В ракету дважды ударила молния. Почему Apollo 12 всё равно долетел до Луны?

14 ноября 1969 года ракета Saturn V подняла над Флоридой корабль Apollo 12 с тремя астронавтами. Через 36,5 секунды в него ударила молния. Ещё через пятнадцать с половиной секунд произошёл второй разряд. В кабине загорелись предупреждения, а на экранах в Хьюстоне появились значения, которые плохо сочетались друг с другом. До Луны оставалось почти четыре дня пути, но судьба экспедиции решалась уже над стартовой площадкой.

Историю часто пересказывают так: молодой диспетчер вспомнил нужный переключатель и спас полёт. Это правда лишь отчасти. Переключатель действительно оказался важен, однако за короткой командой стояли устройство корабля, отдельная система управления ракетой и работа нескольких людей. Разобравшись в них, понимаешь, почему два удара молнии не стали концом миссии.

Ракета сама помогла молнии найти дорогу

Утро было дождливым, над космодромом висела облачность. При этом отсутствие ярких вспышек прямо над площадкой ещё не означало, что электрическое поле безопасно. Для разряда нужны не только накопленные заряды, но и условия, при которых воздух между ними перестаёт быть хорошим изолятором.

Длинная проводящая ракета и её выхлоп изменили эти условия. Горячий факел с ионизированными частицами помог создать путь для электрического разряда. Поэтому говорить, будто Saturn V просто не повезло оказаться под случайной молнией, неточно: запуск мог спровоцировать разряд в облачном электрическом поле. В первом эпизоде проводящий путь протянулся через ракету и её след к земле.

Это важное отличие от привычной картинки грозы. Опасность не обязательно выглядит как готовая молния, к которой приближается летательный аппарат. Иногда сам аппарат помогает ей возникнуть. После происшествия NASA подробно исследовало условия запуска и электрические эффекты, а правила оценки грозовой опасности стали строже.

Что именно перестало работать

Первый разряд вызвал серьёзное нарушение электропитания. Три топливных элемента, вырабатывавшие электричество для корабля, оказались отключены от основных шин. Питание подхватили аккумуляторы, но напряжение изменилось. Приборы начали сообщать сразу о множестве неполадок, и экипажу было трудно понять, какие из них реальны, а какие возникли из-за общего сбоя.

Второй разряд затронул навигационную систему корабля. Но ракета продолжала подниматься по расчётной траектории. Здесь нет противоречия: управление Saturn V обеспечивал отдельный приборный блок ракеты-носителя. Сбой в командном и служебном модулях не означал автоматической потери управления всей связкой.

Разделение систем дало людям время. Если бы одновременно разрушилась ракета или исчезла возможность управлять её полётом, задача выглядела бы совсем иначе. В этом случае центр управления прежде всего должен был выяснить, что происходит с кораблём и можно ли продолжать подъём. Для такого решения требовались достоверные данные, а именно с ними возникла проблема.

Почему показания превратились в бессмыслицу

Датчик не отправляет диспетчеру готовую аккуратную цифру. Его электрический сигнал нужно обработать: привести к нужному диапазону, усилить, подготовить для передачи. На Apollo за часть этой работы отвечала Signal Conditioning Electronics, сокращённо SCE, электроника подготовки сигналов.

Когда питание вышло за нормальные условия, эта система перестала корректно выполнять свою задачу. Представьте весы с исправным чувствительным элементом, но неисправным электронным блоком: число на экране уже не позволяет уверенно судить о массе предмета. Пример условный, однако он показывает главное. Странное показание может означать как реальную аварию измеряемой системы, так и проблему в цепочке измерения.

Диспетчеру Джону Аарону, отвечавшему за электрические и связанные с ними системы, сочетание ошибочных значений показалось знакомым. Ранее он видел похожую картину во время наземных испытаний и разобрался в её причине. Теперь опыт позволил ему выдвинуть конкретную гипотезу вместо попытки устранять десятки предупреждений по отдельности.

Что означала команда SCE to AUX

Аарон предложил переключить SCE на вспомогательный режим AUX. Этот режим позволял электронике работать при более низком напряжении. Команду передали экипажу, и Алан Бин нашёл нужный переключатель. После переключения нормальная телеметрия вернулась.

Это не был общий аварийный рубильник, который «перезапустил ракету». Переключатель не отменил удар молнии, не починил автоматически все повреждения и не принял решение лететь к Луне. Он восстановил важнейшую возможность: снова получать осмысленные сведения о состоянии корабля. Благодаря им можно было действовать дальше, а не вслепую.

Экипаж восстановил подключение топливных элементов. Подъём продолжился, и Apollo 12 вышел на околоземную орбиту. На этом драматичный эпизод не закончился: впереди была проверка, выдержали ли оборудование и системы воздействие разрядов. Резервирование спасает ситуацию только тогда, когда люди знают, какие функции действительно сохранились.

Почему полёт не прервали сразу

У экипажа существовала возможность аварийного прекращения полёта. Но множество горящих предупреждений само по себе ещё не объясняло, какая именно процедура нужна. Ракета летела нормально, поэтому у специалистов оставалась короткая возможность разобраться в источнике странных данных. Командир Пит Конрад не стал заменять диагностику мгновенной реакцией на каждый сигнал.

Решение продолжать также не принималось одним диспетчером. Аарон распознал характерный отказ, связь с экипажем обеспечили другие специалисты, Бин выполнил переключение, экипаж и центр управления проверили результат. В популярном пересказе эта цепочка легко сжимается до истории об одном гении. В действительности её сила заключалась в том, что знание одного человека могло быстро превратиться в согласованное действие всей команды.

На орбите восстановили и проверили навигацию и другие системы. Лишь после оценки состояния корабля экспедиции разрешили выполнить разгон к Луне. Сам факт успешного выхода на орбиту ещё не доказывал, что безопасно отправляться в многодневное путешествие далеко от Земли.

Миссия, которая закончилась точной посадкой

19 ноября Конрад и Бин посадили лунный модуль Intrepid рядом с автоматическим аппаратом Surveyor 3. Тот находился на Луне с 1967 года. Астронавты смогли дойти до него, осмотреть и снять части оборудования для возвращения на Землю. Это была демонстрация точности посадки, которой и хотели добиться после Apollo 11.

Экипаж вернулся 24 ноября. Apollo 12 остался второй экспедицией, высадившей людей на Луне, и одновременно одним из самых наглядных примеров того, зачем нужны испытания, резервные режимы и внимательное отношение к необычным отказам.

Самое интересное в этой истории не то, что у космического корабля нашёлся спасительный переключатель. Такие переключатели бесполезны, если никто не понимает, когда ими пользоваться. Наблюдение, сделанное задолго до старта, оказалось полезнее эффектного решения, придуманного в последнюю секунду.

Источники

• NASA: ход миссии и архивные фотографии запуска и Surveyor 3.
• NASA: два удара молнии и переключение SCE.
• NASA: техническая сводка миссии.
• NASA: Analysis of Apollo 12 Lightning Incident.
• Apollo Flight Journal: технический разбор и расшифровка переговоров.