Här återfinns en beskrivning av Apollo-farkosterna, de olika delarna och hur
de tillsammans användes under Apollo-färderna.
Apollo-farkosterna
Apollo-systemet bestod av ett antal farkoster som samverkade för att man skulle kunna
genomföra månlandningarna. De viktigaste delarna var kommando- och servicemodulerna
samt månlandaren. Jag har även skrivit ett stycke om de bärraketer som användes
under Apollo-programmet.
Redan innan människan hade börjat färdas i rymden så hade raketpionjärer funderat på
hur en månlandning skulle kunna genomföras. Det fanns flera alternativ. Enklast (om
man hade en tillräckligt stor raket) var att åka direkt från jorden till månen med en
mycket stor raket. Hela den farkost som färdats till månen landade på månen, och hela
farkosten flög sedan tillbaka.
Denna raket skulle som nämnts bli mycket stor. Flera av de som räknade på vad det
skulle innebära kom fram till att raketen skulle bli orimligt stor. Det fanns dock
flera alternativ till att använda en jättelik raket för att skjuta upp en farkost
som åkte till månen, landade, och sedan åkte tillbaka.
Inte skjuta upp allt på en gång
Det första alternativet handlade om att inte skjuta upp allt från jorden i en enda
jättelik uppskjutning, utan att skjuta upp delar i flera (eller till och med många)
uppskjutningar. Dessa delar skulle sedan sammanfogas i rymden, i det enklaste fallet
genom dockning, i de mer komplexa fallen genom att astronauter ute i rymden byggde
samman delar. Om jag minns rätt så föreslog Wernher von Braun att en månfarkost
kunde fogas samman i rymden av delar som sänts upp i femton(!) separata uppskjutningar.
Att astronauter skulle agera byggnadsarbetare ute i rymden var dock inte så tilltalande.
Dels var det riskfyllt för astronauterna, dels skulle den sammanfogade farkosten
inte kunna testas tillräckligt för att försäkra sig om att inget fel begåtts vid
sammanfogandet.
Man beslutade sig därför att inte utföra avancerade konstruktionsarbeten i rymden.
Något man däremot kunde tänka sig var att koppla samman farkoster genom dockning.
Detta planerades även att tillämpas tidigt i Apollo-programmet. Under en period
trodde man att månlandaren skulle bli klar för bemannade tester innan Saturn V-raketen
blev klar. Då var planen att skjuta upp två Saturn IB-raketer, en bemannad med
kommando- och servicemodulen, och en obemannad med månlandaren. Man skulle därefter
docka i rymden för att genomföra bemannade tester av månlandaren. Genom att Saturn V
blev klar innan månlandaren blev klar, så genomfördes aldrig någon sådan färd med
två Saturn IB-raketer.
Inte landa hela farkosten på månen
Om man landar på månen med hela farkosten som man åkt med till månen, så krävs mycket
bränsle, både för en mjuklandning, och sedan för att lyfta farkosten från månens yta igen.
Detta bränsle måste medföras
under färden, först skall det lyftas upp i rymden från jorden, sedan lyftas från
omloppsbana kring jorden till en bana till månen.
Om man istället landar bara en liten del, en månlandare, på månen, så minskar man
bränslebehovet. Om den större delen av farkosten förblir i omloppsbana kring månen,
så behövs inget bränsle för att lyfta denna del från månens yta.
Baksidan med detta alternativ är att man tvingas att göra rendezvous och dockningar
i omloppsbana kring månen. Riskerna blir alltså större att något kan gå fel. Trots allt
var bränslebesparingarna så stora att man i Apollo-programmet valde alternativet med
en månlandare. Som nämnts på
sidan om Apollo-programmet kom dock detta beslut så
sent att servicemodulens motor dimensionerats för att landa hela kommando- och
servicemodulen på månen och sedan lyfta därifrån.
Valet av en separat månlandare gjorde att det blev väldigt viktigt att man
blev riktigt bra på navigering och dockningar, så att risken för att något skulle gå fel
i dessa moment kunde hållas låg.
Av denna anledning övade man i Gemini-prorammet särskilt
på navigering och dockningar.
Inte lyfta med hela farkosten från månen
Snarlikt det flerstegtänkande man har när man bygger stora raketer, att man kan
göra sig av med onödig vikt i form av stora motorer och tomma bränsletankar så snart de
inte längre behövs, så kan man tänka på ett liknande sätt när det gäller att landa på
månen och lyfta därifrån.
Det går åt en hel del bränsle att landa på månen. Man skulle kunna lyfta från
månen med en mindre motor och mindre bränsletankar, om man lämnade kvar på månen de
delar som inte längre behövdes.
Precis så byggde man månlandaren. Den hade en undre landningsdel som blev kvar på
månytan, och en övre del som lyfte från månytan. Även när man tidigare trodde att hela
kommando- och servicemodulen skulle landa på månen, så var tanken att man skulle ha
en undre del som lämnades kvar på månytan.
Kommandomodul och servicemodul
Huvudfarkosten i Apollo var den sammansatta kommando- och servicemodulen (CSM)
(bilden till vänster visar Apollo 15).
Kommandomodulen var den konformade främre delen där tryckkabinen med astronauterna
fanns, och var den modul som man landade med igen på jorden. Kommandomodulen hade en
kraftig värmesköld i sin botten för att kunna klara ett återinträde i atmosfären. På
bilden är kommandomodulen den konformade silverfärgade delen nere till höger.
Servicemodulen var cylinderformad (grå på bilden), och hade den stora
motorn som främst användes först för att kunna
lägga sig i omloppsbana kring månen och senare för att kunna ta sig ur omloppsbanan runt
månen och styra färden åter mot jorden.
Servicemodulen försörjde även kommandomodulen med elektricitet, vatten och syre.
Kommando- och servicemodulerna satt ihop ända till kort före återinträdet i
jordatmosfären. Då kopplades de isär, och kommandomodulen var den som landade på
jorden. Servicemodulen återinträdde även den i jordatmosfären, men brann upp vid
återinträdet.
Gemini-farkosterna hade varit uppbyggda på ett liknande sätt. En servicedel
försörjde kapseln under rymdfärden, och inför återinträdet kopplades servicedelen bort.
Apollos kommandomodul var helt beroende av servicemodulen. Kommandomodulens egna
förråd av el, syre och vatten var bara dimensionerade för den allra sista delen av
färden, i princip bara för själva återinträdet.
Det fanns flera versioner av kommando- och servicemodulerna. Den första versionen
av kommandomodulen, vilken kallades "Block I", hade ingen dockningsmekanism, eftersom
modulen designades innan man visste att man skulle ha en månlandare att docka med.
Den andra versionen av kommandomodulen, "Block II", var en utvecklad version och den
hade en dockningsmekanism. Dockningsmekanismen syns på bilden i kommandomodulens spets.
Efter Apollo 1-branden ändrades dessutom kommandomodulen på många punkter.
Denna ändrade Block II-version var grundmodellen för de kommandomoduler
som användes på alla de bemannade månfärderna.
Servicemodulen genomgick även den flera förändringar. Efter Apollo 13-explosionen
ändrade man flera saker för att öka tillförlitligheten vid eventuella framtida
liknande situationer, se
sidan om Apollo 13 för mer om
vad som ändrades.
För färderna med Apollo-kapslar efter månfärderna, d.v.s. för Skylab-färderna och
Apollo-Sojuz-färden, så använde man kommando- och servicemoduler där man bantat bort
sådant som inte krävdes för färder i omloppsbana kring jorden, exv. stora bränsletankar
som endast krävdes för månfärder.
Månlandare
Som beskrivits ovan hade man kommit fram till att man skulle ha en separat månlandare,
och att man skulle lämna den undre delen kvar på månytan. Man designade en månlandare efter
detta, den kallades helt enkelt för Lunar Module (LM). Ursprungligen hade den kallats
Lunar Excursion Module och förkortats "LEM", men man strök "Excursion" och
förkortningen blev LM, men förkortningen fortsatte att uttalas "lem". Bilden till
vänster visar Apollo 11:s månlandare på månytan.
När man hade beslutat sig för att såväl kommando- och servicemodul som månlandare
skulle sändas upp i rymden med en och samma Saturn V-raket, så fick man strikta
viktkrav att hålla sig inom för att raketen skulle orka lyfta alltsammans på en gång.
Detta gjorde att månlandaren byggdes för att på alla sätt som gick hålla vikten nere.
En sak som alla astronauter som flög med månlandaren märkte var att månlandaren
var trång. Minsta möjliga vikt innebar minsta möjliga volym. När
astronauterna förberedde sig för månpromenader och tog på sig sin utrustning, så
var det inte många centimeters marginaler. Detsamma gällde den lucka där
astronauterna tog sig ut och in till och från månytan, det krävdes en del akrobatik
samt vägledning från den andre astronauten för att ta sig genom luckans öppning utan att
fastna.
En egenhet för att spara vikt och plats var att det inte fanns några säten i
månlandaren. Astronauterna stod upp och flög månlandaren. Eftersom månens
tyngdkraft är 1/6 av den på jorden, så var det inte tröttande för astronauterna att
stå och flyga. Däremot var de fastspända i golvet med remmar när de flög månlandaren,
för att de inte skulle sväva iväg från kontrollerna när de flög.
Som nämnts på sidan om Apollo 15 så
byggdes månlandaren om betydligt mellan de tidiga månfärderna, och de senare. Den
nya månlandaren skulle klara tre dygns vistelse på månytan istället för ett och ett
halvt dygn, och den skulle bära med sig en månbil. Den nya månlandaren kallades
Extended Lunar Module, ELM. ELM flög första gången med Apollo 15.
Bärraketer
Som nämnts på sidan om månlandarprojekten, så kom man
fram till att man behövde två bärraketer: dels den stora som skulle kunna lyfta allt
som behövdes för en månlandning i ett enda lyft (detta blev Saturn V), dels en mindre
raket som kunde användas för utprovningar av delsystem i omloppsbana kring jorden
(detta blev Saturn I och sedan Saturn IB):
Saturn I
Saturn I var den första bärraketen för Apollo. Första steget (S-I) hade satts ihop som
ett kluster av komponenter från existerande Redstone- och Jupiter-raketer. Det andra
steget kallades S-IV därför att det var det fjärde i en serie av raketsteg där inte alla
steg användes till alla raketdesigner.
Saturn I kunde lyfta 9 ton till omloppsbana kring jorden. När designen av Apollo-farkosterna
fortskred så stod det snart klart att Saturn I inte var tillräcklig, därför utvecklade
man Saturn IB.
Saturn I sköts upp totalt tio gånger. De fem sista av dessa hade prototyper för
Apollo-kapslar med sig, och dessa färder kallades AS-101 till AS-105, där "AS" står
för Apollo-Saturn.
Saturn IB
Saturn IB var en vidareutveckling av Saturn I. Saturn I:s första steg, S-I, utvecklades
och blev S-IB. Saturn I:s andra steg, S-IV, utvecklades och blev S-IVB. S-IVB användes även
som tredje steg i Saturn V. När man behöver skilja de två S-IVB-typerna åt så används en
sifferkod så att S-IVB-steg för Saturn IB kallas S-IVB-200, och S-IVB-steg för Saturn V
kallas S-IVB-500. Denna sifferkod motsvarar att Saturn IB-raketer fick ett serienummer
med start på 201, medan Saturn V-raketer fick ett nummer
med start på 501. Se sidan om Apollo-numrering
för mer om hur farkoster och rymdfärder numrerades i Apollo-programmet.
Saturn IB kunde lyfta 21 ton till omloppsbana kring jorden. En fulltankad Apollo kommando-
och servicemodul vägde 29 ton, tom vägde den 12 ton.
Saturn IB kunde alltså endast
lyfta en delvis tankad kommando- och servicemodul. Månlandaren vägde 15 ton som
fulltankad i sitt grundutförande, så Saturn IB kunde lyfta en fulltankad månlandare.
Saturn IB blev Apollo-programmets bärraket för tester i omloppsbana kring jorden,
de färder som kallades AS-201, AS-202, AS-203, Apollo 5 och Apollo 7. Dessutom
användes Saturn IB för senare färder i Apollo Applications Program, d.v.s. de tre
bemannade färder som gick till Skylab, samt för
Apollo-Sojuz-färden.
Saturn V
Jämfört med Saturn IB var Saturn V en jätteraket. Saturn V var byggd för att kunna
lyfta allt som behövdes för en månlandning i ett enda lyft. De två första stegen
i Saturn V-raketen var helt nykonstruerade: det första steget S-IC och det
andra steget S-II.
Det tredje steget, S-IVB, var i princip samma steg som andra steget i Saturn IB-raketen.
Detta förenklade sammankopplingen mellan Apollo-kapseln och Saturn-raketen: steget
närmast Apollo-kapseln såg likadant ut oavsett om bärraketen var en Saturn IB eller
en Saturn V.
Det enda stora som skiljde de två versionerna S-IVB-200 (för Saturn IB) och S-IVB-500 (för
Saturn V) åt, var att S-IVB-500 byggdes för att kunna återstartas. En del av S-IVB-500:s
bränsle behövdes för att få upp farkosten i omloppsbana. Resten av bränslet behövdes
senare för att kunna sända farkosten mot månen, och då behövde steget kunna återstartas.
Saturn V kunde lyfta hela 140 ton till omloppsbana kring jorden, och nästan 50 ton
kunde sändas i en bana till månen. En enda Saturn V-raket kunde alltså lyfta nästan
sju gånger så mycket som en Saturn IB-raket.
Förutom i Apollo-programmet användes Saturn V även för att skjuta upp rymdstationen
Skylab.
Huvudfarkosten i Apollo var den sammansatta kommando- och servicemodulen (CSM)
(bilden till vänster visar Apollo 15).
Som beskrivits ovan hade man kommit fram till att man skulle ha en separat månlandare,
och att man skulle lämna den undre delen kvar på månytan. Man designade en månlandare efter
detta, den kallades helt enkelt för Lunar Module (LM). Ursprungligen hade den kallats
Lunar Excursion Module och förkortats "LEM", men man strök "Excursion" och
förkortningen blev LM, men förkortningen fortsatte att uttalas "lem". Bilden till
vänster visar Apollo 11:s månlandare på månytan.
