical Assembly Building).

Vlastní kosmickou loď (Pozn.: L+K 1966, č. 24, 944 a č. 25, 984 - Kosmická loď Apollo) dopravují na Cape Kennedy letecky. Její předběžné přejímací zkoušky probíhají ve zkušebních dílnách MSC (Pozn. MSC = Manned Spacecraft Center), situovaných v průmyslové oblasti ostrova Merritt.

Po příjezdu do VAB jsou jednotlivé stupně samostatně přezkoušeny. V nižších montážních halách se zkouší druhý a třetí stupeň rakety a to zejména ty jejich systémy, které by po vztyčení celé rakety nebyly dostupné a při jejichž výměně by bylo nutno celou raketu demontovat. Zde také k jednotlivým stupňům namontují mezistupňové přechodové konstrukce.

Stupeň S-IC se po vyložení z lodi umístí pod 230tunový jeřáb. Ten jej za pomoci dalšího 160tunového jeřábu umístí na LUT (Pozn.: LUT = Launcher-Umbilical Tower). Jakmile je stupeň ve svislé poloze na LUT, zajistí se čtyřmi hydraulicky ovládanými rameny, které jej po celou dobu příprav podpírají a uvolňují se až v okamžiku startu. Kolem prvního stupně se přistaví montážní plošiny, otevřou se všechny přístupové otvory a všechny přístupné systémy se prohlédnou a přezkoušejí, zda nedošlo během dopravy k jejich poškození. Namontují se aerodynamické kryty vnějších motorů a kýlové plochy. Pak se stupeň justuje do svislé polohy, připojí se na pozemní zařízení a na příslušné simulátory.

LUT se propojí koaxiálním kabelem na měřicí přístroje řídicího střediska startu LCC (Pozn.: LCC = Launch Control Center) a zahájí se zkoušky systémů prvního stupně. Zkušební program postupuje podobně jako před tím stavba rakety - od jednotlivých součástek přes skupiny přístrojů a zařízení až ke komplexní zkoušce celého stupně.

Druhý stupeň se zkouší před namontováním na první stupeň v nižší hale VAB, také ve vertikální poloze. Aparatura, které se používá k jeho zkoušce, je stejného typu jako zkušební zařízení v továrně a na zkušebním stavu. Je umístěna v prostoru vedle montážní haly a podobně jako systémy v LCC je plně automatizována. Po ukončení zkoušek, které slouží k prověření jednotlivých částí stupně a jejich úplnosti, se S-II umístí do osy nižší montážní haly. Zde se namontuje mezistupňová konstrukce pro připojení prvního stupně. S-II se převeze jeřábem do velké haly a zvedne na první stupeň S-IC.

Podobně probíhají zkoušky třetího stupně S-IVB, který se konečně namontuje na S-II. Potom se připojí na nosnou raketu přístrojový úsek IU (Pozn.: IU = Instrument Unit), obsahující řídící počítač a navigační zařízení Saturnu V.

Po mechanickém spojení a justaci všech stupňů a IU se propojí S-II a S-IVB elektricky na LUT a proběhnou některé základní zkoušky. Teprve potom se propojí oba stupně navzájem. Po prověrce přizpůsobenosti stupňů a pozemního zařízení se navzájem elektricky propojí a zahájí se testy jednotlivých systémů, např. řídícího systému, pyrotechnických zařízení, rádiových zařízení atd. Po jejich ukončení se odzkouší kompletní nosná raketa.

Jak jsme se již zmínili, jednotlivé součástky a systémy kosmické lodi Apollo se prověří v dílnách MSC na ostrově Merritt. Součástí testů jsou také statické zkoušky motorů na brzdě. Je to jejich první a poslední prověrka mezi výrobou a letem kosmické lodi. Velitelská a pomocná sekce se smontují a testují jako celek a zůstanou již spojeny pro transport do VAB. LM - měsíční sekce - se zkouší nejprve zvlášť, později také jako součást kosmické lodi.

Jakmile je nosná raketa připravena pro montáž kosmické lodi, dopraví se Apollo do VAB a namontuje se nad IU, na Saturn V, stojící na LUT.

Pak následuje justace celé soustavy Apollo-Saturn V. Než se přistoupí ke zkouškám kompletního systému, prověří se nejdříve vzájemné propojení a přizpůsobení jednotlivých části. Zkoušky celého systému pak zahrnují:

1. Odhození a zatažení přípojek pozemních zařízení na systémy rakety.

2. Zkušební odpálení náloží v bunkru.

3. Přepnutí na baterie (podobně jako za letu).

4. Elektrické rozpojení stupňů.

5. Přezkoušení všech systémů v činnosti, pokud je to možné.

Posledním bodem příprav ve VAB před zahájením přepravy na rampu je simulovaný let. Zahrnuje prověrku všech systémů rakety i kosmické lodi a je navržen tak, aby se co nejvíce přiblížil skutečnému countdownu a simuloval co nejlépe veškerou činnost za letu. Jestliže se ukáže, že raketa je plně připravena, započnou přípravy k převozu. Namontují se nálože a další pyrotechnická zařízení a odpojí se hydraulické, pneumatické a elektrické linky spojující LUT s VAB.

Pod LUT najede pásový dopravník, jeho čtyři hydraulické zvedáky zapadnou do úchytek na dnu LUT a zvednou ho asi o metr z nosných pilířů. Pak pásový dopravník vyjede z VAB a vydá se po silnici k odpalovací rampě rychlostí přibližně 800 m/h.

Po příjezdu na rampu složí dopravník LUT na ocelové nosné pilíře rampy. LUT se zajistí a dopravník odjede na parkoviště pro pohyblivou montážní věž.

Ještě dříve, než raketa přijede na rampu, přezkouší se pozemní zařízení rampy. Po příjezdu rakety se odzkouší již jen propojení mezi LUT a rampou z přilehlého pracoviště. Potom se všechna zařízení zapojí na LCC.

Zapojí se koaxiální kabel pro přenos dat v číslicové formě, komunikační linky, rozvod stlačených plynů, rozvod paliva, klimatizace, zdroje elektrického proudu, raketa se opět najustuje a namontují se další pyrotechnická zařízení. Montují se zde takové nálože, které není možno z bezpečnostních důvodů montovat ve VAB.

Na rampě se zkouší

1. jednotlivé podsystémy v LCC;

2. záložní elektrické obvody mezi rampou a LCC;

3. tlaková těsnost nádrží (na provozní hodnoty);

4. plnění palivem;

5. rádiová zařízení;

6. havarijní prostředky.

Na závěr proběhne simulovaný let, který opět zahrnuje jednak countdown, jednak operace za letu. Tentokráte se také zkouší přizpůsobenost stanic atlantické střelnice a hlavního řídicího střediska v Houstonu IMCC (Pozn.: IMCC = Integrated Mission Control Center).

IMCC je umístěno ve Středisku pro pilotované lety nedaleko Houstonu ve státě Texas. Řídí celý let kosmické lodi Apollo, zatímco LCC Komplexu 39 je odpovědné za připravenost kosmické lodi a rakety ke startu. IMCC koordinuje činnost pozemních stanic, které zajišťují sledování, spojení, řízení a telemetrii. LCC musí spolupracovat s IMCC tak, aby síť pozemních stanic byla v okamžiku startu v plné pohotovosti.

Po skončení simulovaného letu má již být raketa i kosmická loď připravena k vlastnímu countdownu. Nejprve se připojí nálože. Potom, přibližně v T-7 hodin, se zahájí plnění nádrží pomocné sekce kosmické lodi Apollo palivem - Aerozine-50 a kysličníkem dusičitým. Již před tím se natankovala hypergolická paliva pro řídicí systém S-IVB. Pak se odveze pohyblivá montážní věž a rampa se připraví pro závěrečný countdown.

Následuje plnění kryogenickými palivy. (Kerosin RP-1, palivo prvního stupně, byl již natankován po simulovaném letu). Nejprve se tankuje kapalný kyslík. Nádrže se předem vychlazují. Předchlazování jednoho tanku se dá dělat souběžně s plněním jiného. Tankování postupuje odshora: S-IVB, S-II a nakonec S-IC. Plnění nádrže třetího stupně trvá 32 minut, z toho připadá 12 minut na předchlazení. Rychlost čerpání kapalného kyslíku je 3 800 l/min. Pro S-II při rychlosti 19 000 l/min, trvá plnění 25 minut, z čehož 6 minut je třeba věnovat chlazení. Čerpadlo, které plní S-IC má výkon 38 000 l/min. Doba plnění je 40 minut, včetně jedenáctiminutového chlazení. Když jsou všechny nádrže naplněny kapalným kyslíkem, plní se druhý a třetí stupeň, opět shora, kapalným vodíkem. S-IVB potřebuje k naplnění 30 minut (z toho 10 minut předchlazování) při rychlosti 11 400 l/min, S-II pak asi 35 minut včetně 10 minut chlazení nádrže při rychlosti tankování 38 000 l/min.

Protože se kapalné plyny neustále odpařují, úbytek se doplňuje neustále až do okamžiku startu.

První raketu třídy Saturn V přivezla na Cape Kennedy loď, a to stupeň S-IC a S-IVB dne 12.9.1966, stupeň LS-II dne 15.5.1967. Protože šlo o let prototypu, celá příprava postupovala značně pomaleji, než vyžadoval harmonogram. A tak raketa výrobní číslo SA-501 opustila VAB až 26. srpna 1967. Po několika odkladech byl start konečně stanoven na čtvrtek 9. listopadu.

O co při tomto startu šlo? Při pokusu AS-501 čili Apollo IV se jednalo o zkoušku prototypu nosné rakety Saturn V, restart jejího třetího stupně a konečně vyzkoušení tepelného štítu kosmické lodi Apollo při vstupu do atmosféry druhou kosmickou rychlostí. Vedlejšími cíli pokusu bylo odzkoušení odpalovací rampy a řídicího střediska startu, sladění sledovacích sítí a křest nové sledovací lodi USS Vanguard. Plán letu byl vcelku prostý: až do znovunastartování motoru třetího stupně má let probíhat přesně tak, jako při startu kosmonautů k Měsíci. (Pozn.: L+K 1967, č. 22, 860 - Co je to Reference Mission? ). K dosažení apogea ve výši 18 000 km však postačí, aby motor J-2 ve třetím stupni pracoval o minutu méně, než při nominálním letu. Pak, po oddělení kosmické lodi má být využito motoru pomocné sekce k získání druhé kosmické rychlosti, ale směrem do atmosféry.

Jak let probíhal? Na vteřinu přesně po několikaměsíčních odkladech odstartoval Saturn V dne 9. listopadu 1967 ve 13.00.00 SEČ. O šedesát vteřin později již dosáhl rychlosti zvuku. V průběhu druhé minuty letu prošla raketa oblastí největšího aerodynamického namáhání. Překonání tohoto prvního významného úskalí zavdalo podnět k hlučnému veselí v řídicím středisku startu i v jeho okolí. Řidiči aut a požárních vozů se přidali svými klaksony k rachotu odlétajícího Saturnu. V T+00.02.18 se podle plánu vypnul vnitřní z pěti motorů prvního stupně a o 16 vteřin později zbývající čtyři. Raketa v té době byla 7,5 km od místa startu, 60 km vysoko a měla již rychlost 3 km/s. V T+00.02.34 se zapálil druhý stupeň. O několik vteřin později odpadla mezistupňová konstrukce a záchranná věž. Let probíhal přesně podle plánu, když těsně před dohořením druhého stupně zaznamenali technici v IMCC v Houstonu nepravidelnost v práci jednoho z pěti motorů Rocketdyne J-2. Tato závada však neměla žádný vliv na další průběh letu. V T+00.08.45 byl vypnut druhý stupeň. Devět minut po startu se zapálil třetí stupeň - S-IVB. O dvě minuty a deset vteřin později potvrdila sledovací loď USS Vanguard, že S-IVB i s kosmickou lodí Apollo IV je na oběžné dráze. Raketa byla v té době již 2 600 km od místa startu, přesně v plánované výši 185 km a měla rychlost 7 793 m/s (plánovaná 7 792 m/s). V té době vážilo toto těleso ještě 127 tun.

Těsně před znovunastartováním třetího stupně zažili technici horkou chvilku: jeden z ventilů se zasekl. Ale závadu se podařilo odstranit a v T+00.13 se na pět minut znovu zapálil motor Rocketdyne J-2.

Nová dráha měla apogeum ve výši 18 104 km. V T+03.27 došlo k oddělení kosmické lodě od nosné rakety, se kterou zůstala spojena maketa měsíční sekce LM. O dvě minuty později bylo patnáctivteřinovou korekcí motorem pomocné sekce dosaženo apogea 18 229 km. Kosmická loď jím prolétla v T+05.47, tj. v 18.47 SEČ.

Krátce před dosažením perigea - ve 21.11 - se opět na 263 vt. zapálil motor pomocné sekce a zvýšil rychlost kosmické lodi na téměř 11 km/s. Pomocná sekce byla odhozena, velitelská sekce se zorientovala a vstoupila do atmosféry. Díky aerodynamicky řízenému sestupu přistála na třech padácích ve 21.37 na hladině Tichého oceánu severozápadně od Havajských ostrovů necelých 10 km od čekající letadlové lodě USS Bennington.

Hlavní úkoly letu byly beze zbytku splněny. Jak usuzují pracovníci NASA, tento neočekávaný stoprocentní úspěch poněkud vyrovná časové ztráty, které se nahromadily v průběhu letošního roku při realizaci projektu Apollo.

Literatura:

R. F. MOSER: “Apollo-Saturn V Launch Facilities and Operations". SAE SP-257, 1965.
“Startplatz zum Mond", Interavia 21, (6), 924, (1966).

Příloha:

SATURN V - AS-501 - Apollo 4 - Harmonogram příprav před startem ve VAB a na rampě (tabulka XLS, 35 kB).

Fotografie k článku ,,Operace The Big Shot,, : (Snímky: NASA)

Přepis článku: M.Filip 24.1.2004

Aktualizováno : 20.06.2004

[ Obsah | Pilotované lety | Apollo | Apollo 1, 4, 5 a 6 ]

Pokud není uvedeno jinak, jsou použité fotografie z NASA (viz. Using NASA Imagery) a dalších volně přístupných zdrojů.

(originál je na https://mek.kosmo.cz/pil_lety/usa/apollo/ap-1/lk2.htm)