Apollon (vaisseau spatial) -Apollo (spacecraft)

Pile complète d'engins spatiaux Apollo : système d'évacuation de lancement, module de commande, module de service , module lunaire et adaptateur d'engin spatial-LM
Le CSM d'Apollo 17 vu en orbite lunaire depuis l'étage de remontée du module lunaire

Le vaisseau spatial Apollo était composé de trois parties conçues pour accomplir l' objectif du programme américain Apollo d'atterrir des astronautes sur la Lune d'ici la fin des années 1960 et de les ramener en toute sécurité sur Terre . Le vaisseau spatial consomptible (à usage unique) se composait d'un module combiné de commande et de service (CSM) et d'un module lunaire Apollo (LM). Deux composants supplémentaires ont complété la pile d'engins spatiaux pour l'assemblage de véhicules spatiaux : un adaptateur d'engin spatial-LM (SLA) conçu pour protéger le LM de la contrainte aérodynamique du lancement et pour connecter le CSM au lanceur Saturn et un système d'évacuation de lancement(LES) pour transporter l'équipage du module de commande en toute sécurité loin du lanceur en cas d'urgence de lancement.

La conception était basée sur l' approche du rendez-vous en orbite lunaire : deux engins spatiaux amarrés ont été envoyés sur la Lune et sont entrés en orbite lunaire. Pendant que le LM se séparait et atterrissait, le CSM restait en orbite. Après l'excursion lunaire, les deux engins se sont rencontrés et se sont amarrés en orbite lunaire, et le CSM a ramené l'équipage sur Terre. Le module de commande était la seule partie du véhicule spatial qui est revenue avec l'équipage à la surface de la Terre.

Le LES a été largué lors du lancement après avoir atteint le point où il n'était plus nécessaire, et le SLA est resté attaché à l'étage supérieur du lanceur. Deux CSM sans équipage, un LM sans équipage et un CSM avec équipage ont été transportés dans l'espace par des lanceurs Saturn IB pour des missions Apollo en orbite terrestre basse. Les plus grands Saturn V ont lancé deux CSM sans équipage lors de vols d'essai en orbite terrestre haute, le CSM lors d'une mission lunaire avec équipage, le vaisseau spatial complet lors d'une mission en orbite terrestre basse avec équipage et huit missions lunaires avec équipage. Après la conclusion du programme Apollo, quatre CSM ont été lancés sur les IB de Saturne pour trois missions orbitales terrestres Skylab et le projet d'essai Apollo-Soyouz .

Module de commande et de service

La majeure partie du vaisseau spatial Apollo était un véhicule à trois hommes conçu pour le vol orbital terrestre, translunaire et lunaire, et le retour sur Terre. Il s'agissait d'un module de commande soutenu par un module de service , construit par North American Aviation (plus tard North American Rockwell ).

Module de commande (CM)

Module de commande Apollo et sa position au-dessus de Saturn V

Le module de commande était le centre de contrôle du vaisseau spatial Apollo et les quartiers d'habitation des trois membres d'équipage. Il contenait la cabine principale pressurisée de l'équipage, les divans de l'équipage, le panneau de commande et d'instruments, le système principal de guidage, de navigation et de contrôle , les systèmes de communication, le système de contrôle de l'environnement, les batteries, l'écran thermique , le système de contrôle de réaction pour assurer le contrôle d'attitude , la trappe d'amarrage avant, la trappe latérale. , cinq fenêtres et un système de récupération de parachute. C'est la seule partie du véhicule spatial Apollo/Saturn qui est revenue intacte sur Terre.

Module de service (MS)

Module de service Apollo

Le module de service n'était pas pressurisé et contenait un moteur de propulsion de service principal et un propulseur hypergolique pour entrer et sortir de l'orbite lunaire, un système de contrôle de réaction pour fournir un contrôle d'attitude et une capacité de translation , des piles à combustible avec des réactifs hydrogène et oxygène, des radiateurs pour évacuer la chaleur résiduelle dans l'espace, et une antenne à gain élevé . L'oxygène était également utilisé pour la respiration et les piles à combustible produisaient de l'eau pour la boisson et le contrôle de l'environnement. Sur Apollo 15, 16 et 17, il transportait également un ensemble d'instruments scientifiques, avec une caméra de cartographie et un petit sous-satellite pour étudier la Lune.

Une grande partie du module de service était occupée par le propulseur et le moteur-fusée principal. Capable de plusieurs redémarrages, ce moteur a placé le vaisseau spatial Apollo dans et hors de l'orbite lunaire, et a été utilisé pour les corrections à mi-parcours entre la Terre et la Lune.

Le module de service est resté attaché au module de commande tout au long de la mission. Il a été largué juste avant sa rentrée dans l'atmosphère terrestre.

Module Lunaire (LM)

Le module lunaire Apollo était un véhicule séparé conçu pour atterrir sur la Lune et revenir en orbite lunaire, et était le premier véritable "vaisseau spatial" puisqu'il volait uniquement dans le vide de l'espace. Il se composait d'un étage de descente et d'un étage de montée . Il a fourni des systèmes de survie pour deux astronautes pendant quatre à cinq jours lors des missions Apollo 15, 16 et 17. Le vaisseau spatial a été conçu et fabriqué par la Grumman Aircraft Company .

L'étage de descente contenait le train d'atterrissage, l'antenne radar d'atterrissage, le système de propulsion de descente et le carburant pour atterrir sur la Lune. Il disposait également de plusieurs compartiments de chargement utilisés pour transporter, entre autres : les Apollo Lunar Surface Experiment Packages ALSEP , le transporteur d'équipement modulaire (MET) (un chariot d'équipement tiré à la main utilisé sur Apollo 14 ), le Lunar Rover ( Apollo 15 , 16 et 17 ), une caméra de télévision de surface, des outils de surface et des boîtes de collecte d'échantillons lunaires.

L'étage d'ascension contenait la cabine de l'équipage, les tableaux de bord, la trappe aérienne/port d'amarrage, la trappe avant, les systèmes de guidage optique et électronique , le système de contrôle de réaction, les antennes radar et de communication, le moteur de fusée d'ascension et le propulseur pour retourner en orbite lunaire et rendez -vous avec l'Apollo . Modules de commande et de service.

Adaptateur de module spatial-lunaire (SLA)

Adaptateur vaisseau spatial Apollo vers LM

L'adaptateur vaisseau spatial-LM (SLA), construit par North American Aviation (Rockwell), était une structure conique en aluminium qui reliait le module de service à l'étage de fusée Saturn S-IVB . Il a également protégé le LM, la tuyère du moteur du système de propulsion de service et l'ombilical du véhicule de lancement au module de service pendant le lancement et l'ascension dans l'atmosphère.

Le SLA était composé de quatre panneaux fixes de 7 pieds de haut (2,1 m) boulonnés à l' unité d'instruments au-dessus de la scène S-IVB , qui étaient reliés par des charnières à quatre panneaux de 21 pieds de haut (6,4 m) qui s'ouvraient du haut semblable à des pétales de fleurs.

Le SLA était fabriqué à partir d'un matériau en nid d'abeille en aluminium de 1,7 pouce d'épaisseur (43 mm). L'extérieur du SLA était recouvert d'une fine couche (0,03 à 0,2 pouces ou 0,76 à 5,08 millimètres) de liège et peint en blanc pour minimiser les contraintes thermiques lors du lancement et de l'ascension.

Le module de service était boulonné à une bride au sommet des panneaux plus longs, et l'alimentation des pièces pyrotechniques à redondance multiple SLA était fournie par un ombilical. Parce qu'un échec à se séparer de l' étage S-IVB pourrait laisser l'équipage bloqué en orbite, le système de séparation utilisait plusieurs voies de signal, plusieurs détonateurs et plusieurs charges explosives où la détonation d'une charge en déclencherait une autre même si le détonateur sur cette charge n'a pas fonctionné.

L'un des panneaux SLA d' Apollo 7 ne s'est pas complètement ouvert aux 45° prévus.
Transposition de CSM, amarrage et extraction de LM
Les panneaux d'adaptation tombent du LM lorsque le CSM se retourne
Les panneaux d'adaptation sont largués et le CSM est tourné à 180 degrés
Le CSM éloigne le LM du troisième étage de Saturn 5
Le CSM s'arrime au LM et l'éloigne du troisième étage de Saturn V.

Une fois dans l'espace, les astronautes ont appuyé sur le bouton "CSM/LV Sep" du panneau de commande pour séparer le CSM du lanceur. Un cordon détonant a été allumé autour de la bride entre le SM et le SLA, et le long des joints entre les quatre panneaux SLA, libérant le SM et faisant sauter les connexions entre les panneaux. Des propulseurs pyrotechniques à double redondance à l'extrémité inférieure des panneaux SLA ont ensuite tiré pour les faire pivoter autour des charnières à 30–60 degrés par seconde.

Apollo 7 ne transportait pas de module lunaire. Un raidisseur structurel est utilisé pour fournir une rigidité suffisante du SLA.

Sur tous les vols d' Apollo 7 , les panneaux SLA sont restés articulés au S-IVB et ouverts à un angle de 45 degrés, comme initialement conçu. Mais alors que l'équipage d'Apollo 7 pratiquait le rendez-vous avec le S-IVB / SLA contenant une cible d'amarrage factice, un panneau ne s'est pas ouvert à 45 degrés, ce qui soulève des inquiétudes quant à la possibilité d'une collision entre le vaisseau spatial et les panneaux SLA lors de l'amarrage et de l'extraction. du LM dans une mission lunaire. Cela a conduit à une refonte utilisant un système de libération de charnière à ressort qui a libéré les panneaux à un angle de 45 degrés et les a éloignés du S-IVB à une vitesse d'environ 8 km/h (5,0 mph), les mettant en sécurité. distance au moment où les astronautes ont éloigné le CSM, l'ont fait pivoter de 180 degrés et sont revenus pour l'amarrage.

Le LM était connecté au SLA en quatre points autour des panneaux inférieurs. Après que les astronautes aient amarré le CSM au LM, ils ont fait exploser des charges pour séparer ces connexions et une guillotine a sectionné l' ombilical reliant le LM à l' instrument . Après le tir des charges, des ressorts éloignèrent le LM du S-IVB et les astronautes furent libres de poursuivre leur voyage vers la Lune.

Caractéristiques

  • Hauteur : 28 pi (8,5 m)
  • Diamètre de l'apex : 12 pi 10 po (3,91 m) Extrémité du module de service
  • Diamètre de la base : 21 pi 8 po (6,60 m) Extrémité S-IVB
  • Poids : 4 050 lb (1 840 kg)
  • Volume : 6 700 pi3 (190 m 3 ), 4 900 pi3 (140 m 3 ) utilisable

Lancer le système d'évacuation (LES)

Test d'abandon du tampon (2), montrant le moteur de pas et le moteur d'échappement de lancement en fonctionnement

Le système d'évacuation de lancement Apollo (LES) a été construit par la Lockheed Propulsion Company . Son but était d'interrompre la mission en éloignant le CM (la cabine de l'équipage) du lanceur en cas d'urgence, comme un feu de pad avant le lancement, une panne de guidage ou une panne du lanceur susceptible de conduire à une explosion imminente.

Le LES comprenait trois fils qui descendaient à l'extérieur du lanceur. Si les signaux de deux des fils étaient perdus, le LES s'activerait automatiquement. Alternativement, le commandant pouvait activer le système manuellement à l'aide de l'une des deux poignées de contrôleur de traduction, qui étaient commutées sur un mode d'abandon spécial pour le lancement. Lorsqu'il était activé, le LES tirait une fusée d'évacuation à combustible solide et ouvrait un système canard pour éloigner le CM d'un lanceur en difficulté. Le LES serait alors largué et le CM atterrirait avec son système de récupération du parachute .

Si l'urgence se produisait sur la rampe de lancement, le LES soulèverait le CM à une hauteur suffisante pour permettre aux parachutes de récupération de se déployer en toute sécurité avant d'entrer en contact avec le sol.

En l'absence d'urgence, le LES était régulièrement largué environ 20 ou 30 secondes après l'allumage du deuxième étage du lanceur, à l'aide d'un moteur-fusée à combustible solide séparé fabriqué par la Thiokol Chemical Company . Les modes d'abandon après ce point seraient accomplis sans la LES. Le LES a été transporté mais jamais utilisé sur quatre vols Apollo sans équipage et quinze vols avec équipage Apollo, Skylab et Apollo-Soyuz Test Project .

Composants majeurs

Composants du système d'évacuation de lancement Apollo
Cône de nez et Q-ball
Le cône de nez du LES contenait un réseau de 8 tubes de Pitot mesurant la pression dans une structure connue sous le nom de "Q-ball". Ces capteurs étaient reliés aux calculateurs de guidage des lanceurs CM et Saturn, permettant de calculer la pression dynamique (q) en vol atmosphérique ainsi que l' angle d'attaque en cas d'abandon.
Couverture Q-ball
Un couvercle en polystyrène, retiré quelques secondes avant le lancement, protégeait les tubes de Pitot d'être obstrués par des débris. Le couvercle était divisé en deux verticalement et maintenu par un élastique de 2 pouces (51 mm). Une lame de rasoir était positionnée derrière l'élastique, pincée entre les moitiés du couvercle. Un câble métallique était connecté au haut et au bas de la lame de rasoir et aux deux moitiés du couvercle. Le câble a été acheminé à travers une poulie sur la grue à tête marteau au sommet de la tour ombilicale de lancement (LUT) jusqu'à un tube sur le côté droit du niveau de 360 ​​​​pieds (110 m) de la LUT. Le câble était relié à un poids cylindrique à l'intérieur d'un tube. Le poids reposait sur un levier commandé par une électrovanne pneumatique. Lorsque la vanne a été actionnée depuis le Launch Control Center (LCC), la pression pneumatique de 600 PSI GN2 (azote gazeux) a fait pivoter le levier vers le bas, permettant au poids de tomber dans le tube. Le poids tombant a tiré le câble, qui a tiré la lame coupant l'élastique, et le câble a éloigné les moitiés du couvercle du lanceur. La suringénierie apparente de ce système de sécurité était due au fait que le système d'évacuation de lancement, qui dépendait des données du Q-ball, était armé 5 minutes avant le lancement, de sorte que la rétraction du couvercle du Q-ball était une partie vitale d'un interruption possible du pad.
Assemblage canard et moteur de pas
Ceux-ci ont fonctionné en combinaison pour diriger le CM hors d'un chemin droit et sur le côté en cas d'urgence. Cela dirigerait le CM hors de la trajectoire de vol d'un lanceur qui explose. Cela ordonnerait également au CM d'atterrir sur le côté de tout feu de rampe de lancement et non au milieu de celui-ci.
Lancer le moteur d'évacuation
Le principal moteur-fusée à combustible solide à l' intérieur d'un long tube, avec quatre tuyères d'échappement montées sous un carénage conique. Cela éloignerait rapidement le CM d'une urgence de lancement.
Moteur de largage de tour
Un moteur à combustible solide plus petit avec deux buses d'échappement, monté dans le tube, au-dessus du moteur d'échappement. Cela a largué l'ensemble du système d'évacuation de lancement après qu'il n'était plus nécessaire, quelque temps après l'allumage du deuxième étage.
Lancer la tour d'évasion
Une structure en treillis de tubes qui fixait le carénage du moteur d'échappement au CM.
Housse de protection Boost
Une structure conique creuse en fibre de verre protégeant le compartiment parachute du CM et fournissant une couverture aérodynamique lisse sur le tunnel d'amarrage et la sonde. Après que l'érosion des fenêtres du pilote due à l'échappement du moteur d'échappement a été découverte lors des premiers essais en vol du LES, une couverture de protection arrière entourant toute la surface supérieure du CM a été ajoutée.

Caractéristiques

  • Longueur moins BPC : 32 pi 6 po (9,92 m)
  • Longueur avec BPC : 39 pi 5 po (12,02 m)
  • Diamètre : 0,66 m (2 pi 2 po)
  • Masse totale : 9 200 livres (4 200 kg)
  • Poussée , 36 000 pieds : 147 000 livres-force (650 kN)
  • Poussée maximale : 200 000 livres-force (890 kN)
  • Temps de combustion : 4,0 secondes

Abandonner les tests

Emplacements actuels des engins spatiaux

La disposition de tous les modules de commande et de tous les modules de service non pilotés est répertoriée dans Apollo command and service module#CSMs made . (Tous les modules de service volés ont brûlé dans l'atmosphère terrestre à la fin des missions.)

La disposition de tous les modules lunaires est répertoriée dans Apollo Lunar Module#Modules lunaires produits .

Références

Liens externes