Скайлаб

Эмблема миссии
Даты миссий
Миссия:	Скайлаб
NSSDCA ID :	1973-027A
Позывной:	Скайлаб
Габаритные размеры:	90 607 кг
Пусковая установка:	Сатурн V , серийный номер SA-513
Экипаж:	Нет экипажа
Начинать:	14 мая 1973 г., 13:00  UTC
Место старта:	Космический центр Кеннеди , LC-39A
Космическая станция:	Скайлаб
Посадка:	11 июля 1979 г., 16:37 UTC
Пристань:	Сгорел при повторном въезде через Австралию
Продолжительность полета:	2249d
Земные орбиты:	34 981
Орбитальное время :	93,4 мин.
Апогей :	441.9 км
Перигей :	434,0 км
Крытая трасса:	~ 1,400,000,000 км
◄ До / После ►
Аполлон-17 Скайлэб 2

Скайлэб была первой и пока единственной чисто американской космической станцией и названием космических миссий в этом контексте. В течение восьми месяцев с 1973 по 1974 год на «Скайлэбе» работали в общей сложности девять астронавтов в трех командах по три человека в каждой.

планирование

Пока готовилась программа «Аполлон» , НАСА уже рассматривало будущее пилотируемых космических путешествий . С этой целью в августе 1965 года был основан офис приложений Saturn / Apollo . Перед ним стояла задача поиска возможных применений для разработок и инфраструктуры Apollo. Целью было сохранить знания, полученные инженерами, которые в противном случае были бы уволены после окончания программы Apollo. Предложения были подняты очень рано, чтобы преобразовать верхнюю ступень ракеты-носителя Saturn в космическую станцию ​​и использовать ранее неиспользуемые космические корабли Apollo и Saturn IB для перевозки персонала.

НАСА заранее искало новых астронавтов. На этот раз это были не летчики-испытатели, а ученые. 28 июня 1965 года Оуэн Гэрриот , Эдвард Гибсон , Дуэйн Э. Гравелайн , Джозеф Кервин , Фрэнк С. Мишель и Харрисон Шмитт были представлены публике как научные астронавты .

Многие предложения были сделаны на основе ракет «Сатурн» и космических кораблей «Аполлон» . Однако единственным осуществленным проектом прикладной программы Apollo была орбитальная космическая станция с тремя людьми. Первоначально планировалось запустить его с Saturn IB и за несколько полетов развернуть сгоревший разгонный блок S-IVB до космической станции (концепция «мокрой мастерской»). Однако оказалось, что это слишком сложная концепция. Летом 1969 года они перешли к плану собрать космическую станцию ​​на земле и запустить ее с Сатурна V, в котором только две нижние ступени участвовали в двигательной установке («сухая мастерская»). Для этого использовалась ракета SA-513, которая ранее предназначалась для Apollo 18 . Миссия " Аполлон-20" была исключена из лунной программы в январе 1970 года, поскольку Сатурн V больше не использовался. С февраля 1970 года космической станции официально стало называться Скайлэб .

Компания McDonnell Douglas изготовила две копии космической станции в 1970 году. Один использовался для тренировок, другой был самолетом. Были соображения по запуску учебной модели в космос как Skylab B , но от этого отказались по финансовым причинам.

Строительство Skylab

Структура Скайлаб

Skylab состоял в основном из второй ступени Saturn IB AS-212 (идентичной третьей ступени Saturn V ), которая уже была снабжена припасами и оборудованием на Земле. Таким образом, для начала использовались только две ступени Saturn V. Это был первый и в то же время последний запуск Сатурна V в этой конфигурации, поскольку ракеты этого типа ранее использовались только для космических кораблей Аполлона . Эта часть станции была Орбитальной мастерской (OWS). Он весил 35,8 тонны. Экипаж жил и работал в водородном резервуаре с полезным внутренним объемом 275 м³. Кислородный баллон был снабжен замком и использовался как сточная яма. OWS содержал оборудование, все запасы пищи, все источники воды и напорные баки для топлива для управления положением. Помимо жилых, спальных и санитарных комнат здесь проводились эксперименты, в частности наблюдение Земли через окно и медицинские осмотры. У OWS было два небольших замка для экспериментов на стороне станции, обращенной и обращенной от солнца; первый был постоянно зарегистрирован на ремонт тепловой защиты. Жилой объем был несколько раз разделен на обеденную зону и зону отдыха, а также на отдельные спальные каюты, в частности, с решетчатыми полами, за которые астронавты могли зацепиться с помощью специальной обуви. Из-за большого диаметра жилой был объем 280 м³. Этот объем был превышен только « Миром» на последней стадии расширения.

Следует отметить, что у Skylab не было (простой) возможности заправки (дозаправки и т.п.), которая, согласно более позднему пониманию, необходима для космической станции. Однако некоторые ресурсы можно было пополнить, по крайней мере, в контексте внешней миссии, используя клапаны, также используемые на Земле.

За OWS последовало приборное кольцо Saturn V, которое было сохранено, чтобы избежать изменений в системах запуска. Он пилотировал пусковую установку и после взлета, когда Skylab находился на орбите, передал управление внутренним компьютерам Skylab. За OWS последовал 22-тонный воздушный шлюз, модуль шлюзового отсека (AM). Он содержал воздушный шлюз для выхода, блокировал OWS от стыковочного адаптера, содержал органы управления телескопами и всеми газами для станции в резервуарах высокого давления. Их ширина уменьшилась с 6,7 до 3,04 м. Он имел длину 5,2 м и внутренний объем 17,4 м³.

Затем последовал цилиндрический многостыковочный адаптер (MDA). Он имел ширину 3,04 м, длину 5,2 м и массу 6260 кг. Он имел две точки стыковки командных капсул Apollo: одну радиальную и одну в продолжении продольной оси. Радиальная точка стыковки предназначалась для аварийной капсулы, которая должна была быть запущена в случае невозможности возврата с первой капсулой, но была функционально эквивалентна осевой.

Для наблюдений за Солнцем, что было важной целью Skylab, космическая станция также имела обсерваторию, телескоп Apollo Mount (ATM), которая после выхода на орбиту была выдвинута на боковую позицию на MDA. Он весил 11 066 кг, имел ширину 6 м и высоту 4,4 м. Его солнечные телескопы можно было выставить с точностью до 2,5 угловых секунд. Он управлялся с OWS, при этом пленки приходилось менять как часть внешнего маневра (EVA). Энергоснабжение было запланировано с четырьмя солнечными модулями на банкомате и еще двумя на основном модуле. Только солнечные панели банкомата имели размах 31 м. Банкомат использовал компоненты лунного модуля и выровнял всю станцию с помощью вращающихся колес .

Наконец, был прикреплен космический корабль «Аполлон» в качестве командно-служебного модуля (CSM). CSM взял на себя всю связь с Землей, поскольку Skylab, кроме бортовой телеметрии, не имел собственного передатчика. Кроме того, системы жизнеобеспечения КСМА должны были взять на себя газ очистки один раз в месяц , когда молекулярные сита были запеченными из по Skylab . Поэтому CSM был неотъемлемой частью станции.

Масса станции превышала 90 тонн. В целом Skylab была намного больше советской космической станции Салют- 1, запущенной в апреле 1971 года. Когда солнце находилось в благоприятном положении, Skylab можно было увидеть невооруженным глазом как яркую точку на дневном небе.

Запуск Skylab 1 и анализ повреждений

Запуск космической лаборатории

Запуск «Скайлэба» (название миссии «Скайлэб 1») состоялся, как и планировалось, 14 мая 1973 года со стартового комплекса 39-А на мысе Канаверал . Сатурн V СА-513 используется для Скайлэб 1 было немного короче , чем модели , используемых для Луны полетов. У него не было ни спасательной ракеты , ни космического корабля «Аполлон», ни адаптера лунного модуля . К тому же в этой ракете использовалось всего две ступени. Вместо третьей ступени он перевозил космическую станцию ​​с конусообразным обтекателем наверху. Как и более поздний проект «Союз Аполлон» , он запускался со стартовой площадки, которая была укорочена с помощью приставки. Этот полет был последним полетом Сатурна V. Орбита была выбрана с наклоном 50 °, так что над большими частями суши были пролеты.

Скайлэб, сделанный экипажем миссии Скайлэб 4 8 февраля 1974 года. Видно, что одно из двух основных крыльев солнечных элементов отсутствует. Зонтик золотого цвета был установлен в миссиях Skylab 2 и Skylab 3 в качестве замены оторванного теплозащитного экрана.

Всего через 63 секунды после взлета наземная станция получила тревожные телеметрические сигналы. Когда звуковой барьер был прорван , весь защитный экран от микрометеоритов оторвался всего за три секунды, что также повредило два держателя солнечных модулей . Более поздние исследования показали, что ошибка была вызвана отсутствием координации между конструкторскими отделами (см. « Синдром« не изобретено здесь » ). Космическая станция вышла на запланированную орбиту, но не работала. Управлению полета удалось расширить четыре солнечных модуля солнечной обсерватории, но, похоже, возникли проблемы с двумя другими модулями, так что была доступна только половина электроэнергии. Отсутствующий щит от метеорита также должен был служить тепловой защитой, поэтому температура на станции резко поднялась, так что можно было опасаться, что еда, лекарства и пленки будут испорчены.

На следующий день, 15 мая 1973 года, первый экипаж (название миссии « Скайлаб 2» ) должен был последовать за ним на Сатурне ИБ со стартовой площадки 39-В. Это был первый случай, когда две ракеты «Сатурн» подготовили обратный отсчет одновременно. Нечто подобное уже произошло в декабре 1965 года, когда один за другим были запущены Gemini 7 и Gemini 6 . В качестве первой реакции на ущерб, нанесенный при запуске, и, как следствие, непригодность для жилья Skylab, запуск откладывался дважды, каждый раз на пять дней, до тех пор, пока не удалось получить четкое представление о ситуации. Кроме того, диспетчерский пункт пытался добиться благоприятного выравнивания «Скайлэба». Если бы функциональные солнечные элементы были обращены к солнцу, можно было бы получить достаточно энергии, но в то же время станция сильно нагрелась. Если повернуть станцию ​​так, чтобы место с отсутствующим защитным экраном находилось в тени, солнечные элементы также давали слишком мало энергии и уровень заряда аккумуляторов упал. У инженеров НАСА теперь возникла проблема сохранения запасов энергии, топлива и температуры космической станции в разумных пределах. Если не удастся отремонтировать повреждение в течение нескольких дней, станция будет потеряна. Таким образом, станция находилась под контролем в течение двух недель, пока готовилась миссия «Скайлаб-2». Были составлены планы ремонта и разработаны инструменты, в том числе режущее устройство на основе коммерческих секаторов и жестяные ножницы с удлинителями, а также стержни и тросы. Чтобы смоделировать невесомость , команда Skylab 2 отрабатывала необходимые шаги в резервуаре с водой.

Экипажам удалось устранить повреждения во время миссий Skylab 2 и Skylab 3 . Станция тогда была полностью функциональна. Подробнее о ремонтных работах (англ .: On-Orbit Servicing ) в соответствующих статьях.

Цели миссии и экипажи

Алан Бин во время выхода в открытый космос

Первоначально в задачи экипажа входил ремонт поврежденной космической станции. В отличие от программы Apollo, которая явно была нацелена на посадку на Луну, цели Skylab были заранее довольно расплывчаты. Цели миссии можно резюмировать следующим образом: наблюдение за Солнцем через телескоп Apollo Mount (ATM) и наблюдение Земли, а также получение знаний в области пространственной физики, исследования материалов и биомедицины.

Три экипажа, по три астронавта каждый, провели в космосе в общей сложности 513 человеко-дней. Поскольку запуск Skylab считался миссией 1, пилотируемые миссии начинаются с номера 2:

• Скайлаб 2 :
  • 25 мая 1973 г. - 22 июня 1973 г.
  • Экипаж: Чарльз Конрад , Пол Дж. Вайц , Джозеф П. Кервин

• Скайлаб 3 :
  • 28 июля 1973 г. - 25 сентября 1973 г.
  • Экипаж: Алан Л. Бин , Оуэн К. Гэрриот , Джек Р. Лоусма

• Скайлаб 4 :
  • 16 ноября 1973 г. - 8 февраля 1974 г.
  • Экипаж: Джеральд П. Карр , Эдвард Г. Гибсон , Уильям Р. Пог

Во время работы Skylab в резерве находилась аварийная бригада, которую основная команда могла бы спасти ( план спасения Skylab ). Для этого была доступна капсула Apollo с еще двумя сиденьями под оригиналом и еще один Saturn IB. План состоял в том, чтобы Вэнс Брэнд и Дон Линд полетели в Скайлэб парами и вернули своих товарищей. Эта миссия так и не была выполнена, но оба астронавта прибыли в более поздние миссии.

Обобщение результатов

В общей сложности около 25% от общего количества человеко-часов, отработанных на Skylab, было использовано для научных экспериментов. В дополнение к результатам, упомянутым ниже, также могла наблюдаться комета C / 1973 E1 (Kohoutek) .

Солнечные наблюдения

С камерами солнечного телескопа на борту можно было сделать более 177 000 снимков. Впервые стало возможным наблюдать за Солнцем в течение более длительного периода времени без влияния земной атмосферы. Это позволило получить новые знания о поведении короны и хромосферы .

Наблюдения Земли

Для исследований по картированию засоленных почв, сельскохозяйственных культур, экосистем и месторождений полезных ископаемых было получено более 46000 изображений с помощью в общей сложности шести датчиков земли (1 × фотография в видимом диапазоне, 1 × фотография в инфракрасном диапазоне, 2 × электронное изображение. регистраторы в инфракрасном диапазоне, 2 × радиолокационных прибора для наблюдения в микроволновом диапазоне) сделано. Два последних упомянутых радара - первые из когда-либо использовавшихся в космосе - позволили получить определяющие тенденции результаты по скорости ветра над океаном, зыби и высоте волн, локализации айсбергов и льдин, а также к картированию геологических образований на материк.

Биомедицина

Можно получить обширные знания о последствиях длительного пребывания в невесомости . Оказалось, что потребление ресурсов оказалось значительно ниже предполагаемого. Экипаж жил за счет припасов и еды, воды и газа, запущенных с помощью Skylab 1. Первоначально второй и третий экипаж должны были пробыть на космической станции по 56 дней. Тем не менее, меньшее потребление позволило остаться на 59 и 84 дня, когда последняя команда добавила что-то к своим припасам и, в частности, принесла с собой дополнительные фильмы.

Кроме того, были проведены эксперименты на животных с рыбами и пауками.

Материаловедение

В условиях невесомости были проведены эксперименты с процессами плавления, сварки и пайки, которые доказали возможность строительства космонавтами технических сооружений в космосе. Кроме того, совместимость несмешивающихся элементов разной плотности на Земле была продемонстрирована в невесомости, и эксперименты по выращиванию кристаллов, которые потерпели неудачу на Земле из-за ускорения силы тяжести, также могли быть успешно проведены.

Конечная фаза космической станции и крушение

После того, как три экипажа обитали на космической станции в течение 28, 59 и 84 дней, 8 февраля 1974 года космический корабль Apollo с корабля Skylab 4 отправил ее на более высокую орбиту. Около трети первоначального запаса воды объемом 2720 л (что соответствует примерно 180 человеко-дням), кислорода на 420 человеко-дней и аналогичные запасы почти всех других расходных материалов остались на борту. Согласно расчетам НАСА , Skylab должен оставаться в рабочем состоянии еще около девяти лет после того, как будет выведена на орбиту. По оценкам, повторный вход в земную атмосферу должен был состояться в марте 1983 года. В то время все еще планировалось, что около 1979 года космический шаттл сможет соединить приводной модуль со Skylab, чтобы вернуть космическую лабораторию на более высокую орбиту. Это должно быть сделано с отмененной миссией STS-2a . Однако не было никаких конкретных планов по дальнейшему использованию станции, что было бы проблематично из-за старой технологии.

Большинство систем космической станции были отключены (например, передатчик телеметрии 9 февраля 1974 года в 2:10 утра по восточному поясному времени). Скайлэб вращалась вокруг Земли несколько лет, не обращая на нее никакого внимания. В марте 1978 года контакты со Skylab возобновились. Очевидно, станция вращалась в значительной степени неконтролируемо с периодом в шесть минут на оборот, а радио работало только тогда, когда солнечные панели находились на солнечном свете. Через неделю появилась возможность заряжать несколько аккумуляторов дистанционно. Центральный компьютер по-прежнему работал удовлетворительно, но управление положением было значительно затруднено из-за отказа звездообразного датчика и частичного отказа одного из трех прядильных колес .

Оказалось, что «Скайлэб» тонет быстрее, чем рассчитывали. Причиной этого была неожиданно расширенная верхняя атмосфера Земли из-за высокого уровня солнечной активности и, как следствие, повышенного замедления. Более того, тогда было известно, что космический шаттл не будет готов вовремя. От альтернативной миссии - например, с Titan III в качестве носителя - отказались. 19 декабря 1978 года НАСА объявило, что «Скайлэб» не удалось спасти. Сделайте все возможное, чтобы минимизировать риск повреждений при падении. С этой целью НАСА тесно сотрудничало с Североамериканским командованием воздушно-космической обороны (NORAD). НАСА и НОРАД использовали разные методы расчета входа в атмосферу и поэтому дали разные результаты для времени и места падения. Результаты NORAD всегда объявлялись официально.

НАСА планировало контролировать атмосферное трение, ориентируя космическую станцию ​​так, чтобы задержать или ускорить крушение. Затем с помощью дистанционного управления Skylab должен быть приведен во вращение с известной аэродинамикой в ​​определенный момент времени. Это позволило сместить опасную зону в узкие пределы.

Затем катастрофа произошла 11 июля 1979 года. Последняя орбита "Скайлэба" в основном проходила над водой, и НАСА дало окончательную команду управления перемещением опасной зоны из Северной Америки в Атлантический и Индийский океаны . Фактически, станция разбилась на несколько частей позже, чем было рассчитано, так что место крушения находилось дальше на восток, чем планировалось. Пострадал район к юго-востоку от Перта в Западной Австралии возле Балладонии , где в темные утренние часы упали обломки, никого не причинив вреда. Несколько частей были извлечены, доставлены в Соединенные Штаты и идентифицированы там после того, как НАСА предложило награду за первую находку. Австралийское сообщество Эсперанс Шир оштрафовало НАСА на 400  долларов за ненадлежащую утилизацию отходов. НАСА отклонило платеж; В 2009 году эту сумму перечислила американская радиостанция.

Вся миссия обошлась примерно в 2,6 миллиарда долларов.

Смотри тоже

• Пилотируемый космический полет
• Космическая станция Мир
• Международная космическая станция МКС
• Список пилотируемых космических полетов

литература

• Бернд Лейтенбергер: Skylab: единственная космическая станция Америки , Space Travel Edition, Norderstedt 2016, ISBN 978-3-8423-3853-1

Следующие книги НАСА (все на английском языке) доступны в Интернете:

• Скайлэб, наша первая космическая станция
• Жизнь и работа в космосе: история Skylab
• Астрономия и космические науки Скайлэб
• Новое Солнце: солнечные результаты от Skylab
• Skylab, Класс в космосе (описывает 25 научных экспериментов, разработанных студентами)

Также на сайте Управления истории НАСА:

• ЖИЗНЬ И РАБОТА В КОСМОСЕ, ИСТОРИЯ SKYLAB
• Skylab: хронология
• Skylab: Путеводитель
• Отчет Совета по расследованию НАСА о первоначальных полетных аномалиях Скайлэба 1

веб ссылки

• extrasolar-planets.com - Skylab (немецкий)
• Американская космическая станция Skylab (нем.)
• Skylab в энциклопедии Astronautica (на английском языке)
• Skylab в мастер-каталоге NSSDCA (на английском языке)
• НАСА фотографии Скайлэба
• Веб-сайт Skylab, автор Бернд Лейтенбергер

Индивидуальные доказательства

1. ↑ ^{б с д е е г ч я J к л м н} Jesco фон Путткамер : космическая станция «Скайлэб» - начинается урожай. ВДИ-З Том 116 (1974) № 16, стр. 1283-1291
2. ↑ Ричард Д. Лайонс: Обломки Скайлэба поражают море и Австралию; О вреде не сообщается. New York Times, 12 июля 1979 г., по состоянию на 10 декабря 2020 г.
3. ↑ Том Джойнер, Изабель Муссалли: 40 лет назад над Эсперансом произошла авария космической станции , которая привела к необычным событиям. ABC News, 12 июля 2019, доступ к 18 октября 2020 . 
4. ↑ Ян О'Нил: Празднование 13 июля, «Дня Skylab-Esperance». Discovery News, 14 июля 2009, доступ к 24 сентября 2011 .