Kozmikus történelem

KIS LÉPÉS EGY
EMBERNEK...

John Kennedy amerikai elnök 1961. május 25-én bejelentette minden idők addigi legnagyobb űrkutatási vállalkozását: az Egyesült Államok nyolc-kilenc éven belül embert kíván eljuttatni a Holdra! Az alig tíz évre tervezett kutatási programra 25 milliárd dollárt irányoztak elő. Hatalmas szervezőmunka indult meg, a munkálatokban huszonötezer vállalat és kutatóintézet vett részt, mintegy négyszázezer ember közreműködésével. A feladat nagyságára és bonyolultságára jellemző, hogy csak az Apollo parancsnoki kabinja több mint kétmillió alkatrészből állt!

APOLLO PROGRAM 1.

Hold eléréséhez szükséges Saturn (Szaturnusz) elnevezésű hordozórakéta-család fejlesztését már 1958-ban megkezdte a Peenemündéből átmenekített német rakétatervező csoport – Wernher von Braun vezetésével – a huntsville-i Marshall Űrközpontban.
Az előkísérletek és próbarepülések során két fő típust alakítottak ki. A kisebb, kétfokozatú Saturn-IB rakétával 16 tonnányi hasznos terhet lehetett Föld körüli alacsony pályára juttatni. Ebből a típusból tizennyolc készült el. A nagyobb változat a Saturn-V jelzésű, háromfokozatú, 110 méter magas óriásrakéta volt, ezt használták a holdutazásokhoz. Föld körüli pályára 135 tonna, a Hold irányába 48 tonna hasznos terhet lehetett vele indítani. Ebből a típusból tizenötöt építettek.
A holdkutatási programhoz kifejlesztett Apollo űrhajórendszer (1. ábra és 1–2. táblázat) össztömege 45 tonna volt.

1. Ábra. Apollo űrhajórendszer elemei:
Az anyaűrhajó (CSM) és a Holdkomp (LM)

A háromszemélyes parancsnoki egység (Command Module, CM) volt a legénység dolgozóhelye és egyben hálókabinja is. A Földre való visszatérésig összekapcsolták vele a műszaki egységet (Service Module, SM), amelyben a szükséges segédberendezéseket, üzemanyagtartályokat, műszereket és a főhajtóművet helyezték el. Az anyaűrhajót így Apollo CSM-nek nevezték. Az űrhajórendszer harmadik nagyobb fő eleme a két fő részből álló holdkomp (Lunar Module, LM) volt.

1.Táblázat.
Az S-IB kísérleti rakéta és a Saturn-V hordozórakéta
három fokozata (főbb adatok)

2.Táblázat.
Az Apolló űrhajórendszer főbb adatai

A leszállófokozat ereszkedett a Holdra, majd felszálláskor ott is maradt, indítóállványként szolgált. A leszállást végző két űrhajós a felszállófokozat hermetizált kabinjában tartózkodott, ők a holdfelszíni munka végeztével ezzel az egységgel tértek vissza az anyaűrhajóban a Hold körül keringő harmadik társukhoz. A három űrhajós beosztása a következő volt: parancsnok, a parancsnoki egység pilótája és a holdkomp pilótája. A holdfelszíni expedíciót minden esetben két asztronauta hajtotta végre, míg harmadik társuk az anyaűrhajóval végig Hold körüli pályán maradt, tudományos megfigyeléseket végzett és fényképezett.

2 Ábra. A Saturn-V rakéta felépítése:
1. Mentőrakéta; 2. Parancsnoki egység (CM);
3. Műszaki egység (SM); 4. Holdkomp (LM);
5. Holdautó; 6. Műszeres egység; 7. S-IVB fokozat;
8. J2 hajtómű; 9. S-II fokozat; 10. J2 hajtóművek (5 DB);
11. S-IC fokozat; 12. F1 hajtóművek (5 DARAB)

Az Apollo–Saturn-rendszert (2. ábra) további két alkotóelem tette teljessé: a parancsnoki kabin tetejére szerelt, 10,2 méter hosszúságú, 4173 kilogrammos mentőrakéta és a CSM alatt levő, azt a legfelső Saturn-rakétafokozattal, az S-IVB-vel összekötő LM adapter, amelyben a holdkompot helyezték el összehajtott lábakkal, ahogyan az 1. ábrán látható. A holdkompot csak a Hold felé vezető pályára állás után vontatta ki az adapterből az anyaűrhajó, miután megfordult, majd összekapcsolódott vele. A mentőrakétát szerencsére sosem kellett használni, így a Föld körüli pályára állás közben mindig rendben levált a kabin orráról.

Menetrendváltozatok

A végleges menetrend kialakításához választani kellett a Holdra való leszállás három lehetősége közül. 1. Az egyik a közvetlen leszállás volt, ehhez azonban akkora rakétát kellett volna építeni, amelyhez képest még a Saturn-V is eltörpült volna. 2. A másik lehetőség a Holdra induló űrszerelvény összeállítása Föld körüli pályán, ehhez azonban legalább két Saturn-rakéta startjára lett volna szükség. 3. A harmadik változat a randevú Hold körüli pályán (Lunar Orbit Rendezvous, LOR) volt. Ez esetben az összes fontos manővert a Hold körzetében kellett végrehajtani, de a fent vázolt Apollo-űrhajórendszer elemeivel meg lehetett valósítani, s csak egyetlen Saturn-V rakéta indítására volt hozzá szükség. A NASA végül 1962. július 11-én a harmadik, a LOR-módszer (3. ábra) mellett döntött.
A tervszerű előrehaladás érdekében a Mercury- és az Apollo-program közé beiktatták a Gemini-programot. 1965–66-ban tíz Gemini-űrrepülést végeztek, ezeken gyakorolták be az űrrandevú és a dokkolás (összekapcsolás) különféle módozatait, és több “űrsétát” is tettek. (Az űrséta – szabatos kifejezéssel az űrhajón kívüli tevékenység: ExtraVehicular Activity, EVA). A Gemini-12 pilótája, Edwin Aldrin doktori értekezését az űrrandevú technikájáról írta. Mindez jó ajánlólevél volt számára a későbbiekben. Az Apollo-űrhajókat és a Saturn- hordozórakétákat a floridai Kennedy Űrközpont függőleges szerelőcsarnokában állították össze. Az űrszerelvényt hatalmas lánctalpas szállítójárművel vitték az indítóállásra.

Az Apollo-1: katasztrófa a próbapadon

1966 végére az amerikaiak készen álltak az új űrhajó első, személyzettel végrehajtandó próbarepülésére. A legénység (Gus Grissom, Edward White és Roger Chaffee) feladata az Apollo anyaűrhajó (a CSM) kipróbálása lett volna Föld körüli pályán. Sajnos, 1967. január 27-én, a 34-es indítópadon álló Apollo-űrhajóban próba közben halálos baleset történt. Az Apollo-kabinban az egyszerűség és a súlymegtakarítás kedvéért 35 kilopascal nyomású tiszta oxigén légkört alkalmaztak. Grissom parancsnok széke közelében rövidzárlat keletkezett, majd gyorsan terjedő tűz ütött ki. Mint az utólagos vizsgálat kiderítette, a sok gyúlékony anyagot is tartalmazó kabinban a tűz miatt keletkező szén-monoxid okozta az űrhajósok halálát. Az egész 18 másodpercig tartott. Az égési sérüléseket az űrhajósok talán túlélhették volna. Az összeégett kabinban egyedül a papírból készült repülési dokumentáció maradt épen. Csak a széle pörkölődött meg kissé...

Az Apollo-11 startja.
Halszem-optikával készült kép a szerelőtoronyból.

A balesetet követő vizsgálat után számos javítást és átalakítást végeztek az anyaűrhajón. A későbbiekben a kabinban a startig rendes nitrogén-oxigén légkört tartottak fenn, kiiktatták a gyúlékony anyagokat, s míg a régi ajtót csak percek alatt lehetett kinyitni, az újat 5 másodperc alatt. Az első, emberrel végrehajtott Apollo-űrrepülés mindezek miatt másfél évet késett.

Próbák földközelben

1967 és 1968 folyamán – ember részvétele nélkül – kipróbálták a Saturn-V rakétát és az anyaűrhajót (Apollo-4. -6) a parancsnoki kabin hővédő pajzsának viselkedését a 2. kozmikus sebességet (11,2 kilométer/szekundum) szimuláló rakétás gyorsítás után (Apollo-4). Sor került a holdkomp első startjára is (Apollo-5).
A 110,6 méter magas, 2 912 925 kilogramm indítási tömegű Saturn-V rakéta erejéről csak egy adat: a hajtóművek beindításakor a lökéshullám és a rázkódás összedöntötte a CBS televízió 5 kilométer távolságban levő közvetítőstandját!
Közben Owen Maynard vezetésével kidolgozták az Apollo program repüléseinek lépcsőzetes tervét (3. táblázat). Mostani cikkünkben az események a G repülés, vagyis az első Holdra szállás ismertetésével zárulnak. E és I típusú repülésre nem került sor. Cikkünk második – a következő számban megjelenő – része a későbbi H és J jelzésű expedíciókkal foglalkozik.

Apollo-7: az anyaűrhajó berepülése

1968. október 11-én a Saturn-IB rakétával indult a világűrbe az első, már ember vezette Apollo-űrhajó. A legénység (Walter Schirra, Donn Eisele és Walter Cunningham) feladata a CSM berepülése volt.

3 Ábra.
Az Apollo-Holdexpedíciók menetrendje:
1. Start; 2. A Hold a földi start időpontjában; 3. Föld körüli pálya; 4. Indulás a Hold felé;
5. Az űrhajó “átrendezése”, rakétafokozat leválasztása; 6. Hold körüli pályára állás;
7. Leszállás, felszállás, összekapcsolódás; 8. Indulás a föld felé; 9. Pályakorrekciók;
10. A műszaki egység leválasztása; 11. Földet érés; 12. A Hold helyzete földet éréskor

Tizenegy napos útjuk során kipróbálták az anyaűrhajó rendszereit és manőverezőképességét, valamint űrrandevút hajtottak végre az S-IVB rakétafokozattal. Először sugároztak tévéközvetítést amerikai űrhajó fedélzetéről, s a feladatokkal túlterhelt legénység először keveredett vitába az irányítószemélyzettel. A Föld körüli százhatvanhárom fordulat megtétele után a parancsnoki egység három nagy ejtőernyővel ereszkedett le az Atlanti-óceánra.

Apollo-8: indulás a Naprendszerbe

1968. december 21-én hagyta el az első űrhajó a Föld környezetét. Ez volt egyben a Saturn-V rakéta első indítása emberekkel a fedélzeten. A merész vállalkozás célja a Hold körülrepülése volt. Frank Borman, James Lovell és William Anders még nem vitt magával holdkompot (tehát az Apollo-13 későbbi balesetéhez hasonló esemény számukra még végzetes lehetett volna). A cél a szovjetek megelőzése volt, és az Egyesült Államokban akkor még nem tudták, hogy Alekszej Leonov és Oleg Makarov az ember nélkül repülő Zond-6 korábbi, sikertelen útja miatt lemaradt a Hold megkerüléséről.
Az amerikai legénység 3 nap alatt ért el a Holdig, közben csak Borman parancsnok múló rosszulléte okozott gondot: az ok megfázás vagy még inkább űrbeli mozgásbetegség lehetett. Az Apollo-8 főhajtóműve a Hold mögött lefékezte az űrhajót, amely így tíz fordulatot tett meg a Hold körül. Felejthetetlen élmény volt, amint az űrhajósok tévéközvetítésekben mutatták be az így sohasem látott tájakat, miközben a Teremtés könyvéből idéztek. Az űrhajósok több mint hétszáz felvételt is készítettek a holdfelszínről.

Apollo-9: főpróba a Föld körül

1969. március 3-án kezdődött az a tíz napos kísérlet, amelyben először alkalmazták a holdexpedíció teljes rendszerét (CSM + LM + Saturn-V). James McDivitt, David Scott és Russell Schweickart százötvenegy Föld körüli fordulat során szimulálta a holdutazás fázisait. Schweickart a holdkomp ajtaján kilépve 37 perces űrsétán próbálta ki a Holdra tervezett űrruhát. Később a holdkomp – McDivitt és Schweickart irányításával – levált az anyaűrhajóról és önálló repülést végzett. Ennek befejeztével leválasztották a holdkomp leszállófokozatát, majd a két űrhajós a felszállófokozattal visszatért az anyaűrhajóban egyedül repülő Scotthoz.

Apollo-10: főpróba a Hold körül

1969. május 18-án a Kennedy Űrközpont 39B jelű indítóállásáról igen tapasztalt személyzet indult a Hold körüli főpróbára: Thomas Stafford, John Young és Eugene Cernan. Ez a második holdexpedíció már harmincegy fordulatot tett meg a Hold körül. Szétválasztották az űrhajót, majd Stafford és Cernan a holdkomppal 15 kilométerre közelítette meg a felszínt.

A 80 kilométer átmérőjű Daedalus-kráter a Hold túlsó oldalán	A 30 méter átmérőjű Little West-kráter. Armstrong felvétele

A holdkomp négy önálló fordulat után tért vissza a Young vezette anyaűrhajóhoz, és sikeresen összekapcsolódott vele. Az űrhajósok nagyszámú felvételt készítettek a már kiválasztott leszállóhelyről és a Hold egyenlítői vidékéről. A későbbi expedíciók navigálásának javítása érdekében nagy pontossággal mérték az űrhajó pályaadatainak a felszín alatti tömegkoncentrációk (maszkonok) okozta változását. Az Apollo-10 útjának sikeres befejezése után a NASA vezetői bejelentették: a következő expedíció leszáll a Holdra!

A Holdra lépés jelöltjei

Az elsőként a Holdra lépő embernek a NASA vezető űrhajósa, Deke Slayton eredetileg Gus Grissomot jelölte ki. Grissom halála és a rendkívül bonyolult program várható nehézségei azonban arra késztették Slaytont, hogy az 1967-ben kijelölt hat legénységet (vagyis tizennyolc űrhajóst) az előbbiekben vázolt menetrendbe állítsa, és ne jelöljön ki külön leszállólegénységet. A soron levő Armstrong kiváló tesztpilótaként és kipróbált űrhajósként remekül teljesítette a rendkívüli feladatot. Ha azonban a program valamilyen problémája miatt az első leszállás későbbre tolódik, Pete Conrad, a következő legénység parancsnoka lett volna az első Holdra lépő ember.

Apollo-11: a Nyugalom tengere-bázis

1969. július 16-án elérkezett a történelmi nap: először indultak emberek a Holdra! Neil Armstrong, Michael Collins és Edwin Aldrin útja a Holdig zavartalan volt.

Az Apollo-11 legénysége útban az indítóhelyre

Az űrhajórendszer a Hold mögötti fékezőmanőver után előbb elliptikus, majd pályamódosításokkal 111 kilométer magas körpályára állt. A szokásos ellenőrzések után Armstrong és Aldrin átszállt az Eagle (Sas) elnevezésű holdkompba, majd szétkapcsolódtak a Columbia hívójelű anyaűrhajótól, amelyet ezután Collins egyedül irányított.
A holdkomp előbb átmeneti pályára állt, 15 kilométerre megközelítette a Holdat, majd megkezdték a fékezést a leszállófokozat hajtóművével. A Földön mindenki lélegzet-visszafojtva hallgatta, ahogyan Aldrin bemondta az egyre csökkenő sebességi és magassági adatokat. Armstrong kézi vezérléssel átemelte a holdkompot a 200 méter átmérőjű West-kráter fölött, hogy sima terepen szállhasson le, miközben már csak 30 másodpercre elegendő üzemanyaguk maradt.

Az S-IVB rakétafokozat a Kennedy űrközpont felett. Az Apollo-7 felvétele	A Columbia anyaűrhajó a Hold felett. A felvétel a Holdkompból készült

1969. július 20-án 20 óra 17 perc 43 másodperckor (greenwichi idő szerint) végre elhangzott Armstrong parancsnok várva várt bejelentése: “Houston, itt a Nyugalom tengere-bázis. A Sas leszállt.” A parancsnok szívverése ekkor százötven volt percenként. A leszállóhely koordinátái: 0° 40,2’ északi szélesség, 23° 29,2’ keleti hosszúság, a Mare Tranquillitatis (Nyugalom tengere) délnyugati részén. Az első leszállóhely kiválasztásakor a sík, biztonságos terep volt a fő szempont. A repülési terv szerint a leszállás után pihenő következett volna, de az izgatott űrhajósok kérésére előrehozták az űrsétát.

Ember a Holdon!

"Kis lépés egy embernek, de hatalmas ugrás az emberiségnek." Alig néhány órával a leszállás után, 1969. július 21-én 2 óra 56 perckor Neil Armstrong, az első ember, aki Földön kívüli égitestre tette a lábát, kilépett a Holdra. Ekkor hangzott el a nevezetes mondat.
Húsz perccel később E. Aldrin is elhagyta a holdkompot.

Armstrong leereszkedik a Holdkomp létráján

Az űrhajósok tevékenységét egy kamera segítségével az egész világon egyenes adásban közvetítették. Az asztronauták megállapították, hogy a talajt néhány centiméter vastagságú por (regolit) borítja. Az EVA során 21 kilogrammnyi talajmintát gyűjtöttek. Üzembe helyezték az EASEP (Early Apollo Scientific Experiments Package – korai Apollo tudományos kísérleti csomag) nevű műszeregyüttest (passzív szeizmométert, a napszelet vizsgáló alumíniumfóliát, pordetektort, lézerreflektort, a Föld-Hold térség nagyon nagy – deciméteres – pontosságú mérésére). Aldrin kipróbálta a felszíni járás különféle módjait, hiszen egy esetleges bukásának súlyos következményei lehettek volna. Armstrong pedig meglátogatta és lefényképezte a 60 méterre levő Little West-krátert. Összesen két űrhajós 2 óra 31 percet töltött el a holdkompon kívül.

Föld-felkelte a Holdon, előtérben a Sas felszálló fokozata.
(Collins felvétele a Columbia anyaűrhajóból)

A holdkompba visszatérve megpróbáltak aludni (kevés sikerrel). Miután a Holdon 21 órát és 36 percet tartózkodtak, bekapcsolták az indítórakétákat, majd a felszállófokozattal sikeresen visszatértek a Collins vezette Columbiához. A dokkolás után átrakták a kőzetmintákat és a szükséges felszereléseket az anyaűrhajóba, majd leválasztották a holdkompot (ennek becsapódásával “mesterséges rengést” keltettek a Holdon, ezt a kihelyezett szeizmométerrel mértek, s az adatokból kísérőnk belső szerkezetére lehetett következtetni). Végül az expedíció résztvevői a főhajtómű beindításával visszaindultak a Földre. A parancsnoki kabin sikeresen leszállt a Csendes-óceánra, ahol a Hornet repülőgép-anyahajó vette fedélzetére a biológiai védőfelszerelésbe öltözött űrhajósokat, akik ezután még 18 napot karanténban töltöttek az esetleges fertőzésveszély miatt. A holdporban azonban semmilyen életnek a nyomát nem lelték a kutatók.
Az első holdexpedíció emlékére a leszállóhely latin nevet kapott: Statio Tranquillitatis.. Csak három olyan ember van, akiről a Hold látható oldalán még életükben krátert neveztek el. A leszállóhely közelében levő három kis kráter neve: Armstrong, Collins és Aldrin..

Dr. Mészáros István

3. Táblázat. Az Apollo-repűlések típusai