Zdjęcie w tle: NASA

Program Apollo, realizowany w latach 1961-1972, stanowił zwieńczenie zaciętego wyścigu kosmicznego między Związkiem Sowieckim a USA. Jego nazwa pochodzi z mitologii greckiej – bóg Apollo był patronem sztuki i piękna. Jest to dotychczas najdroższy projekt NASA – spełnienie celu Kennedy’iego wyniosło szacunkowo 178 miliardów dolarów (wg wartości dolara na 2022 rok).

NASA

Loga wszystkich załogowych misji programu Apollo.

Założenie przedsięwzięcia miało więcej związku z udowodnieniem potęgi USA, pokonaniem Sowietów i podbudowaniem morali społeczeństwa niżeli z nauką. Dopiero ostatnie misje, kiedy to zainteresowanie publiki kosmosem podupadło, skupiały się przede wszystkim na zdobywaniu wiedzy i badaniach; w tych poprzednich nauka była sprawą podrzędną. Aż 11 z 12 astronautów, którzy stanęli na powierzchni Księżyca, byli pilotami wojskowymi. Tylko jeden, Harrison Schmitt, był naukowcem – geologiem.

Saturn na Księżyc

Historia serii rakiet Saturn ma swój początek w 1957 roku, kiedy to Wernher von Braun ze swoim teamem wpadł na pomysł, by stworzyć rakietę klasy ciężkiej. Jej pierwszy stopień miał się składać z ośmiu kadłubów pocisku balistycznego Redstone zamocowanych do stopnia rakiety Jupiter znajdującego się w środku. Paliwem użytym w takiej rakiecie miały być nafta w stopniu pierwszym oraz ciekły wodór w drugim. Tak powstała koncepcja trzystopniowej rakiety Saturn I. Służyła do wynoszenia na orbitę okołoziemską statków Apollo oraz satelit naukowych Pegasus.

NASA

Pierwszy start rakiety Saturn I, 27 października 1961.

Saturn IB była poprawioną wersją Saturna I. Ulepszono m.in. silniki H-1, dzięki czemu stały się lżejsze, tym samym poprawiając ciąg rakiety. Dodano również silniki pozwalające na manewry orbitalne. W przeciwieństwie do poprzedniczki, ta rakieta była lepiej przystosowana do misji załogowych i rosnących wymagań programu Apollo. Przede wszystkim wynosiła statki Apollo na orbitę okołoziemską, a także ładunki w ramach misji Apollo-Soyuz oraz na stację Skylab. Wszystkie jej starty zakończyły się sukcesem.

NASA

Trzy rakiety: Saturn I, Saturn IB i Saturn V oraz ich silniki.

Saturn V to największa z rakiet należących do rodziny Saturn i zarazem jedna z najpotężniejszych na świecie. Miała niemal 111 m wysokości i 10 m szerokości. Na dole pierwszego z trzech stopni umieszczone zostało pięć silników F1, których całkowity ciąg wynosił 34 MN. Użyto mieszanki paliwowej składającej się z ciekłego tlenu i wysoce zrafinowanej nafty. W pozostałych dwóch członach paliwem był wodór, co pozwoliło na uzyskanie wysokiego impulsu właściwego. Impuls właściwy to czas w sekundach, w jakim silnik spali ciężar równy jego sile ciągu i jest istotnym parametrem opisującym wydajność rakiety.

NASA

Pierwsza rakieta Saturn V, przed misją Apollo 4.

Apollo 1, czyli pierwsza tragedia

Sukcesy po prostu nas uśpiły. – kongresman Olin Teague

27 stycznia 1967 roku podczas ćwiczeń do pierwszego lotu załogowego Apollo w kabinie pojawił się pożar, w wyniku którego zmarli wszyscy trzej obecni tam astronauci. Choć był to test o nazwie AS-204, z szacunku do zmarłych ochrzczono go mianem Apollo 1.

NASA

Portret astronauty Apollo 1 Gusa Grissoma (1964).

Przyczyną pożaru było prawdopodobnie okablowanie, które było wrażliwe na uszkodzenia. Dodatkowo, kapsuła wypełniona była w 100% czystym tlenem, co przyspieszyło rozprzestrzenianie się ognia. Choć personel z zewnątrz próbował swoich sił, by otworzyć kapsułę w tak krótkim czasie jak tylko się da, szybkość otwierania kapsuły była ograniczona licznymi zabezpieczeniami i skomplikowaną konstrukcją. Dużą przeszkodę stanowił również fakt, że właz otwierał się do wewnątrz, a nie na zewnątrz.

Po wydarzeniu Apollo 1 NASA straciła pewność w swą niezawodność. Szefowie, personel jak i publika zrozumieli, że podróże kosmiczne są wysoce ryzykowne, a do zdobycia Srebrnego Globu potrzeba jeszcze wiele wysiłku. Agencja zaimplementowała niezbędne zmiany, takie jak stosowanie wyłącznie kapsuł otwieranych na zewnątrz czy zmiana składu gazów w środku statku.

Seria misji bezzałogowych

Po tragedii NASA chciała się upewnić, że nowa rakieta i jej systemy są bezpieczne. Dlatego też zdecydowano się wysłać trzy misje bezzałogowe przed rozpoczęciem oczekiwanych załogowych lotów.

Apollo 4 była pierwszą misją testową rakiety Saturn V. Jej cele obejmowały: przetestowanie ogólnej integralności i stabilności konstrukcji, kompatybilności kapsuły i rakiety, próba trwałości osłony termicznej oraz sprawdzenie wszelakich systemów. Lot uznano za sukces.

Do misji Apollo 5 użyto rakiety Saturn IB. Dlaczego nie Saturna V? W misji tej nie chodziło o przetestowanie rakiety, a modułu księżycowego LM. Zamierzano ocenić jego strukturę, sprawdzić działanie systemów napędzania oraz przetestować ogólne osiągi na orbicie. Poza drobnymi problemami misja należała do udanych.

Głównym celem misji Apollo 6 było przetestowanie manewru wejścia na wysoce eliptyczną orbitę umożliwiającą wysłanie statku na Księżyc. Wkrótce po tym manewrze moduł serwisowy SM miał odpalić silnik, by zwolnić konstrukcję i pokierować statkiem na Ziemię.

Założenia misji częściowo się udały, choć z trudem. Dwie minuty po starcie pojawiły się pierwsze komplikacje, tzw. efekt pogo. Rakieta została poddana pionowym oscylacjom, które byłyby niekomfortowe dla załogi, gdyby siedziała na czubku rakiety. Podczas zapłonu silników drugiego stopnia aż dwa z pięciu przedwcześnie się wyłączyły. Pozostałe trzy musiały działać dłużej, by zrekompensować za stracony ciąg. Silniki trzeciego stopnia i silnik LM również były włączone przez więcej czasu, co spowodowało straty paliwa i niemożliwość przestrzegania wszystkich wytycznych misji.

NASA

Zdjęcie obszaru Dallas-Fort Worth wykonane przez Apollo 6 (po lewej). Moduł dowodzenia Apollo 6 wkrótce po wodowaniu i wkrótce ma zostać podniesiony na pokład USS Okinawa (w środku) oraz wystawiony w Fernbank Science Center w Atlancie (po prawej).

Pechowa siódemka

Nienaruszalnym warunkiem lotu załogi na Księżyc był, cytując George’a Lowa, administratora NASA – „bardzo dobry, jeśli nie doskonały” rezultat misji Apollo 7. Gdy rakieta Saturn IB wystartowała w kierunku orbity okołoziemskiej, wszystkie systemy pracowały poprawnie. Co innego było z załogą – już czternaście godzin po starcie Cunningham zgłosił, że Schirra z powodu przeziębienia odczuwa poważny ból głowy. Wkrótce dwaj pozostali członkowie załogi się zarazili, co bardzo negatywnie wpłynęło na nastrój astronautów i przełożyło się na niesubordynację, która przerodziła się w bunt. Według protokołu, przed powrotem na Ziemię załoga ze względów bezpieczeństwa musiała założyć skafandry ciśnieniowe i hełmy. Dowódca misji, Shirra, wraz z załogą odmówił włożenia hełmu. Uważał, że zatkane po przeziębieniu uszy astronautów nie wytrzymałyby zmiany ciśnienia. Z powodu nieposłuszeństwa wobec kontroli lotów cała trójka musiała słono zapłacić – żaden z nich już nigdy nie poleciał w kosmos.

NASA

Załoga Apollo 7: Walter Schirra, Walter Cunningham i Donn Eisele podczas ćwiczeń procedury wychodzenia z wody, 5 sierpnia 1968 r.

Wschód Ziemi

Apollo 8 była jedną z najbardziej przełomowych misji w historii astronautyki. Początkowo planowano, by w ramach tej misji polecieć jeszcze raz na orbitę okołoziemską, jednak ze względu na presję czasu oraz odpowiednie przygotowanie do misji wokół Księżyca plany te zaniechano. Poza tym do szefostwa NASA dochodziły pogłoski o sowieckim projekcie N1 i planowanym przelocie Sowietów w pobliżu Srebrnego Globu.

Istotnym aspektem misji było uzyskanie bezcennego materiału – zdjęć powierzchni Księżyca. Pomogło to zmapować naszego naturalnego satelitę i wyznaczyć odpowiednie miejsce do przeprowadzenia lądowania. Inną ważną kwestią wymagającą dokładniejszego zbadania były różnice w gęstości Księżyca. Te skupiska masy mogły w zauważalny sposób wpłynąć na przyciąganie grawitacyjne, a każde takie zakłócenie mogło mieć diametralny wpływ na moduł księżycowy z ograniczonym zapasem paliwa.

Misja, śmiała i odważna, zawierała wiele nowych, wcześniej nietestowanych elementów. Przede wszystkim astronauci poruszali się w ogromnie odległe miejsce z równie niebotyczną prędkością wynoszącą około 40 000 km/h, albo 32 Machy. Gdy Borman z załogą był na orbicie okołoksiężycowej, za każdym razem gdy moduł księżycowy zbliżał się do ciemnej strony naszego naturalnego satelity, przez 36 minut załoga nie miała łączności radiowej z kontrolą naziemną. Były to krytyczne momenty misji – w razie zagrożenia astronauci musieliby poradzić sobie sami.

Start odbył się 21 grudnia 1968 roku, więc trójka śmiałków spędziła Wigilię i Święta Bożego Narodzenia na orbicie okołoksiężycowej. 24 grudnia wszyscy członkowie załogi po kolei czytali pierwsze wersety z Księgi Rodzaju, co było transmitowane w ogólnokrajowej telewizji.

Kolejną, historyczną chwilą było wykonanie słynnego zdjęcia wschodu Ziemi znad horyzontu Księżyca. Earthrise była jedną z najczęściej reprodukowanych i znanych fotografii XX wieku – to ona zmieniła sposób, w jaki postrzegamy naszą planetę. Zachwycony Anders, fotograf tak opisał widok naszej planety:

Dolecieliśmy aż do Księżyca, a naszym najważniejszym odkryciem okazała się Ziemia.

NASA

Ikoniczne zdjęcie ukazujące Ziemię wyłaniającą się znad spartańskiej powierzchni Księżyca, 24 grudnia 1968.

Próba generalna

Gdy planowano kolejne misje: Apollo 9, Apollo 10, Apollo 11 i dalsze, nie wiedziano dokładnie, której z nich przypadnie lądowanie na Księżycu. Wszystko zależało od stopnia progresu i poczucia gotowości administracji i inżynierów.

Apollo 9 był pierwszym testem modułu księżycowego LM w kosmosie. Dowódca załogi, Jim McDivitt, oddalił się od modułu dowodzenia/serwisowego i następnie powrócił, pomyślnie dokując. Poza tym przeprowadzono spacer kosmiczny jako ćwiczenie awaryjnego przejścia z jednego modułu do drugiego. Całość przebiegła celująco.

Przed misją Apollo 10 zastanawiano się, czy nie przeprowadzić próbnego lądowania, jednak szybko zrezygnowano z tego pomysłu. Na tym etapie było jeszcze zbyt wiele niewiadomych wymagających rozpracowania. W trakcie tego lotu, jak w poprzednim, również skupiano się na testowaniu LM, tylko tym razem astronauci zeszli za jego pomocą na wysokość zaledwie 14 km względem powierzchni. Astronauci wykonali mnóstwo zdjęć Morza Spokoju, tj. planowanego miejsca lądowania. Podczas lotu LM pojawiły się problemy – moduł zaczął się obracać, jednak uprzednio przygotowana załoga z zimną krwią stawiła czoła problemowi.

Wielki skok dla ludzkości

Zarówno Neil [Armstrong], jak i Buzz [Aldrin] nie tylko byli najbardziej odpowiednimi ludźmi do tego zadania; wręcz biła od nich pewność siebie. – Albert Jackson, instruktor z obsługi symulatora modułu księżycowego

W ciągu kilku miesięcy poprzedzających lot Neil Armstrong, Buzz Aldrin oraz Michael Collins intensywnie trenowali – często nawet po kilkanaście godzin dziennie. Choć byli kompetentnymi ludźmi o podobnym doświadczeniu, niewiele ze sobą rozmawiali – każdy z nich miał inny charakter. Mimo to świetnie razem współpracowali, zarówno podczas treningów jak i misji.

NASA

Załoga Apollo 11: Neil Armstrong, Michael Collins oraz Edwin „Buzz” Aldrin.

16 lipca 1969 z przylądka Canaveral wystartowała rakieta Saturn V i rozpędzając się od 0 do 40 000 km/h, weszła na trajektorię w kierunku Srebrnego Globu. Dla załogi sam lot w kierunku Księżyca był całkiem monotonny. Na ziemi natomiast zaniepokojone żony członków załogi musiały udzielać licznych wywiadów, a personel NASA martwił się sowiecką misją Łuną 15, która to znalazła się na orbicie wokoło Księżyca, a jej ładunek był nieznany. Ulgę przyniosła sowiecka depesza, która poinformowała o danych dotyczących trajektorii lotu sondy. Był to pierwszy raz, kiedy Sowieci ujawnili swoim zimnowojennym przeciwnikom szczegóły dotyczące misji jeszcze w czasie jej trwania.

Na poprawne lądowanie na powierzchni Księżyca pozwolił komputer pokładowy. Ważył około 30 kg, miał 32 KB pamięci i 4KB RAM. Ta niewielka pamięć wystarczała do uporania się z powierzonymi zadaniami, takich jak: pomiar zmian prędkości czy korygowanie kursu.

Gdy Aldrin i Armstrong rozpoczęli fazę zniżania, wszystko szło gładko. Eagle, czyli moduł księżycowy, nie był pojazdem, którym sterowało się w prosty sposób, jednak doświadczony Armstrong, spędziwszy wiele godzin latając LM na Ziemi, radził sobie wyśmienicie. Pierwsze problemy pojawiły się wraz z komunikatem 1202, który pojawił się na ekranie komputera. Kod ten oznaczał, że komputer jest przeładowany danymi. Naziemna kontrola lotów przekazała astronautom, by się nie przejmowali.

Potem pojawił się kolejny, niebagatelny problem. Wybranym przez komputer pokładowy miejscem był skraj krateru z głazami wielkości samochodów wokoło. Armstrong przejął manualną kontrolę nad lądowaniem – postanowił sam znaleźć odpowiednie miejsce do lądowania. Musiał wyrobić się w 12 minut, bo na tyle czasu starczyło paliwa. Wkrótce zostało tylko 60 sekund do ewentualnego lądowania – w tym momencie podczas symulacji statek zawsze już wylądował bądź rozbił się. Na szczęście powierzchnia Księżyca zaczęła być odpowiednio gładka, by móc bezpiecznie wylądować. Tętno Armstronga sięgało 150 uderzeń na minutę, jednak astronauta działał z zimną krwią.

Tu Baza Spokoju. Orzeł wylądował.

Astronauci przez kilka godzin przygotowywali się do spaceru księżycowego. 20 lipca 1969 roku Neil Armstrong został pierwszym człowiekiem na Księżycu. Szacuje się, że transmisję z tego wydarzenia oglądało 650 milionów ludzi. Wypowiedziawszy słynne słowa To mały krok dla człowieka, ale wielki skok dla ludzkości, na zawsze pozostawił swoje piętno w historii.

NASA

Buzz Aldrin obok amerykańskiej flagi, 20 lipca 1969.

Dwukrotne uderzenie pioruna

14 listopada 1969 roku, 36 sekund po starcie rakieta Saturn V doznała uderzenia piorunem. To sprawiło, że wszystkie ogniwa paliwowe przestały zasilać kapsułę – zastąpiły je akumulatory. Zakłócona została także tzw. elektronika kondycjonowania sygnału (SCE). Sprawiło to, że personel z kontroli lotów otrzymywał zniekształcone dane.

Kolejne uderzenie, w 52. sekundzie po starcie, spowodowało, że platforma naprowadzania w module dowodzenia straciła swoje odniesienie. Na szczęście na tym etapie lotu to system naprowadzania Saturn V, a nie kapsuły, odpowiadał za kontrolę trajektorii lotu.

Pod koniec 2. minuty lotu jeden z kontrolerów nakazał załodze zresetować SCE, co naprawiło zaistniałe problemy i tym samym przesyłanie danych do kontrolerów znów zaczęło mieć sens. Wkrótce ponownie podłączono ogniwa paliwowe do statku i załoga mogła bezpiecznie kontynuować lot.

NASA

Klatka z filmu przedstawiająca pierwsze uderzenie pioruna.

Pete Conrad i Alan Bean wykonali dwa księżycowe spacery w ciągu dwóch dni, podczas których zebrali próbki regolitu. Po raz pierwszy rozlokowano paczkę księżycowych eksperymentów (ASLEP). Służyła do badań drgań sejsmicznych, pola magnetycznego, a także wiatru słonecznego. Szacowano, że ASLEP będzie działał przez rok, ale ostatecznie wysyłał dane na Ziemię aż osiem razy dłużej.

Houston, mamy problem

Krytyczna sytuacja pojawiła się w trakcie misji Apollo 13. 11 kwietnia 1970 roku Jim Lovell, Fred Haise oraz Jack Swigert poleciała na Księżyc. Niestety, z powodu wycieku tlenu ze zbiornika trójka śmiałków nie miała szansy na nim wylądować. Po odkryciu usterki wyłączono wszystkie niepotrzebne systemy, by starczyło im tlenu do powrotu na Ziemię. Gdy cały świat obserwował przebieg misji, astronauci musieli mierzyć się z poważnymi problemami. Z powodu zbyt wysokiego stężenia dwutlenku węgla musieli wykonać filtr zbierający ten gaz, by się nim nie zatruć. Części dostępne na statku były znacznie ograniczone, jednak inżynierowie na Ziemi znaleźli sposób na wykonanie działającego urządzenia i odpowiednio poinstruowali załogę.

NASA

Prezydent Richard Nixon wygłaszający przemówienie przed wręczeniem członkom załogi Apollo 13 prestiżowego Medalu Wolności, 19 kwietnia 1970.

Wkrótce załoga szczęśliwie wróciła na Ziemię. Astronauci byli wyziębieni i chorzy, lecz – co istotne – żywi. Historia ta wzmocniła świadomość o niebezpieczeństwach czychających w kosmosie.

Shepard znów w kosmosie

31 stycznia 1971 roku trzyosobowa załoga, w której składzie był pierwszy Amerykanin w kosmosie, wyruszyła w księżycową podróż. Celami misji, prócz tych powielających się z Apollo 12, były: fotografia kosmicznych zjawisk i badanie właściwości odbijających powierzchni Księżyca.

Lądowanie na Srebrnym Globie zostało wykonane z wyjątkową precyzją – Antares, czyli moduł księżycowy, wylądował zaledwie 27 m od zaplanowanego miejsca. Na Księżycu astronauci wykonali dwa spacery, a Shepard, przeszedłwszy 2743 metry, ustanowił nowy rekord dystansu przebytego na powierzchni naszego naturalnego satelity.

Pierwsze łaziki księżycowe

Apollo 15 była pierwszą misją programu Apollo, podczas której możliwe było pozostanie na powierzchni Księżyca na dłużej. Pojazdy księżycowe, umożliwiając większą mobilność, pozwoliły na zebranie większej ilości regolitu z różnych lokalizacji, a zmodyfikowany moduł księżycowy pozwolił na zebranie większej ilości masy z powrotem na Ziemię.

NASA

Dowódca Apollo 15 David Scott podczas jazdy pojazdem księżycowym.

Innym głównym celem misji było wysłanie satelity na orbitę okołoksiężycową. Miał on badać wariacje grawitacyjne Księżyca, rozkład cząsteczek w próżni wokół, a także badanie interakcji pola magnetycznego Księżyca z tym Ziemi.

Podczas trzech spacerów kosmicznych, astronauci spędzili rekordowe 18 godzin i 37 minut i przejechali 28 kilometrów. Po raz pierwszy wydobyto próbkę z głębokości 3 metrów.

Innym wyjątkowym debiutem był pierwszy spacer Alfreda Wordena w tzw. głębokim kosmosie. Oznacza to, że jako pierwszy człowiek opuścił statek kosmiczny i wyszedł w kosmiczną próżnię, nie będąc jednocześnie na orbicie okołoziemskiej. Wyszedłwszy z modułu dowodzenia, wspiął się do tylnej części modułu serwisowego i wyjął kasety z filmami i zdjęciami z misji.

Pierwszy naukowiec na Księżycu

Po misji Apollo 16, w której dalej badano Księżyc i zbierano próbki, przyszła kolej na lot zwieńczający program Apollo. To właśnie w tej misji na Księżycu stopę postawił naukowiec – geolog. Jak dotąd, astronautami mogli zostać wyłącznie piloci wojskowi. Powodami były m.in. ich doświadczenie w lataniu, przystosowanie do przebywania w ciasnych przestrzeniach, odporność na przeciążenia oraz umiejętność podejmowania szybkich decyzji przy wysokiej dawce stresu.

NASA

Dwaj astronauci (od lewej) : Eugene A. Cernan oraz Ronald E. Evans.

W czasie misji zebrano aż 110 kg próbek – to niemal 1/3 wszystkich próbek zebranych podczas całego programu Apollo. Była to również najdłuższa misja – trwała ona 301 godzin 51 minut i 59 sekund, z czego na powierzchni Księżyca, w LM bądź na EVA, spędzono około trzy doby.

Program Apollo przeszedł do historii jako ogromny sukces. Przez wielu pierwsze lądowanie na Księżycu uważane jest za największe osiągnięcie w dziejach ludzkości. Pomimo wielkiej doniosłości i sukcesu, od ponad 50 lat ludzka stopa nie stanęła na Księżycu, co wkrótce ma zmienić program Artemis. Planuje się, że na Księżycu powstanie baza-laboratorium, która pozwoli poznać ludzkości wciąż nieodkryte tajemnice Srebrnego Globu.

Korekta – Szymon Ryszkowski