Комплект приборов, доставленный на поверхность Луны кораблем «Аполлон»

Конрад и Бин совершили два выхода на поверхность Луны. Они установили комплект приборов, специально разработанных для научных исследований Луны, которые размещались в отдельном контейнере - АЛСЕП (англ. ALSEP - Apollo Lunar Scientific Experiments Package). Кроме ловушки для частиц солнечного ветра, представлявшей собой рулон фольги, который астронавты развернули на короткий период времени, а затем опять свернули, чтобы доставить его на Землю для анализа, в комплект приборов АЛСЕП входили сейсмометр, магнитометр, спектрометр для изучения солнечного ветра, детектор ионов и детектор заряженных частиц у лунной поверхности (см. также с. 152).

С помощью этих приборов изучались сейсмическая активность Луны, ее магнитное поле, состав частиц солнечного ветра и газа у лунной поверхности. Через центральный телеметрический блок все полученные данные передавались на Землю. Большая часть установленных приборов продолжала работать и после отлета экипажа.

Во время своего второго выхода на поверхность Луны Конрад и Бин совершили путешествие к находившейся в 183 м от лунной кабины автоматической межпланетной станции «Сервейер-3», которая оказалась покрытой слоем рыже-коричневой пыли. Станция пребывала здесь около двух лет и семи месяцев, но кроме слоя пыли никаких признаков разрушения станции не обнаружено. Астронавты собрали 33,9 кг образцов грунта.

Следующим 11 апреля 1970 г. стартовал «Аполлон-1 3», направлявшийся для посадки в район кратера Фра Мауро. Через двое суток после старта в двигательном отсеке основного блока произошел взрыв кислородного бачка для топливных элементов и системы жизнеобеспечения. Центр управления полетом в Хьюстоне приказал экипажу отменить посадку и, совершив облет Луны, возвращаться на Землю. Если бы в лунной кабине «Аполлона-13» не имелся резерв кислорода, члены экипажа Джеймс Ловелл, Джон Суиджерт и Фред Хейс из-за недостатка кислорода могли бы задохнуться. Скорректировав траекторию с помощью двигателя посадочной ступени корабля, астронавты совершили облет Луны и устремились к Земле. Используя лунную кабину в качестве «спасательной лодки», они сумели 17 апреля после расстыковки с ней перейти в спускаемый аппарат и благополучно приводниться.

С 31 января по 9 февраля 1971 г. проходила экспедиция корабля «Аполлон-14». Астронавты Алан Шепард и капитан Эдгар Митчелл посадили свою лунную кабину в районе кратера Фра Мауро, провели на поверхности Луны около 9 ч и собрали 44,5 кг образцов лунных пород. Они расставили научную аппаратуру АЛСЕП и установили отражатель лазерного излучения. Все это время майор Стюард Руса находился на селеноцентрической орбите на борту основного блока корабля «Аполлон-14». С помощью телевизионных камер для телезрителей Земли проводился репортаж с места посадки лунной кабины. Можно было наблюдать, как Шепард вынул три мяча для игры в гольф и, пользуясь одним из инструментов с длинной ручкой в качестве клюшки, сделал одной рукой три удара.

В этой экспедиции впервые для перевозки оборудования и образцов пород была использована ручная двухколесная тележка МЕТ (англ. МЕТ - Modularized Equipment Transporter - автономный транспортер для оборудования) - «Рикша», которую тащили за собой астронавты. Стремление использовать самоходные аппараты для перевозки астронавтов и оборудования нашло дальнейшее развитие в экспедиции на корабле «Аполлон-15», который доставил на поверхность Луны небольшой четырехколесный автомобиль с электрическим двигателем - луноход.

Местом посадки «Аполлона-15» был выбран район борозды Гадлея в предгорьях Апеннин. За время экспедиции, проходившей с 26 июля по 7 августа 1971 г., экипаж корабля получил множество данных как на лунной поверхности, так и с селеноцентрической орбиты. Дэвиду Скотту и подполковнику Джеймсу Ирвину удалось посадить кабину у подножья лунных Апеннин. Третий астронавт Альфред Уорден оставался на селеноцентрической орбите в основном блоке.

На луноходе Скотт и Ирвин исследовали склоны гор в течение 18 ч 36 мин и собрали 78,6 кг образцов горных пород и грунта. Они приступили к изучению глубокого узкого ущелья, называемого бороздой Гадлея, но вскоре поняли, что без специального альпинистского снаряжения им не одолеть его крутых склонов.

На селеноцентрической орбите «Аполлона-15» было проведено восемь научных экспериментов с использованием комплекта научных приборов - СИМ (англ. SIM - Scientific Instrument Module), размещенного в одном из отделений двигательного отсека корабля. Комплект приборов включал блок камер для съемки панорамы лунной поверхности и ее картографирования, а также спектрометры. Во время облета космическим кораблем Луны два спектрометра, установленные на концах телескопических штанг длиной более 6 м, определяли состав лунного грунта.

Находящемуся в основном блоке корабля «Аполлон-15» Уордену было поручено провести подробное картографирование поверхности по траектории полета. На селеноцентрическую орбиту был выведен входивший в комплект СИМ небольшой (0,79 м) искусственный спутник Луны, предназначенный для изучения аномалий гравитационного поля Луны, обусловленных местными концентрациями плотных пород в ее недрах. На борту этого спутника находился импульсный приемопередатчик, что позволяло следить за траекторией его движения с Земли.

Скотт и Ирвин, проехав на луноходе около 10 км, установили научную аппаратуру и отражатель лазерного излучения, замкнувший треугольник из таких отражателей, размещенных в разных местах поверхности Луны, что позволило астрономам путем измерения времени прохождения посланного с Земли и отраженного на Луне лазерного луча определить точное расстояние между этими небесными телами. Подробные измерения должны помочь выяснить, действительно ли Луна удаляется от Земли.

Во время возвращения корабля на Землю в задачу Уордена входило также совершить выход в открытый космос для извлечения экспонированных пленок из камер, входящих в комплект СИМ, и других научных материалов.

Последние экспедиции

Получив образцы лунных пород из «морей» (бассейны из базальта) и горной системы, специалисты НАСА выбрали местом посадки корабля «Аполлон-16» (16-27 апреля 1972 г.) плоскогорье в районе кратера Декарт - материковую часть поверхности, имевшую по наблюдениям с Земли более светлую окраску, где, как полагали, состав грунта и пород должен быть совсем иным, чем в более «темных» низинах. Джон Янг и Чарльз Дюк благополучно совершили посадку в лунной кабине, а капитан-лейтенант ВМФ Томас Маттингли остался на селеноцентрической орбите в основном блоке. Янг и Дюк провели на поверхности Луны (вне лунной кабины) 20 ч 14 мин и собрали 95,2 кг образцов. За три выхода они проехали на луноходе около 27 км.

Недалеко от места посадки Янг и Дюк установили на треноге камеру для проведения астрономических наблюдений в ультрафиолетовом диапазоне, с помощью бура извлекли образцы лунной породы из глубоких скважин, попытались установить аппаратуру для измерения тепловых потоков из недр Луны (но, к сожалению, аппаратура вышла из строя), разместили активные и пассивные сейсмографы.

В эксперименте с магнитометром было установлено, что астронавты оказались в районе Луны, имеющем магнитное поле, которое по предположениям является остаточным магнитным полем. Янг подобрал с поверхности предмет, напоминающий стеклянную призму, сохранившийся с тех времен, когда Луна была горячей.

Эксперимент по измерению тепловых потоков был успешно проведен в долине у кратера Литтров в районе хребта Тавр, где произвели посадку Юджин Сернан и Харрисон Шмитт, члены экипажа корабля «Аполлон -17» (7 -19 декабря 1972 г.). Они провели на поверхности Луны 22 ч 5 мин, выполнили ряд экспериментов и собрали 110 кг образцов лунного грунта и породы. Капитан-лейтенант ВМФ Рональд Эванс оставался на селеноцентрической орбите в основном блоке корабля «Аполлон».

Геолог Шмитт был единственным ученым из числа астронавтов, побывавших на Луне. Он настаивал на том, чтобы посадка была проведена в районе кратера Литтров, поскольку надеялся именно здесь найти доказательства вулканической активности Луны. Вместе с Сернаном он подобрал оранжевое стеклышко, которое на первый взгляд имело вулканическое происхождение, однако при дальнейшем анализе это предположение не подтвердилось.

Исследователи Луны проехали много километров на луноходе - третьем за время экспедиций. В дополнение к комплекту приборов АЛСЕП были установлены два гравиметра: один для измерения изменений гравитационного потенциала в различных точках поверхности, а другой для регистрации распространяющихся во Вселенной

Некоторые итоги

Экспедиция на корабле «Аполлон -17» была последней экспедицией на Луну. За время шести посещений Луны было собрано 384,2 кг образцов породы и грунта. В процессе выполнения программы исследований был сделан ряд открытий, но наиболее важным являются следующие два. Во-первых, было установлено, что Луна стерильна, на ней не обнаружено никаких форм жизни. После полета корабля «Аполлон-14» ранее введенный трехнедельный карантин для экипажа был отменен. Во-вторых, было установлено, что Луна, подобно Земле, прошла через ряд периодов внутреннего разогрева. Она имеет поверхностный слой - кору, достаточно толстую по сравнению с радиусом Луны, мантию и ядро, состоящее, по мнению некоторых исследователей, из сульфида железа.

Хотя химический состав Луны и Земли достаточно близок, они существенно различаются в других отношениях, что подтверждает точку зрения ученых, отрицающих предположение, что Луна отделилась от Земли в процессе образования планет.

Вывод о том, что никакие формы жизни никогда не существовали на Луне, подтверждается полным отсутствием здесь воды, во всяком случае на лунной поверхности или вблизи нее. Анализ найденного членами экипажа корабля «Аполлон-17» образца стекла оранжевого цвета позволил предположить, что вода могла существовать либо в виде льда или инея под поверхностью, либо в связанном виде в гидратированных минералах.

Изучение крупных образцов породы и мелких частиц лунного грунта (пыли) показало, что возраст Луны совпадает с возрастом Земли и составляет около 4500 млн. лет. Вопрос о том, образовалась ли Луна в расплавленном или холодном состоянии, остается открытым. Однако большинство ученых придерживается мнения, что в истории Луны были различные периоды, обусловленные тем, что в первые 1500 млн. лет она была в расплавленном состоянии. На поверхности Луны отчетливо видны следы бомбардировки астероидами и метеоритами, наиболее интенсивной 3900 млн. лет назад. Были обнаружены следы эрозии под действием солнечного ветра, хотя многие ученые отрицали возможность существования такого явления.

Вопрос о происхождении Луны, который, как надеялись ученые, можно будет решить после проведения лунных экспедиций, остался нерешенным. Ученые-теоретики и экспериментаторы, принимавшие участие в проведении научно-исследовательской лунной программы «Аполлон», придерживаются двух теорий. Согласно одной из них, Луна образовалась в глубинных областях Солнечной системы, а затем попала в поле тяготения Земли. В другой теории утверждается, что Луна образовалась в непосредственной близости от Земли, возможно, из двойной планетной системы. Химический анализ образцов лунного грунта, проведенный при запусках космических кораблей «Сервейер» и «Аполлон», не подтвердил гипотезу Джорджа Дарвина (1845-1912 гг.) о том, что Луна является обломком Земли. Любая теория происхождения Луны должна объяснить различие в плотностях этих двух небесных тел. Средняя плотность Луны 3,36 г/см³, а Земли 5,5 г/см³. Несмотря на то, что горные породы на Луне и Земле состоят из одних и тех же химических элементов, их относительное содержание существенно различается. Если сравнивать типичные земные образцы с лунными, то видно, что в последних содержится больше кальция, алюминия и титана. В лунных образцах также чаще встречаются металлы с высокой точкой плавления, такие, как гафний и цирконий. А вот относительное содержание металлов с низкой точкой плавления, таких, как натрий и калий, в лунных породах ниже, чем в земных. Эти данные позволили ряду ученых прийти к выводу о том, что Луна образовалась в более высокотемпературных условиях, чем Земля. Этим можно объяснить отсутствие воды и других летучих веществ в образцах лунной породы.

Высокое содержание алюминия и титана в лунной породе дало основание некоторым разработчикам космических программ предложить использовать Луну в качестве источника этих ценных металлов. Но по общему единодушному мнению специалистов, ни о каком промышленном использовании этих металлов в обозримом будущем не может быть и речи, пока здесь не будет найдена вода в любом виде. Кстати, высказывается предположение, что вода может быть обнаружена в приполярных областях Луны. Перспективы создания рудников на Луне рассматриваются в ст. 18.

Каждая из проведенных по программе «Аполлон» лунных экспедиций внесла свой вклад в изучение эволюции Луны. Во многих отношениях этот процесс напоминает эволюцию Земли и других подобных ей планет.

По ограниченным данным сейсмической разведки, кора ближней к нам части Луны имеет толщину 60-65 км. На удаленной от нас части Луны кора может быть несколько толще - около 150 км. Под корой до глубины около 1000 км расположена мантия, еще глубже - ядро.

Верхняя мантия толщиной около 200 км состоит из силикатов, богатых железом. Ниже находятся скальные породы, имеющие состав, напоминающий состав каменных метеоритов (хондритов). Возможно, что нижняя часть мантии находится в расплавленном состоянии. Жидкая часть мантии подвержена приливо-отливным явлениям, связанным с притяжением Земли. Эти явления вызывают зарегистрированные слабые толчки внутри Луны. Сейсмическая разведка также показала, что ядро Луны находится в расплавленном состоянии.

Общее мнение, сложившееся в результате проведения ряда научных конференций, на которых обсуждались результаты лунных экспедиций по программе «Аполлон», сводится к тому, что Луна образовалась в высокотемпературной области Солнечной системы. При этом летучие элементы находились в газообразном состоянии, чем и объясняется их отсутствие в составе лунных пород.

Формирование Луны происходило в течение первых 500 млн. лет с момента ее зарождения, и в это время ее поверхность подвергалась интенсивной бомбардировке. Под ударами крупных астероидов возникли бассейны «лунных морей». Часть лунной коры и верхней мантии, нагретые выделившимся при распаде радиоактивных элементов теплом, расплавилась, и лава вытекла в эти бассейны, образовав базальтовое основание «лунных морей». Оно со временем покрылось слоем размельченных горных пород и пылью, слагающих поверхностную почву Луны, так называемый реголит. С геологической точки зрения Луна считается сформировавшимся небесным телом; тектонические процессы в недрах, которые все еще продолжаются на Земле, здесь закончились миллионы лет назад.

После завершения полета корабля «Аполлон-17» исследованием образцов лунного грунта и анализом показаний научной аппаратуры занимались 125 научных групп и коллективов из различных стран земного шара. По состоянию на 1979 г. около 12% доставленных с поверхности Луны образцов были переданы в лаборатории, которые не входят в состав НАСА.

В период проведения регулярных полетов кораблей «Аполлон» некоторые ученые полагали, что для решения некоторых вопросов происхождения и эволюции Луны необходимо провести полное геологическое исследование ее поверхности. Объем таких исследований, по оценкам, должен быть аналогичным объему исследований, проведенных в Антарктике во время Международного геофизического года (1957-1958 гг.) и сразу после его окончания. При обычном темпе проведения таких исследований на изучение поверхности Луны потребуется около ста лет.

В настоящее время в Соединенных Штатах не планируется продолжение исследований Луны с помощью пилотируемых космических аппаратов; предполагается осуществлять запуск лишь автоматических исследовательских аппаратов.

12. Первые космические станции К. Гэтланд (Великобритания)

Американская орбитальная космическая станция «Скайлэб» была создана в 60-е годы - в период подъема энтузиазма, связанного с пилотируемыми космическими полетами. Этот энтузиазм был вызван подготовкой и успешным выполнением программы посадки человека на Луну. Специалистам НАСА будущее представлялось эрой расцвета космических исследований. Предполагалось, что эти исследования займут ведущее место среди других престижных задач в области науки и техники и что для их осуществления будут выделяться ежегодно большие финансовые средства. Были начаты серьезные конструкторские проработки больших космических станций, которые, как ожидалось, позволят создать обитаемую научную базу на Луне, а при использовании ядерной энергетической установки даже осуществить полеты человека на Марс.

Два важных события охладили этот энтузиазм. Одно из них - огромный успех программы «Аполлон». Второе - война во Вьетнаме, большие финансовые затраты на ведение которой существенно повлияли на экономику США. Орбитальная станция «Скайлэб» и космический транспортный корабль многоразового использования «Спейс Шаттл» - единственное, что осталось от первоначально намеченной после завершения программы «Аполлон» обширной программы работ в области космических исследований. Предполагалось, что полет станции «Скайлэб» даст США необходимый опыт эксплуатации большой орбитальной лаборатории, причем благодаря использованию оставшегося от разработанного в рамках программы «Аполлон» оборудования этот опыт будет приобретен ценой минимальных финансовых затрат.

Советский Союз всегда рассматривал космические орбитальные станции как основное направление развития космонавтики.

Ключевым моментом при реализации советской программы было создание и запуск космических кораблей типа «Союз», которые могли автоматически пристыковываться друг к другу при наличии или отсутствии космонавтов на их борту. Ориентация советских конструкторов еще на раннем этапе на разработку способных стыковаться автоматических космических аппаратов привела к созданию космических орбитальных станций типа «Салют», которые позволяют советским космонавтам оставаться в космосе в течение длительных периодов времени.

«Скайлэб»

Орбитальный блок космической станции «Скайлэб» был создан на базе ракеты S- 4B - третьей ступени ракеты-носителя «Сатурн-5»,- доставившей человека на Луну. Ее водородный бак был переоборудован в просторное двухэтажное помещение для экипажа из трех человек.

В нижней части станции размещен бытовой отсек с помещениями для отдыха, приготовления и приема пищи, помещением для сна и личной гигиены. Выше расположен лабораторный отсек, где астронавты могут «плавать» в условиях невесомости. Полный внутренний объем орбитальной космической станции «Скайлэб» вместе с пристыкованным к ней модифицированным основным блоком космического корабля «Аполлон» - около 330 м³ (примерно такой же объем имеет небольшой дом с двумя спальными комнатами).

Вода, пища и одежда в количестве, достаточном для всех девяти астронавтов трех запланированных на станцию «Скайлэб» экспедиций, перед запуском были запасены в специальных контейнерах.

Вода находилась в резервуарах, размещенных в верхней части станции, пища хранилась в шкафах для пищевых продуктов, холодильниках и в морозильных камерах, также размещенных в верхней части станции и в помещениях для отдыха, приготовления и приема пищи. Астронавты дышали смесью кислорода с азотом при давлении 0,35 ат, системы терморегулирования и вентиляции поддерживали внутри станции температуру 21°С. Снаружи на корпусе станции смонтированы в виде двух больших «крыльев» панели солнечных батарей, которые во время выведения станции на орбиту в сложенном состоянии прижаты к ее корпусу. С внешней стороны станция окружена тонким алюминиевым экраном цилиндрической формы, который после выведения на орбиту с помощью специальных рычагов отодвигается от поверхности станции и, находясь от нее на некотором расстоянии, служит для защиты корпуса от ударов микрометеоритов и от воздействия интенсивного солнечного излучения.

В головной части орбитального блока станции размещены отсек оборудования, шлюзовая камера и причальная конструкция, которая позволяла космическим кораблям «Аполлон» пристыковываться к станции и производить смену экипажей. На самом верху орбитальной станции размещался прибор для наблюдения за Солнцем - комплект астрономических приборов ATM (англ. Apollo Telescope Mount).

Большая космическая станция без космонавтов была выведена на орбиту двухступенчатой ракетой-носителем «Сатурн-5» со стартового комплекса Центра космических полетов им. Кеннеди 14 мая 1973 г. В начале полета казалось, что все идет нормально, и лишь после выведения станции на круговую околоземную орбиту высотой около 435 км была обнаружена серьезная неисправность на ее борту. В течение первых 63 с полета скоростным напором воздуха оторвало часть противометеоритного экрана и одну из двух панелей солнечных батарей. Хотя комплект астрономических приборов (ATM) нормально отошел от корпуса станции и занял нужное положение, раскрыв панели собственных четырех солнечных батарей, вырабатываемая электрическая мощность была существенно меньше расчетной. Кроме того, возникла угроза перегрева станции под действием мощных потоков солнечного излучения. Суммарная площадь панелей солнечных батарей станции «Скайлэб» составляла около 730 м², и на освещенных участках траектории каждая панель должна была вырабатывать 10,5 кВт электрической мощности при температуре солнечных батарей около 55°С. Часть этой энергии использовалась для зарядки никель-кадмиевых аккумуляторов, которые обеспечивают электропитание станции на теневых участках орбиты постоянным электрическим током мощностью около 4 кВт при напряжении в бортовой сети 28 В.

Из-за срыва противометеоритного экрана температура внутри станции начала повышаться, и пока специалисты решали проблему, каким образом исправить повреждения, в Центре управления полетом рассчитывали, в каком положении ориентировать в космическом пространстве станцию, чтобы, с одной стороны, она минимально перегревалась, а с другой стороны, солнечные батареи комплекта астрономических приборов смогли вырабатывать достаточное количество электроэнергии для обеспечения работы оборудования внутри станции. НАСА и ряд промышленных фирм начали срочные работы по созданию различных инструментов и теплозащитных экранов, которые должны были взять с собой на орбиту астронавты и использовать при ремонте станции.

«Скайлэб-2»

25 мая 1973 г. ровно через 11 дней после запуска орбитальной космической станции «Скайлэб» лифт доставил Чарльза Конрада (командир), Джозефа Кервина (врач-астронавт) и Поля Вейца (второй пилот) на борт корабля «Аполлон». Через 7,5 ч после старта они подлетели к орбитальной станции, совершили инспекционный облет вокруг нее и подтвердили, что одна панель солнечной батареи полностью отсутствует, а вторую заклинило куском сорванного противометеоритного экрана.

Надев скафандры для выхода в открытый космос, астронавты попытались раскрыть заклинившуюся панель солнечной батареи, для чего командир экипажа Конрад начал проводить маневры отстыкованного от орбитальной станции корабля «Аполлон» на минимально возможном расстоянии от ее поверхности, а в это время второй пилот Вейц, которого подстраховывал Кервин, высунулся из люка, держа в руках специальные закрепленные на длинной ручке ножницы. Несмотря на все героические усилия экипажа, раскрыть заклинившуюся панель им не удалось - она не двигалась.

Затем начались другие неприятности. Новые попытки пристыковаться к станции «Скайлэб» закончились неудачей. Тогда астронавты вынуждены были вновь одеть скафандры и, выйдя в космос, выяснить причину неполадок в стыковочном устройстве. Для устранения этой неисправности астронавты куском кабеля зашунтировали переключатели электродвигателей стыковочного узла. Проведя после этого стыковку, астронавты первую ночь провели на борту корабля «Аполлон». На следующий день, предварительно одев защитные дыхательные маски, на случай если из-за перегрева конструкции станции из металлических и пластиковых материалов выделились токсичные газы, астронавты осторожно проникли внутрь станции «Скайлэб». Однако условия там оказались некомфортными, но терпимыми. Одной из первых операций экипажа был вынос в космос через шлюз для научных приборов защищающего от солнечного излучения экрана типа «зонт», который они затем развернули на перегреваемой стороне станции. Это позволило несколько снизить температуру внутри отсеков. Поскольку в помещении для сна на борту станции было слишком жарко, астронавты спали внутри причальной конструкции, у которой сохранился теплозащитный экран. Стало возможным даже начать ограниченную программу экспериментов.

Затем 7 июня после тщательной подготовки Конрад и Кервин провели 3,5 ч в открытом космосе, продолжив работы по раскрытию заклинившейся панели солнечной батареи. Сначала Конрад попытался удалить оторванный от противо-метеоритного экрана кусок металла, мешающий раскрыться одному из лучей каркаса, с помощью мощных ножниц, закрепленных на длинной (7,6 м) ручке, но это успеха не принесло. Он был вынужден проползти по наружной обшивке станции поближе к месту аварии и уже там использовал ножницы. Кервин с помощью длинного фала подстраховывал его, находясь на верху орбитального блока.

Прикрепив к заклинившемуся лучу каркаса трос длиной 9 м, Конрад отодвинулся на безопасное расстояние и встал так, чтобы использовать свое плечо в качестве рычага. Каркас наконец сдвинулся, и панель солнечной батареи раскрылась, но из-за действия некомпенсированного момента сил оба космонавта отлетели от станции. Устранив снаружи станции еще ряд неисправностей, команда «космических рабочих» в приподнятом настроении вернулась внутрь станции «Скайлэб». После раскрытия панели началась зарядка восьми аккумуляторных батарей, находящихся внутри станции.

Этой дополнительной электрической мощности уже было достаточно, чтобы вернуться к первоначально задуманной программе полета. Астронавты в течение 82 ч с помощью телескопов станции «Скайлэб» наблюдали Солнце и доставили на Землю несколько коробок с отснятой с помощью комплекта астрономических приборов кинопленкой, сфотографировали 10,355 млн. кв. км земной поверхности. Медико-биологических экспериментов было выполнено даже больше, чем запланировано. Результаты проведенных исследований позволили с уверенностью в успехе ставить задачу более длительного космического полета. Астронавты вернулись на Землю 22 июня 1973 г. после завершения космической экспедиции, продолжавшейся 28 сут.

«Скайлэб-3»

Второй экипаж станции «Скайлэб» - Алан Бин (командир), Джек Лусма (второй пилот) и Оуэн Герриот (научный работник-астронавт), стартовавший с мыса Канаверал 28 июля 1973 г., выполнил штатные операции сближения и стыковки с орбитальной космической станцией «Скайлэб», где их ждала новая неприятность. В двух из четырех связок вспомогательных двигателей основного блока корабля «Аполлон» была обнаружена утечка горючего, что могло помешать благополучному возвращению астронавтов на Землю. В связи с этим непредвиденным обстоятельством НАСА немедленно стало разрабатывать план отправки на станцию «Скайлэб» в случае необходимости экспедиции спасения. На первом этапе развития пилотируемых полетов в каждой космической программе предусматривался запасной космический корабль, аналогичный тому, на котором астронавты отправляются в космос и возвращаются на Землю. Этот запасной космический корабль можно использовать для экспедиции спасения. Два астронавта могли на модифицированном основном блоке корабля «Аполлон» отправиться на станцию «Скайлэб» и забрать оттуда трех астронавтов.

Запланированная на 5 сентября экспедиция спасения, в которой должны были участвовать астронавты Вэнс Бранд и д-р Дон Линд, не состоялась, так как утечка топлива оказалась не столь опасной, как это показалось вначале.

Вторая экспедиция на станции «Скайлэб» тем временем продолжала эксперименты по биологии, космической медицине, физике Солнца, астрофизике, наблюдению Земли и технологические эксперименты. 7 августа астронавты совершили выход в открытый космос, чтобы с помощью двух штанг развернуть поверх установленного первой экспедицией теплозащитного экрана типа «зонт» новый экран типа «полог», который должен был обеспечить лучшую изоляцию корпуса станции от солнечного излучения. Они также заменили кассету с пленкой в комплекте астрономических приборов (ATM).

Позднее два астронавта опять должны были выйти в открытый космос для подключения кабеля, соединяющего блок взятых ими с собой запасных гироскопов с цифровой вычислительной машиной. Эта операция позволила исправить серьезное повреждение, которое было обнаружено в системе ориентации станции «Скайлэб». Однако все эти неполадки не помешали экипажу полностью выполнить намеченную программу полета. После 59-суточного пребывания в космосе экипаж второй экспедиции 25 сентября 1973 г. благополучно вернулся на Землю.

«Скайлэб-4»

Третья, заключительная экспедиция на станцию «Скайлэб», которая была отправлена в космос с мыса Канаверал 16 ноября 1973 г., как и предполагалось, побила все предыдущие рекорды. Астронавты Джеральд Карр (командир), д-р Эдвард Гибсон (научный работник-астронавт) и Уильям Поуг (второй пилот) на проведение важных медицинских экспериментов затратили больше времени, чем все их предшественники. Они выполнили массу физических упражнений на имевшемся на станции велоэргометре, занимались бегом на месте. Несмотря на то, что третий экипаж станции «Скайлэб» провел на ее борту гораздо больше времени (84 сут), чем предыдущие экипажи, после возвращения на Землю они находились в лучшем физическом состоянии, чем их предшественники, и гораздо быстрее адаптировались к условиям земного тяготения. В невесомости рост астронавтов увеличился примерно на 3 см, однако после возвращения на Землю он вернулся в норму. В невесомости увеличились также расстояния между позвонками позвоночника (однако в условиях земного тяготения эти расстояния восстановились) и наблюдался отток жидкости от нижних конечностей к верхним.

Во время этой экспедиции члены экипажа космической станции наблюдали и фотографировали комету Когоутека при ее движении вокруг Солнца. Они сообщили, что свечение кометы, подобно свечению пламени, содержит желтый и оранжевый цвета, но преобладает желтый цвет. Как и предыдущие экипажи, астронавты третьей экспедиции посещения посвятили немало времени наблюдениям Земли - «голубой планеты», потому что основной цвет Земли при наблюдении из космоса - голубой. Эти наблюдения проводились с целью выбора приборов для проведения съемки земной поверхности в различных условиях. Всего на борту космической станции было получено около 40 286 кадров на кино- и фотопленках, содержавших богатейшую информацию для специалистов сельского хозяйства, лесоводства, экологии, геологии, географии, метеорологии, гидрологии и океанографии.

Другим важным событием было наблюдение за солнечной вспышкой, которую обнаружил один из астронавтов, долгие часы наблюдавший солнечную корону с помощью комплекта астрономических приборов. Это был первый случай регистрации выброса протуберанца в солнечной короне с момента его зарождения с помощью мощных вынесенных в космос оптических приборов, и ученые получили возможность в мельчайших подробностях изучить происходящие при этом процессы. Было обнаружено интересное явление - преобразование энергии магнитного поля в тепловую энергию. Если бы удалось разобраться в физических процессах, протекающих при таком преобразовании энергии, то можно было бы найти способ получения дешевой энергии и на Земле. Всего астронавты третьей экспедиции на борту станции «Скайлэб» получили около 75 000 кадров и фотопластинок в рентгеновском, ультрафиолетовом и видимом диапазонах спектра. За время выполнения всей программы «Скайлэб» было получено 182 842 снимка.

Именно Солнце в конце концов явилось причиной срыва планов предотвращения неконтролируемого снижения станции в атмосфере Земли. Предполагалось, что после того, как в 1974 г. орбитальную станцию «Скайлэб» покинет последний экипаж, она продолжит движение по круговой орбите вокруг Земли до начала 1980 г. или дольше. Существовали планы запуска к орбитальной станции одного из транспортных космических кораблей многоразового использования «Спейс Шаттл» с экипажем на борту. Предполагалось, что «Спейс Шаттл» доставит к станции небольшое автоматическое устройство - робот-«телеоператор», представляющий собой дистанционно управляемый разгонный блок с собственными двигательной установкой, стыковочным узлом и системой телевизионного управления. Находящиеся на борту «Шаттла» астронавты, дистанционно управляя роботом, с информацией об излучении Солнца состыкуют его со станцией. Пристыкованный робот получит затем команду на включение его главной двигательной установки, чтобы поднять станцию «Скайлэб» на высокую, безопасную орбиту или, наоборот, чтобы сообщить импульс тяги в противоположном направлении для осуществления ее падения в Тихий океан.

Как выяснилось, однако, выполненные ранее оценки времени существования станции на орбите оказались слишком завышенными, и все надежды на операцию по ее спасению рухнули. Повышение солнечной активности в 1978-1979 гг. вызвало расширение земной атмосферы, что в сочетании с трудностями ориентации станции в пространстве в положении, при котором величина аэродинамического сопротивления минимальна, приблизило конец ее существования. В апреле 1979 г. специалисты противовоздушной обороны Северной Америки, отвечающие в США за обнаружение и слежение за всеми космическими аппаратами и спутниками на орбитах, предсказали, что станция войдет в плотные слои атмосферы Земли между 11 июня и 1 июля.

Хотя более 70% траектории движения станции «Скайлэб» проходило над поверхностью морей и океанов, ее обломки могли упасть в любую точку между 50° с. ш. и 50° ю. ш. В случае возможного падения обломков станции на иностранную территорию США объявили о готовности предоставить любую необходимую помощь такому государству. Дж. Ф. Ярдли, заместитель директора НАСА по космическим транспортным системам, сообщил, что масса находящейся на орбите космической станции составляет около 71 т, и на Землю возможно падение крупных обломков.

Когда станция входит в плотные слои атмосферы, она начинает беспорядочно кувыркаться, и из-за трения о воздух конструкция ее разогревается и разваливается на части. Область возможного падения станции, по оценкам, занимала территорию длиной около 6400 км и шириной 160 км (по 80 км в обе стороны от проекции траектории движения станции на поверхность Земли). Предполагалось, что станция может развалиться на 400-500 обломков, от небольших кусков до обломков в несколько сотен килограммов, большинство из которых будут представлять собой оплавленные куски обшивки станции.