Apollo (avaruusohjelma)

Apollo oli Yhdysvaltojen vuosina 1961–1972 toteutettu avaruusohjelma, jonka päätavoite oli tehdä miehitetty avaruuslento Kuuhun, laskeutua sinne ja palata takaisin ennen 1960-luvun loppua ja ennen Neuvostoliittoa. Tämä päämäärä saavutettiin lopulta Apollo 11 -lennolla heinäkuussa 1969. Ohjelma jatkui vielä 1970-luvun alkupuolella, mutta osa suunnitelluista jatkolennoista peruttiin.
Historia, tärkeät henkilöt ja lähtökohdat.
Saksalainen Wernher von Braun johti ohjelmaa Nasan Marshallin avaruuskeskuksesta Huntsvillestä, Alabamasta. Hänen tiimiinsä kuului muun muassa lukuisia insinöörejä, jotka olivat olleet mukana V2-ohjuksen suunnittelussa Saksassa toisen maailmansodan aikana (katso Operaatio Paperclip). Moniin teknisiin ratkaisuihin vaikutti merkittävästi Nasan aerodynaamikko Maxime Faget ja North American
-lentokonetehtaan insinöörit (tärkeimpänä Harrison Storms), jotka tekivät paljon työtä Apollo-kuuohjelman eteen.
Apollo-ohjelma onnistui lopulta tavoitteessaan, kun taas Neuvostoliiton kuuohjelma epäonnistui pahasti tarkoitukseen suunniteltujen N1-kantorakettien tuhouduttua pian lähdön jälkeen koelaukaisujen yhteydessä. Tämä oli Neuvostoliiton avaruusohjelmalle niin paha takaisku, ettei kuuohjelman olemassaoloa myönnetty julkisesti kuin vasta Neuvostoliiton kaatumisen jälkeen 1990-luvulla.
Apollo-ohjelman lennot.
Apollo-ohjelma oli kahdesta vakavasta onnettomuudesta huolimatta yksi onnistuneimmista avaruusohjelmista. Ohjelmaan kuului miehittämättömiä koelentoja, joilla kantorakettia ja avaruusaluksen eri moduuleita testattiin. Näin haluttiin varmistaa järjestelmien toimivuus ennen miehitettyjä lentoja.
Niinpä Apollo 4, Apollo 5 ja Apollo 6 olivat miehittämättömiä, Apollo 2 ja 3 -lentoja ei tehty.
Vuonna 1967 kolme astronauttia, Gus Grissom, Ed White ja Roger Chaffee menehtyivät laukaisuharjoituksen aikana Apollo 1 -kapselissa syttyneessä tulipalossa. Palo eteni nopeasti, koska aluksessa käytettiin puhdasta happea ja tavallisessa ilmassa hitaasti palavat muovit paloivat erittäin nopeasti. Palon syynä pidettiin aluksen johdotuksissa ja rakenteissa olleita virheitä. Kapselin oven avaaminen olisi kestänyt 90 sekuntia. Onnettomuus viivästytti Apollo-ohjelmaa, mutta toisaalta paransi sen turvallisuutta aluksiin tehtyjen muutosten ansiosta. Laukaisukoe sai nimen Apollo 1 vasta myöhemmin.
Apollo-ohjelman aikana tehtiin lopulta 11 miehitettyä lentoa (Apollo 7 – Apollo 17), joista kuudessa ihmisiä laskeutui Kuuhun. Miehitetyissä lennoissa edettiin alussa lento lennolta kohti varsinaista laskeutumista. Jokaisella lennolla oli edellistä kunnianhimoisempi tavoite: Apollo 7 -lennolla kokeiltiin komentoalusta Maata kiertävällä radalla ja joulukuussa 1968 Apollo 8 -lento vei ihmisen ensi kertaa Kuuta kiertävälle radalle. Valtava Saturn V -kantoraketti oli tuolloin käytössä ensimmäisen kerran miehitettynä.
Apollo 9 -lennolla kokeiltiin kuumoduulia Maata kiertävällä radalla. Apollo 10 -lennolla toukokuussa 1969 kuumoduuli ohjattiin vain 15 kilometrin etäisyydelle Kuun pinnasta. Tämä oli viimeinen koelento ennen varsinaista Kuuhun laskeutumista. Lopulta 21. heinäkuuta 1969 Apollo 11 -lennon kuumoduuli Eagle laskeutui Neil Armstrongin ja Edwin Aldrinin ohjaamana Rauhallisuuden mereen Kuun päiväntasaajan seuduille. Laskeutumisessa oli ongelmia. Alusta pinnalle ohjannut tietokone ylikuormittui telakointitutkan oltua päällä, ja tästä aiheutui hälytyksiä, joiden takia alus meni ylitse aiotun laskeutumisalueen ja alus ohjautui kohti kiviä täynnä olevaa kraatteria. Tällöin Armstrong siirtyi käsiohjaukseen ja laskeutui onnistuneesti Kuun pinnalle. Apollo 12 -lennolla harjoiteltiin tarkkaa laskeutumista kuuhun sekä haettiin osia miehittämättömästä Surveyor 3 -kuuluotaimesta. Apollo 13 -lennolla tapahtui onnettomuus, kun huoltomoduulin happisäiliö räjähti kesken lennon. Sähkönsyöttö ja hapensaanti huoltomoduulista komentomoduuliin katkesi. Kuumoduulin happi- ja sähkövaroja käyttäen miehistö säilyi hengissä ja palasi Kuun kierrettyään takaisin maahan. Kuuhun laskeutumisesta oli pakko luopua. Apollo 14 -lento laskeutui Kuuhun komentajanaan silloin 47-vuotias Alan Shepard. Apollo 15 -lennolla käytettiin ensi kertaa kuuautoa. Apollo 16 -lennolla laskeuduttiin ensi kertaa Kuun vuoristoalueelle. Apollo 17 on viimeisin toteutunut kuulento. Mukana oli myös ensimmäistä ja ainoaa kertaa tiedemies, geologi Harrison Schmitt.
Ohjelman tavoitteiden määrittely.
Yhdysvallat oli aloittanut miehitetyt avaruuslennot Mercury- ja Gemini-ohjelmillaan, mutta presidentti John F. Kennedy muutti dramaattisesti ohjelman tavoitetta kongressin yhteisistunnossa 25. toukokuuta 1961. Maata kiertävien lentojen sijaan päätettiin ennen 1960-luvun loppua viedä ihminen turvallisesti Kuuhun ja tuoda hänet takaisin.
Lennon suoritustavan valinta.
Apollo-ohjelman suunnittelijoitten oli löydettävä tapa päästä Kuuhun määräaikaan mennessä, olemassa olevan teknologian puitteissa ja pienimmällä mahdollisella riskillä. Ratkaisuksi harkittiin kolmea vaihtoehtoa: 
Suora lento (): Tässä vaihtoehdossa yksivaiheinen kuualus lentäisi ja laskeutuisi Kuuhun ja palaisi sieltä kokonaisena. Tämä vaihtoehto olisi kuitenkin vaatinut kiinteäpolttoaineisen Nova-kantoraketin kehittämistä ja käyttämistä.
Maan kiertoradalla kohtaaminen (): Tässä vaihtoehdossa olisi laukaistu kaksi Saturn V -kantorakettia, joista toinen olisi kuljettanut varsinaista kuualusta ja toinen sen polttoainetta. Alukset olisivat telakoituneet Maan kiertoradalla ja kuualus olisi tankattu lentoa varten. Tässäkin vaihtoehdossa koko alus olisi lentänyt ja laskeutunut Kuuhun.
Kuun kiertoradalla kohtaaminen (): Tässä, valituksi tulleessa John Houboltin ideoimassa vaihtoehdossa alus oli modulaarinen, koostuen Apollo komento/huoltomoduulista (CSM) ja kuumoduulista (LM), jotka telakoitiin toisiinsa pian Saturn V-kantoraketin kolmannen vaiheen moottorin TLI- eli Translunar Injection -polton jälkeen. TLI:n avulla alus kiihdytti riittävään nopeuteen irtautuakseen Maan kiertoradalta suunnatakseen kohti Kuuta. Ensimmäistä lentoa lukuun ottamatta käytetty kolmas rakettivaihe törmäytettiin Kuuhun seismisiä mittauksia varten.
Aluksen rakenne.
Apollo-avaruusalus koostui kahdesta osasta: paineistetusta komentomoduulista ja paineistamattomasta huoltomoduulista. Lisäksi aluskokonaisuuteen kuuluvaksi voidaan laskea kuumoduuli. Apollo-alukseen kuului elossapitojärjestelmä, joka riitti kolmihenkiselle miehistölle. Miehistö matkasi Kuuhun ja takaisin Maahan komentomoduulilla, johon kuului Maan ilmakehään laskeutumista varten lämpökilpi. Huoltomoduuliin kuului muiden ohjausjärjestelmien lisäksi SPS-moottori, jolla alus asetettiin Kuun kiertoradalle ja laukaistiin takaisin kohti Maata.
Kolmivaiheisella Saturn V -raketilla avaruuteen laukaistu alus lähetettiin kohti Kuuta raketin kolmannen vaiheen S-IVB:n toisella poltolla nk. TSI:lla. Jonkin aikaa tämän jälkeen Apollo-alus irrotettiin rakettivaiheesta, käännettiin ympäri ja telakoitiin kiinni kuumoduuliin. Tämän jälkeen Apollo-kuumoduuli -yhdistelmä irtaantui kokonaan rakettivaiheesta. Yhdistelmä asetettiin Kuun kiertoradelle huoltomoduulin SPS-rakettimoottorilla. Kiertoradalla kaksi miehistön jäsenistä siirtyi kuumoduuliin, irrottautui Apollo-aluksesta ja laskeutui Kuuhun pehmeästi käyttäen kuumoduulin omaa rakettimoottoria. Myös kuumoduuli oli kaksiosainen. Laskeutumisessa käytetty osa toimi laukaisualustana ja jäi Kuun pinnalle, kun miehistö nousi takaisin kiertoradalle sen yläosalla. Kiertoradalla kuumoduulin yläosa telakoitiin ensin Apollo-alukseen ja pudotettiin sitten lopulta Kuuhun. SPS-moottorilla Apollo-alus laukaistiin sitten kohti Maata. Huoltomoduuli irrotettiin juuri ennen ilmakehään saapumista komentomoduulista, jolla miehistö sitten laskeutui Tyyneenmereen lämpökilven ja laskuvarjojen hidastamana.
Kantoraketit.
Apollo-ohjelmassa käytettiin neljää erilaista kantorakettia:
Miehitetyillä lennoilla käytettiin Saturn IB ja V -kantoraketteja.
Lennot.
"Marshall Space Flight Center", joka suunnitteli Saturn-raketit, käytti lennoista nimeä "Saturn-Apollo" (SA) kun taas Kennedy Space Center kutsui niitä "Apollo-Saturn" (AS) -lennoiksi. Tästä syystä miehittämättömien Saturn I -lentojen tunnus oli tyyppiä "SA-(numero)" ja miehittämättömien Saturn IB -lentojen "AS-(numero)".