Utente:Adert/SandBox3
Il programma Apollo è stato un programma spaziale intrapreso dalla NASA, condotto tra gli anni 1961-1972, il cui obbiettivo era quello di portare l'uomo sulla Luna.
Il traguardo fu raggiunto grazie alla missione Apollo 11 nel 1969. Il programma continuò fino all'inizio degli anni settanta con ulteriori missini finalizzate all'esplorazione scientifica del suolo lunare. Fino ad oggi non c'è stata nessun'altra missione umana sulla superficie lunare.
Il programma fu voluto dal presidente John Kennedy, in risposta ai successi del programma spaziale sovietico, e di cui ne annuciò le basi in un famoso discorso il 25 maggio 1961.
Motivazioni e lancio del programma
Contesto storico
Nel corso degli anni 50 del novecento, tra le due superpotenze, gli Stati Uniti e l'Unione Sovietica, era in pieno svolgimento la cosidetta guerra fredda. Questa si concretizzava in interventi militari indiretti (guerra di Corea) e ad una corsa ad armamenti sempre più efficienti ed in partcolar modo allo sviluppo di missili intercontinentali capaci di trasportare testate nucleari sul territorio nazionale avversario. Il primo successo in questo campo si ha avuto con il razzo R-7 Semyorka dell'Unione Sovietica, lanciato per la prima volta nel 1956. Gli Stati Uniti si adoperarono allora per cercare di colmare questo divario nel campo missilistico, impiegando grandi risorse umane e economiche. I primi successi americani arrivarono con i razzi Redstone e Atlas[1]
La corsa allo spazio
Parallelamente agli sviluppi militari, l'Unione Sovietica colse anche i primi grandi successi nell'esplorazione dello spazio. E' infatti del 4 ottobre 1957 la messa in orbita del primo satellite artificiale della storia: lo Sputnik 1. Gli americani dovettero aspettare il 1 febbraio 1958 lanciare in orbita l'Explorer 1. Per rispondere al meglio ai successi sovietici, il presidente Dwight D. Eisenhower, fonda, il 29 Luglio 1958, una agenzia spaziale civile: la NASA; nello stesso anno inizia il programma Mercury. La corsa allo spazio ha inizio.
Il 12 aprile 1961 l'Unione Sovietica sorprende il mondo, mandando in orbita il primo uomo: il cosmonauta Jurij Alekseevič Gagarin. Dopo il volo di Gagarin con la Vostok 1, i russi continuano a mietere successi: nel 1964 mandano nello spazio 3 cosmonauti (a bordo della Voskhod 1) e nel 1965 realizzano la prima attività extraveicolare (Voskhod 2).
Nel frattempo gli statunitensi iniziano ad avvicinarsi alle prestazioni sovietiche, grazie ai primi successi della missioni Mercury. Ma sarà grazie al successo del programma Apollo che gli americani potranno aggiudicarsi questa corsa allo spazio.
Annuncio del programma
Il programma Apollo fu il secondo progetto di lanci spaziali umani intrapreso dagli Stati Uniti, benché i relativi voli seguissero sia il primo programma (Mercury) che il terzo (Gemini). L'Apollo originalmente è stato concepito in ritardo dalla amministrazione Eisenhower come un seguito al programma Mercury per le missioni avanzate terra-orbitali. È stato completamente riconvertito verso l'obiettivo risoluto di allunaggio dal presidente John F. Kennedy con il suo annuncio ad una sessione speciale del Congresso il 25 maggio del 1961:
«…credo che questo paese debba impegnarsi a realizzare l'obiettivo, prima che finisca questo decennio, di far atterrare un uomo sulla Luna e farlo tornare sano e salvo sulla Terra. Non c'è mai stato nessun progetto spaziale più impressionante per l'umanità, o più importante per l'esplorazione dello spazio; e nessuno è stato così difficile e costoso da realizzare…»
Nel suo discorso che diede inizio all'Apollo, Kennedy dichiarò che nessun altro programma avrebbe avuto un effetto così grande sulle mire a lungo raggio del programma spaziale americano. Il progetto fu studiato, naturalmente, sia dalla NASA che dalle altre principali aziende partecipanti. La "serie di estensioni dell'Apollo", chiamata successivamente "programma di applicazioni dell'Apollo", propose almeno 10 voli. Molti di questi avrebbero usato lo spazio occupato dal modulo lunare nel Saturn per il trasporto di apparecchiatura scientifica.
È stato progettato per utilizzare il Saturn IB e per portare il CSM in una varietà di orbite terrestri basse per missioni di non più di 45 giorni. Alcune missioni prevedevano l'aggancio di due CSM per il trasferimento di rifornimenti. Il Saturn V sarebbe stato necessario per portare il CSM in orbita polare e perfino in orbita quasi geostazionaria come quella del Syncom 3. Il Syncom 3 fu il primo satellite per comunicazioni arrivato a così grande distanza dalla Terra. Fu utilizzato perché era abbastanza piccolo per trasportarlo e, una volta tornato sulla Terra, fu studiato per capire le conseguenze delle radiazioni sui suoi componenti elettronici.
Ma nulla di tutto ciò fu effettivamente fatto. Il progetto del Apollo Telescope Mount, basato sul LM e destinato a voli con il CSM su razzi Saturn IB, fu successivamente utilizzato come componente dello Skylab. Questo è risultato essere l'unico sviluppo del programma di applicazioni dell'Apollo. A differenza della navicella sovietica Sojuz, che fu riutilizzata per tutto il XX secolo e che originariamente era stata progettata per entrare in orbita lunare, tutte le apparecchiature dell'Apollo non vennero più riutilizzate.
Sviluppo del programma
Scelta del tipo di missione
Essendosi posti come obiettivo la Luna, i pianificatori della missione Apollo hanno dovuto affrontare il difficile compito imposto da Kennedy cercando di minimizzare il rischio per la vita umana considerando il livello tecnologico dell'epoca e le abilità dell'astronauta.
Vennero considerate tre diverse strade:
- Ascesa diretta: Prevedeva un lancio diretto verso la Luna. Ciò avrebbe richiesto un razzo Nova molto più potente di quelli dell'epoca. Secondo questo progetto l'intera navicella sarebbe atterrata sulla Luna e poi sarebbe ripartita verso la Terra.
- Rendez-vous in orbita terrestre: La seconda, nota come EOR (Earth orbit rendezvous), avrebbe richiesto il lancio di due razzi Saturn V, uno contenente la navicella, l'altro destinato interamente al propellente. La navicella sarebbe entrata in orbita e poi rifornita del propellente che le avrebbe permesso di raggiungere la Luna e tornare indietro. Anche in questo caso sarebbe atterrata l'intera navicella.
- Rendez-vous in orbita lunare: Fu il piano che venne realmente usato, fu ideato da John Houbolt ed è chiamato tecnicamente LOR (Lunar orbit rendezvous). La navicella era composta da due moduli: il CSM (modulo di comando-servizio) e LM (modulo lunare) o anche LEM (Lunar Excursion Module, il suo nome iniziale). Il CSM era costituito da una capsula per la sopravvivenza dei tre astronauti munita di scudo termico per il rientro nell'atmosfera terrestre (modulo di comando) e dalla parte elettronica e di sostentamento energetico per il modulo di comando, cosiddetta modulo di servizio. L'LM, una volta separato dal CSM, doveva garantire la sopravvivenza ai due astronauti che sarebbero scesi sulla superficie lunare.
Il modulo lunare doveva svolgere una funzione di ascesa e di discesa sul suolo lunare. Terminata questa fase avrebbe dovuto agganciarsi con il CSM, in orbita lunare, per il ritorno sulla Terra. Questo piano presentava il vantaggio che l'LM, dopo essersi staccato dal CSM, era molto leggero, quindi più manovrabile. Inoltre sarebbe stato possibile utilizzare un solo razzo Saturn V. Nonostante questo, quando la scelta definitiva ricadde sul LOR, non tutti i tecnici erano concordi, specialmente per le difficoltà che presentavano i numerosi agganci e sganci che avrebbero dovuto fare i moduli.
Per imparare le tecniche di atterraggio sulla Luna, gli astronauti si sono esercitati nel veicolo di atterraggio lunare di ricerca (Lunar Landing Research Vehicle, LLRV), un velivolo che ha simulato il modulo lunare sulla Terra.
Un cambio di scala
Il 5 maggio 1961, pochi giorni prima dell'avvio del programma Apollo, l'astronauta Alan Shepard compie il primo volo spaziale degli Stati Uniti (missione Mercury-Redstone 3). In realtà si tratta solo di un volo suborbitale. Il razzo utilizzato non è in grado di mandare in orbita una nave spaziale di un peso maggiore di una tonellata. Per realizzare il programma lunare è necessario mettere in orbita bassa almeno 120 tonellate. Questo può far capire quale sia il cambiamento di scala che viene richeisto ai progettisti della NASA che dovranno sviluppare delle potenze, del razzo vettore, mai raggiunte fino ad allora. Sarà necessario l'introduzione di nuove tecnologie, tra cui l'utilizzo dell'idrogeno liquido come combustibile.
Il personale del programma spaziale civile crescerà in proporzione. Tra il 1960 e il 1963, il numero di dipendenti della NASA passa da 10.000 a 36-000. Ad accogliere il nuovo personale e per le adeguate attrezzature dedicate al programma Luna, la NASA ha istituito tre nuovi centri interamente dedicati al programma Apollo:
- Il Manned Spacecraft Center (MSC), costruito nel 1962 vicino a Houston, in Texas, è dedicata alla progettazione e alla verifica del veicolo spaziale (CSM e LM), alla formazione degli astronauti e al monitoraggio e gestione del volo. Tra i servizi presenti: il centro di controllo missione, simulatori di volo ed attrezzature destinate a simulare le condizioni nello spazio. Il centro era diretto da Robert Gilruth, un ex ingegnere presso la NACA, che svolse un ruolo di primo piano per l'attività di volo spaziale. Questa struttura era già presente per il programma Gemini. Nel 1964 erano impiegate 15.000 persone, comprese le 10.000 dipendenti delle società aerospaziali [16], [17].
- Il Marshall Space Flight Center (George C. Marshall Space Flight Center MSFC) situato in un vecchio impianto dell'Esercito (un arsenale di razzi Redstone)vicino a Huntsville in Alabama. Esso fu trasferito alla NASA nel 1960 insieme alla maggior parte degli specialisti che qui lavoravano. In particolare qui era presente la squadra tedesca diretta da Wernher von Braun, specializzata in missili balistici. Von Braun rimarrà in carica fino al 1970. Il centro era dedicato alla progettazione e alla qualificazione della famiglia di veicoli di lancio Saturn. Erano presenti banchi di prova, uffici di progettazione e impianti di assemblaggio. Qui vennero impiegate fino a 20.000 persone [16], [18].
- Il Kennedy Space Center (KSC), situato sulla Merritt Island in Florida, è il sito dove venivano lanciati i giganteschi razzi del programma Apollo. La NASA ha bisogno di impianti tra il razzo Saturn V è stato costruito nel 1963 questa nuova base di lancio vicino al Cape Canaveral appartenenti al S. U. Air Force e sono nei confronti delle parti fino ad allora, tutti i veicoli spaziali con equipaggio e l'Agenzia spaziale [19]. Il centro conduce la qualificazione del gruppo di razzo ("Up") e le operazioni di controllo nel programma di avvio per il lancio. Impiega circa 20.000 persone nel 1965. Nel cuore del centro spaziale, il Launch Complex 39 è dotato di due rampe di lancio e di un edificio di assemblaggio enorme, il VAB (altezza 140 metri), in cui molteplici razzo Saturn V possono essere preparati in parallelo. varie piattaforme di lancio mobili possono svolgere l'assemblea Saturno al sito di lancio. Il primo lancio del nuovo campo è quella di Apollo 4 nel 1967. Ora, il complesso viene utilizzato per il lancio della navetta spaziale [16] [20].
Altri servizi NASA, hanno un ruolo meno diretto o trascorrere solo una parte del loro lavoro sul programma Apollo. Nel 1961, il Centro Spaziale John C. Stennis è costruita nello stato del Mississippi. Il nuovo centro comprende banchi prova utilizzati per testare motori a razzo sviluppato per il programma [21]. Il Centro di ricerca Ames è un ex di ricerca (1939), la cui sede in California, gallerie del vento vengono utilizzati per sviluppare la forma della navicella Apollo per il rientro nell'atmosfera terrestre. Il Langley Research Center (1914), con sede a Hampton (Virginia), anche sede di molte gallerie del vento. Ha lavorato fino al 1963, e serve ancora sulla MSC, successivamente, a casa di alcuni dei programma simulatore. Il Jet Propulsion Laboratory (1936), vicino a Los Angeles (California), specializzata nello sviluppo di sonde spaziali. E 'in questo centro che sono progettati per le famiglie che consentirà ai veicoli spaziali di riconoscere l'ambiente lunare (programma Surveyor, ecc.) [22].
Il ruolo dell'industria aeronatica
La realizzazione di un programma così abizioso ha reso necessario una decisiva crescita del settore dell'industria aeronautica, sia per quanto rigaurda il personale addetto (nelal NASA è passato da 36.500 addetti a 376.500) sia nella realizzazione di impianti di grandi dimensioni.
La società californiana North American Aviation, produttrice del famoso B-25 Mustang protagonista dei combattimenti aerei della seconda guerra mondiale, distintasi già nel programma X-15, assunse un ruolo di primaria importanza. Dopo aver visto fallire i suoi progetti per il trasporto aereo civile, la società dedicò tutte le sue risorse al programma Apollo fornendo praticamente tutte le componenti principali del progetto, ad eccezzione del modulo lunare che venne progettato e realizzato dalla Grumman.
La North American realizzò, tramite la sua divisione Rocketdyne, i motori principlai del razzo principale J-2 e F-1 presso l'impianto a Canoga Park, metre il Saturno V era prodotto a Seal Beach e il modulo di comando e di servizio a Downey. In seguito all'incndio di Apollo 1 e ad alcuni problemi incontrati nello sviluppo, si fonderà con la Rockwell International nel 1967. Il nuovo gruppo svilupperà poi, negli anni 1970-1980 lo space shuttle.
L'azienda McDonnell Douglas si è invece occupata di produrre il terzo stadio del Saturn V presso i suoi stabilimenti di Huntington Beach in California, mentre il primo stadio è stato costruito nello stabilimento Michoud (Louisiana) dalla Chrysler Corporation. Tra i principali fornitori di strumenti di laboratorio si deve annoverare il Massachusetts Institute of Technology (MIT) che progettò i sistemi di navigazione.
Le risorse organizzative e economiche
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Il progetto Apollo ha rappresentato una sfida senza precedenti in termini di tecnologia e capacità organizzative. Una delle parti del progetto che ha richieso più impegno è stata quella relativa allo sviluppo del razzo vettore. Le specifiche della missione richiedevano lo sviluppo di motori in grado di fornire una potenza grande potenza per il primo stadio (motori F-1), mentre per quelli del secondo e terzo fu necessario realizzarli con un elevata complessità tecnologica, in quanto dovevano essere in grado di garantire più accensioni (motori J-2). Ad aumentare le difficoltà della progettazioen va aggiunta la richiesta di un alto livello di affidabilità (probabilità di perdita dell'equipaggio di meno 0,1%) e il relativo poco tempo a disposizione (8 anni, tra avviare il programma Apollo e la scadenza fissata dal presidente Kennedy per il primo allunaggio di una missione con equipaggio).
Nonostante alcune battute di arresto durante le fasi dello sviluppo, grazie anche alle ingenti risorse finanziarie messe a disposizione (con un picco nel 1966 con il 5,5% del budget federale assegnato alla NASA), si è riusciti a far fronte alle numerose problematiche mai affrontate prima per una misisone spaziale. Lo sviluppo di tecniche organizzative per la gestione del progetto (pianificazione, gestione delle crisi, project management) hanno fatto più tardi scuola nel mondo del business.
| Anno | 1959 | 1960 | 1961 | 1962 | 1963 | 1964 | 1965 | 1966 | 1967 | 1968 | 1969 | 1970 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Budget per il programma Apollo | 0,535 | 1,285 | 2,27 | 2,51 | 2,97 | 2,91 | 2,556 | 2,025 | 1,75 | |||
| Budget totale della NASA | 0,145 | 0,401 | 0,744 | 1,257 | 2,552 | 4,171 | 5,093 | 5,933 | 5,426 | 4,724 | 4,253 | 3,755 |
| Percentuale del budget della NASA sul budget dello stato federale | 0,2 | 0,5 | 0,9 | 1,4 | 2,8 | 4,3 | 5,3 | 5,5 | 3,1 | 2,4 | 2,1 | 1,7 |
Lo sviluppo del motore F-1, ma l'architettura convenzionale di un potere eccezionale (2,5 tonnellate di propellente bruciato al secondo) è stato molto lungo a causa di problemi di instabilità nella camera di combustione non sono stati corretti mediante la combinazione di studi empirici (ad esempio l'utilizzo di piccole cariche esplosive in camera di combustione) e la ricerca di base [26]. La seconda fase del razzo Saturn V, which was già uno tour de force technical because di la di its size tank hydrogen, had great difficoltà coping with il loss weight imposed by il load increased utile come e quando necessario durante lo sviluppo [27]. Ma le sfide più significative toccato i due moduli popolato il programma: la MSC e il modulo lunare Apollo. Il lancio del modulo lunare sviluppo aveva preso un anno di ritardo a causa di ritardi nello scenario di atterraggio lunare. E 'stato un motore completamente nuovo per i quali non di esperienza, può essere utilizzato, altrimenti molto complesso per il suo ruolo. I molti problemi - massa notevolmente superiore a quanto inizialmente previsto, la difficoltà di sviluppare il software necessario per la missione, di scarsa qualità, motore - ha comportato ritardi così importanti da mettere in pericolo a un certo punto che esercita la fine del programma tutto [28], [29], [30], [31].
I test sono una parte importante in programma, poiché essi rappresentano quasi il 50% del carico di lavoro totale. Il progresso della tecnologia dell'informazione permette per la prima volta in un programma di astronautica, inserirà automaticamente la sequenza di test e misura salvare centinaia di parametri (fino a 1000 per una tappa del Saturn V), che consente agli ingegneri di concentrarsi sulla interpretazione dei risultati e riduce la durata delle fasi di qualificazione. Ogni stadio del razzo Saturn V subisce quattro sequenze di prova: un test sul sito del produttore, due in loco MSFC, con e senza sequenze di prova di tiro con sub-sistema e ripetere il conto alla rovescia ed infine un test di integrazione al Kennedy Space Center una volta che l'assemblea razzo [32].
La scelta e il ruolo degli astronauti
Il primo gruppo di sette astronauti selezionati per il programma Mercury (chiamati Mercury Seven) era stato scelto tra piloti collaudatori militiari, aventi un discreto livello di conoscenza nei settori connessi alla progettazione, con un'età inferiore ai 40 anni e aventi delle caratteristiche che soddisfavano i restrittivi requisiti psicologici e fisici.
Le successive assunzioni, effettuate nel 1962 (nove astronauti del gruppo 2), 1963 (quattordici astronauti del gruppo 3) e 1966 (quidici astronauti del gruppo 4) usarno dei criteri di selezione simili, abbassando l'età a 35 e 34 anni, diminuendo le ore minime di volo richieste e estendendo il numero di titoli accettati. Parallelamente furono selezionati due astronauti scienziati possedenti un dottorato di ricerca: uno nel gruppo 4 e uno nel gruppo 6[4].
Durante la loro preparazione, gli astronauti, passarono molto tempo nei simulatori del modulo di comando e del modulo lunare, ma si sottoposero anche a delle lezioni di astronomia per la navigazione celeste, di geologia per prepararli alla identificazione delle rocce lunari e di fotografia. Inotre trascorsero molte ore sul velivolo jet da addestramento T-38 al fine di mantenere il loro addestramento da pilota (tre astronauti del gruppo 3 morirono durante questi voli sul T-38).
Gli astronauti furno coinvolti anche nelle primissime fasi della progettazione e sviluppo dei veicoli spaziali[5]. Ad essi fu inoltre richeisto di dedicare parte del loro tempo alle pubbliche relazioni e alla visita delle società coivolte nel progetto.
L'astronauta Deke Slayton (selezionato per il programma Mercury ma successivamente non ritenuto idoneo al volo a causa di una problema cardiaco) assunse il ruolo di leader informale ma efficace del corpo astronauti occupandosi della selezione degli equipaggi per ogni missione e facendo da poortavoce negli interessi degli stessi durante lo sviluppo del progetto[6].
La navicella Apollo era stata originariamene progettata per dare una piena autonomia di azione all'equipaggio in caso che si fosse verificata una perdita delle comunicazioni con il centro di controllo di terra. Questa autonomia prevista dai software del sistema di navigazione e controlla sarebbe tuttavia stata significativametne ridotta, nel casoo si fosse reso encessario una modifica sostanziale delle procedure di una missione. Infatti era il centro di controlo di Houston che forniva i parametri essenziali, quali la posizione della navetta nello spazio e i valori corretti della spinta necessaria per ogni accensione del mtore principale. Nel momento in cui si realizzavano i primi voli sulla luna, solamente il centro di controllo a terra possedeva una sufficente potenza di calcolo per poter elaborare i dati telemetrici per stabilire la posizione della navetta. Tuttavia, durante il volo, era il computer di bordo ad applicare le dovute correzzioni in base ai suoi sensori. Inoltre, il computer, fu essenziale nel controllo del motore (grazie alla funzione di pilota automatico) e nel gestire numerosi sottosistemi[7]. Senza il computer, gli astronauti non avrebbero potuto far scendere il modulo lunare sulla Luna, perché solo con esso era possibile ottimizzare il consumo di carburante al fine di soddisfare i bassi margini disponibili[8].
Studio di fattibilità
La NASA è All'avvio del progetto, molto sensibili ai problemi di affidabilità. L'invio di astronauti sulla superficie lunare è molto più rischioso di volo spaziale attorno alla Terra. Per le missioni in orbita terrestre, in caso di incidente grave, il ritorno è relativamente facile da retrorazzi spike breve. Con contro, una volta che la sonda ha lasciato l'orbita terrestre, gli astronauti di ritorno sulla Terra richiede che il principale sotto-sistemi non conoscono fallimento. Abbastanza empirico, la NASA aveva stabilito che i componenti del mestiere dovesse raggiungere una probabilità di successo della missione del 99%, mentre la probabilità di perdita per l'equipaggio deve essere inferiore allo 0,1%, non tenendo conto di micro-meteoriti e raggi cosmici i cui effetti sono stati poco chiari, al momento [38], [N 6],. L'architettura dei sottosistemi e componenti di base della qualità dei veicoli e dei lanciatori dovrebbero pertanto rispettare tali obiettivi.
le opzioni tecniche per garantire l'alta affidabilità sono mantenuti sul modulo lunare, come il modulo di comando e di servizio. Il propellente liquido utilizzato dai motori sono ipergolici, vale a dire spontaneamente si infiammano quando vengono messi a contatto e non sono a ringraziarla per un sistema di accensione difettoso. La loro pressurizzazione è tipicamente effettuata tramite l'elio eliminando l'uso di un turbopompa fragili. Per raggiungere il livello obiettivo di affidabilità, dall'altro, sotto-sistemi, la NASA prevede inizialmente di dare agli astronauti in grado di riparare i componenti difettosi. Ma questa scelta comporta la formazione degli astronauti in molti sistemi complessi, per effettuare attrezzi e pezzi di ricambio e componenti per rendere disponibili per la riparazione, rendendoli vulnerabili ad umidità e la contaminazione. NASA abbandonato questa soluzione nel 1964 [39] e decide di inserire nel disegno della nave di soluzioni per attenuare qualsiasi anomalia che riguardano un sistema sub-critico.
In caso di guasto, sistemi di backup assumere in modo più o meno degradate. Così, il sistema di navigazione del modulo lunare (computer e sistema inerziale) è raddoppiato da un sistema di backup sviluppato da un altro produttore per garantire che il difetto stesso software mette giù i due sistemi. L'atteggiamento quattro motori indipendenti di controllo sono a coppie, ognuna delle quali può coprire le necessità in modalità degradata. Il sistema di controllo termico è raddoppiato. I circuiti di potenza sono anche raddoppiati.
L'antenna di telecomunicazioni in banda S possono essere sostituiti da due antenne più piccole in caso di guasto. Non vi è tuttavia alcuna correzione per un guasto al motore critico: solo test approfonditi con un massimo di realismo può raggiungere il livello di affidabilità prevista. Le soluzioni tecniche sono dimostrate prudenti ma in alcuni casi detenuti. Questo è il caso di energia elettrica sul modulo lunare (scelta delle batterie), sistemi pirotecnici (la scelta di standard esistenti e testati) e l'elettronica di bordo (circuiti integrati, benché accettato in i computer non vengono selezionati per il resto l'elettronica).
In Neil Armstrong, il progetto aveva calcolato ci sarebbero circa 1000 i difetti di ogni Apollo (razzi, CSM e LEM), una figura estrapolato il numero dei componenti e il tasso di affidabilità richieste dei costruttori. Ci sarà effettivamente media 150 [n. 7], che attribuisce al Armstrong eccezionalmente forte coinvolgimento delle persone che hanno lavorato al progetto [40].
I componenti del programma
Il razzo vettore Saturno
La Navicella spaziale Apollo
Il modulo di comando e di servizio
Il modulo lunare
Svolgimento di una missione lunare tipo
Finestra di lancio e sito di allunaggio
Lancio e inserimento in orbita terrestre
Viaggio verso la Luna
Discesa sulla luna
Il randevouz in orbita lunare
Ritorno sulla terra
Le missioni
Il programma Apollo incluse undici voli con esseri umani a bordo, quelli tra la missione Apollo 7 e l'Apollo 17, tutti lanciati dal John F. Kennedy Space Center, in Florida. Tutti questi lanci ad eccezione di Apollo 10 che partì dalla rampa 39B, furono effettuati dalla rampa (PAD) 39A.
La preparazione
Gli americani iniziarono il loro programma di spaziale umano con il programma Gemini. Il suo obbiettivo era però limitato a portare in orbita un uomo e senza aver la possibilità di compiere manovre. Il 12 giugno 1963 il programma era stato dichiarato terminato a favore di un nuovo programma ceh sarebbe servito per mettere a punto alcune tecniche necessarie per poter raggiungere l'obbiettivo della discesa sulla luna: il programma Gemini. Esso, nonostante si stato annuciato dopo del programma Apollo, si può considerare come "propedeutico" ad esso. Gemini prevedeva infatti di raggiungere tre obbiettivi da realizzarsi in orbita terrestre:
- Mettere a punto i sistemi di manovra, localizzazione e rendezvous nello spazio
- Realizzare delle attività extraveicolari
- Studiare le conseguenze sulla fisiologia umana della lunga permanenza nello spazio.
Grazie ai successi di questo programma, la NASA potè quindi dotarsi delle necesssarie conoscenze per poter effettuare missioni sempre più complesse nello spazio. Tutto questo mentre la progettazione e i primi test del programma Apollo avevano inizio.
Parallelamente allo sviluppo delle tecniche di volo spaziale umano, si procedette allo studio della Luna grazie a dei programmi di sonde automatiche. Il primo programma in tal senso fu il programma Ranger. Esso consistenva in una sonda senza equipaggio, dotata di strumenti per poter ottenere immagini della superficie lunare ad alta risoluzione. Le nove sonde Ranger furono lanciate tra il 1961 e il 1965.
Successivamente fu intrapreso il programma Surveyor che consistette nel lancio di sette lander lunari allo scopo di dimostrare la fattibilità di un allunaggio morbido. Il primo allunaggio fu realizzato il 2 giugno 1966 e potè dare delle informazioni essenziali e precise sul suolo lunare.
Tra il 1966 e il 1967 la mappatura della superficie lunare fu completata per il 99% grazie al programma Lunar Orbiter. Oltre a ciò questo programma servì per ricavare alcuni dati essenziali per una futura missione lunare, come ad esempio lo studio della frequenza e entità di impatti di micrometeoriti, e del campo gravitazionale lunare.
I primi test
I primi test realizzati all'interno del programma Apollo, vertevano sul collaudo del Saturn I ed in particolare del suo primo stadio. La prima missione in assoluto è stata la SA-1. Il 7 novembre 1963 fu effettuata la prima missione di collaudo del Launch Escape System (missione Pad Abort Test-1 (Apollo)), sistema che peremtteva di separare, durante il lancio, la navetta contenete l'equipaggio dal resto del razzo se si fosse presentata una situazione di pericolo. Durante la missione AS-201 fu utilizzato per la prima volta il Saturn IB, versione migliorata del Saturn I e capace di portare in orbita terrestre la navetta Apollo.
La tragedia dell'Apollo 1
Il programma subì un brusco rallantamento durante i preparativi della missione AS-204. Questa doveva essere la prima missione, in orbita terrestre, con equipaggio del programma Apollo che utilizzava un razzo Saturno IB. Il 27 gennaio 1967, gli astronauti erano entrati nella navetta posta in cima al razzo, sulla rampa di lancio 34 del KSC, al fine di compiere un'esercitazione. Probabilmente a causa di una scintilla originata da un cavo elettrico scoperto fece si che la navette prendesse velocemente fuoco, facilitato dall'atmosfera densa di ossigeno. Per l'equipaggio, composto dal pilota comandante Virgil I. Grissom, dal pilota maggiore Edward White e dal pilota Roger B. Chaffee, non ci fu scampo. A seguito di questo incidente la NASA e la North American Aviation (responsabile della fabbricazione del modulo di comando) intrapresero una serie di modifiche al progetto. In particolare:
- Fu stabilito che l'atmosfera non sarebbe più stata pressurizzata a 14kPa sopra la pressione atmosferica
- Il portellone si sarebbe aperto dall'esterno, e molto più velocemente
- I materiali infiammabili sarebbero stati sostituiti con materiali non infiammabili
- Gli impianti idraulici e i cavi sarebbero stati coperti con isolanti
- 1407 problemi con i cavi sarebbero stati risolti
La NASA decise in seguito di ridenominare la missione in Apollo 1, in memoria del volo che gli astronauti avrebbero dovuto svolgere e non fecero mai.
Dopo questa tragedia la NASA intraprese la missione, priva di equipaggio, Apollo 4 (ufficialmente non esistono missioni Apollo 2 e Apollo 3) in cui per la prima volta venne utilizzato il razzo Saturno V. Successivamente venne la volta di Apollo 5 (razzo Saturn IB) e di Apollo 6 (di nuovo Saturn V), sempre prive di equipaggio. Queste missioni riportareono grande successo dimostrando la potenza e l'affidabilità del nuovo vettore Saturno V, il primo in grado di avere una potenza sufficiente per portare la navetta spaziale sulla Luna.
La prima missione del programma Apollo a portare in orbita terrestre un equipaggio di astronauti si ebbe con l'Apollo 7, lanciato l'11 ottobre 1968. Gli astronauti Walter Schirra (comandante), Donn Eisele e Walter Cunningham rimasero per più di undici giorni in orbita, testando il modulo di comando e di servizio. Nonostante alcuni problemi, la missione fu un considerata un pieno successo. Gli ultimi incoraggianti risultati e la necessità di raggiungere il traguardo della Luna entro la fine del decennio, spinsero la NASA a pianificare il raggiungimento delll'orbita lunare nella prossima missione.
Le missioni lunari
Alla fine del 1968, la NASA, riuscì a portare a compimento una missione di grande successo. Infatti, il 21 dicembre fu lanciata la missione Apollo 8 che per la prima volta raggiunse l'orbita lunare. La missione, svolta dagli astronauti Frank Borman (comandante), James Lovell e William Anders, inizialmente doveva essere soltanto un test del modulo lunare in orbita terreste. Essendo la realizzazione di quest'ultimo in ritardo, i vertici della NASA decisero di cambiare i piani. Il 1968, per gli Stati Uniti d'America, era stato un anno molto difficile: la guerra del Vietnam e la protesta studentesca, gli assassini di Martin Luther King e Robert Kennedy avevano minato l'opinione pubblica, il successo di questa missione significò per la popolazione americana la conclusione dell'anno con un'esperienza positiva.
Il programma originario di Apollo 8 fu svolto da Apollo 9 (lanciata il 3 marzo 1969) che per la prima volta trasportò il modulo lunare e lo testò in condizioni reali, cioè nell'orbita terrestre. Durante la missione vennero eseguite la manovra rendezvous nonché di aggancio tra modulo di comando e modulo lunare. La missione fu un pieno successo e permise di testare ulteriori sottosistemi necessari per l'allunaggio, come ad esempio la tuta spaziale. Il modulo lunare Spider venne poi abbandonato in orbita terrestre, dove rimase fino al 1981 quando si disintegrò al rientro nell'atmosfera terrestre.
La missione successiva, Apollo 10, fu nuovamente una missione in orbita lunare. Lanciata il 18 maggio 1969 ebbe lo scopo di ripetere i test di Apollo 9, ma in orbita lunare. Vennero eseguite manovre di discesa, di risalita, di rendezvous e d'aggancio. Il modulo arrivò fino a 15,6 km dalla superficie lunare. Tutte le manovre previste furono correttamete compiute, anche se si rilevarono alcuni problemi giudicati facilmente risolvibili e che non avrebbero precluso l'allunaggio previsto con la missione successiva.
Il 16 luglio 1969, decolla la missione che passerà alla storia: Apollo 11. Quattro giorni dopo il lancio, il modulo lunare, con a bordo il comandate Neil Armstrong e il pilota Buzz Aldrin (Michael Collins rimarrà per tutto il tempo nel modulo di comando) atterrerà sul suolo lunare. Quasi sette ore più tardi, il 21 luglio, Armstrong uscì dal LEM e divenne il primo essere umano a camminare sulla Luna. Toccò il suolo lunare alle ore 2:56 UTC con lo scarpone sinistro. Prima del contatto pronunciò la celebre frase :
«Questo è un piccolo passo per un uomo, ma un grande balzo per l'umanità»
Oltre che essere la concretizzazione del sogno di John F. Kennedy di vedere un uomo sulla Luna prima della fine degli anni sessanta, l'Apollo 11 fu un test per tutte le successive missioni Apollo; quindi Armstrong scattò le foto che sarebbero servite ai tecnici sulla Terra a verificare le condizioni del modulo lunare dopo l'allunaggio. Successivamente raccolse il primo campione di terreno lunare, lo pose in una busta che mise nell'apposita tasca della sua tuta. Apollo 11 si concluse senza problemi, con il rientro avvenuto il 24 luglio 1969.
Apollo 12, lanciata il 14 novembre 1969, fu la seconda missione del programma ad allunare. Poco dopo il lancio, il razzo Saturno V, fu colpito per due volte da un fulmine. Gli strumenti andarono off-line ma ripresero a funzionare pcodo dopo e i danni furono limitati al guasto di 9 sensori di minore importanza e ciò non influenzò la missione in quanto tutto il resto era a posto e funzionava alla perfezione. A differenza di Apollo 11, questa missione allunò con altissima precisione, vicino alla sonda Surveyor 3 che gli astronauti riuscirono a raggiungere.
La missione Apollo 13 fu funestata da un'esplosione che compromise l'obbiettivo dell'allunaggio. Decollata l'11 aprile 1970, dopo 55 ore di volo, il comandante James Lovell comunicò con il centro di controllo con la frase "Houston, we've had a problem" ("Houston, abbiamo un problema"). In seguito di un rimescolamento programmato di uno dei quattro serbatoi dell'ossigeno presenti nel modulo di servizi, causò una esplosione del medesimo con la conseguente perdita del prezioso gas. Il risultato fu che gli astronauti dovettero rinuciare a scendere sulla luna e di iniziare un difficile e imprevedibile rientro sulla terra, utilizzando i sistemi di sopravvivenza che equipaggiavano il modulo lunare. La luna fu comunque raggiunta per poter utilizzare il suo campo gravitazionale per far invertire la rotta alla navetta (in quanto l'unico motore in grado di farlo, quello del modulo di servizio, era considerato danneggiato). Grazie alla bravra degli astronauti e dei tecnici del centro di controllo a terra, Apollo 13, riuscì, non senza ulteriori problemi, a fare ritorno sulla terra il 17 aprile. La missione fu considerata un "fallimento di grande successo" in quanto l'obbiettivo della missione non fu raggiunto, ma la NASA si mise in luce per le capacità dimostrate nell'affrontare una situazione tanto critica.
A seguito della missione di Apollo 13 ci fu una lunga indagine sulle cause dell'incidente che portò a una revisione completa della navicella Apollo.
Fu l'Apollo 14 a riprendere il programma di esplorazione lunare. La missione iniziò non troppo bene quando la delicata manovra di aggancio tra modulo di comando e modulo lunare, effettuata in orbita lunare, dovette essere ripetuta sei volte. Il resto della missione si svolse senza particolari problemi e fu possibile effettaure l'allunaggio nei pressi del cratere di Fra-Mauro, meta originaria di Apollo 13. Qui l'equipaggio svolse numerosi esperimenti scentifici. Per la prima volta fu portato sulla luna il Modular Equipment Transporter che però si dimostrò un vero e proprio fallimento in quanto non fu quasi possibile muovere il veicolo che sprofondava continuamente nella polvere lunare. Questo compromise la seconda passeggiata lunare che dovette essere interrotta prematuramente.
Il 26 luglio 1971 fu lanciata la missione Apollo 15 che introdusse un nuovo livello nell'esplorazione lunare, grazie a un modulo lunare più duraturo e l'introduzione di un rover lunare. Sulla luna David Scott e James Irwin realizzarono ben tre uscite, con la seconda lunga 7 ore e 12 minuti. Questa portò gli astronauti fino al Mount Hadley che si trova a circa 5 km di distanza dal punto di allunaggio. Un trapano decisamente migliorato in confronto a quelli delle precedenti missioni, consentì di prelevare dei campioni di roccia da oltre due metri di profondità. Durante la terza attività extraveicolare ci fu una breve commemorazione in onore degli astronauti deceduti e venne lasciata sul suolo lunare una statuetta di metallo denominata Fallen Astronaut.
Apollo 16 fu la prima missione ad atterrare negli altopiani lunari. Durante le tre attività extraveicolari effettuate durante quest missione furono compiuti rispettivamente 4,2 km, 11 km e 11,4 km con il rover lunare portanto ad una velocità di punta di 17,7 km/h. Vennero raccolti diversi campioni di rocce lunari, di cui uno da 11,3 kg, che rappresenta il più pesante campione mai raccolto dagli astronauti dell'Apollo.
Apollo 17, lanciato il 17 dicembre 1972, fu la missione con cui si chiuse il programma. Fu caratterizzata dall'inedita presenza di uno scienziato-astronauta: Harrison Schmitt.
La fine del programma
Originariamente erano state pianificate altre 3 missioni, le Apollo 18, 19 e 20. Ma a fronte dei tagli al budget della NASA, e della decisione di non produrre una seconda serie di missili Saturn V, queste missioni vennero cancellate, e i loro fondi ridistribuiti per lo sviluppo dello Space Shuttle e per rendere disponibili i Saturn V al programma Skylab anziché a quello Apollo. In realtà solo un Saturn V fu riutilizzato, gli altri sono in mostra in musei. Recentemente sono emersi alcuni video che ipotizzavano possibili lanci segreti relativi ad alcune missioni effettuate dalla Nasa (Apollo 19 e 20) per recuperare un'astronave extraterrestre sulla Luna. Dopo approfondite ricerche il tutto si è dimostrato essere un falso montato ad arte.[9]
Significato del programma Apollo
Il programma Apollo è stato motivato almeno parzialmente dalle considerazioni psico-politiche, in risposta alle percezioni persistenti di inferiorità americana nella corsa allo spazio nei confronti dei sovietici, nel contesto della guerra fredda. Da questo punto di vista, è stato un brillante successo. Infatti gli Stati Uniti avevano superato i rivali nei voli spaziali con equipaggio umano già con il programma Gemini.
Il programma Apollo ha stimolato molti settori tecnologici. Il progetto dei computer di bordo usati negli Apollo fu infatti la forza trainante dietro le prime ricerche sui circuiti integrati. La cellula combustibile utilizzata nel programma fu di fatto la prima in assoluto.
Molti astronauti e cosmonauti hanno commentato come il vedere la terra dallo spazio abbia avuto su di loro un effetto molto profondo. Una delle eredità più importanti del programma Apollo è stata quella di dare alla Terra una visione (ora comune) di pianeta fragile e piccolo, impresso nelle fotografie fatte dagli astronauti durante le missioni lunari. La più famosa di queste fotografie, è stata scattata dagli astronauti dell'Apollo 17, la cosiddetta Blue Marble (biglia blu). Queste immagini hanno inoltre motivato molte persone nella corsa alla colonizzazione dello spazio.
Il programma è costato agli Stati Uniti d'America miliardi di dollari ma si stima che le ricadute tecnologiche abbiano prodotto almeno 30 000 oggetti e che per ogni dollaro speso dalla NASA ne siano stati prodotti tre dalle ricadute tecnologiche. Inoltre la quasi totalità degli appalti venne vinta da imprese statunitensi e quindi il denaro speso dal governo rimase all'interno dell'economia statunitense. Quindi dal punto di vista economico il programma fu un successo.[10]
Informazioni varie
- Il costo dell'intero programma fu di 25,4 miliardi di $ del 1969 (circa 120 miliardi di dollari oggi). Le navicelle Apollo costarono circa 28 miliardi $ del 1994 (17 miliardi per il CSM e 11 miliardi per l'LM), i razzi Saturn costarono circa 35 miliardi $ del 1994.[senza fonte]
- L'ammontare di tutto il materiale lunare portato sulla terra dal programma Apollo è di 381,7 kg.[senza fonte]
- Il presidente americano Richard Nixon aveva preparato un messaggio alla nazione qualora vi fosse stato un incidente durante una missione. Tale discorso è rimasto coperto dal segreto di stato per trenta anni. Il testo, ora disponibile, inizia dicendo "Il destino ha voluto che gli uomini che sono andati ad esplorare la Luna, rimangano sulla Luna a riposare in pace...".[11]
Riassunto delle missioni
Il programma Apollo ha utilizzato quattro tipi di razzi vettori:
- Little Joe II per voli sub-orbitali senza equipaggio
- Saturn I per voli sub-orbitali e orbitali senza equipaggio
- Saturn IB per voli su orbite terrestri con e senza equipaggio
- Saturn V per voli su orbite terrestri con e senza equipaggio e missioni lunari
Saturn I senza equipaggio
| Missione | Lancio | Tipologia | Risultato della missione |
|---|---|---|---|
| SA-1 | 27 ottobre 1961 | Volo suborbitale | Test per il razzo S-1 |
| SA-2 | 25 aprile 1962 | Volo suborbitale | Test per il razzo S-1 e trasporto di 109 m³ d'acqua nell'atmosfera superiore per investigare gli effetti delle trasmissioni radio |
| SA-3 | 16 novembre 1962 | Volo suborbitale | Come l'SA-2 |
| SA-4 | 28 marzo 1963 | Volo suborbitale | Verifica degli effetti dell'arresto prematuro del motore |
| SA-5 | 30 aprile 1966 | Volo orbitale | Primo volo del secondo stadio |
| A-101 | 28 maggio 1964 | Volo orbitale | Testata l'integrità delle strutture del CSM |
| A-102 | 18 settembre 1964 | Volo orbitale | Trasporto del primo computer programmabile su un razzo Saturn I; ultimo test di volo |
| A-103 | 16 febbraio 1965 | Volo orbitale | Trasporto del satellite Pegasus A |
| A-104 | 25 maggio 1965 | Volo orbitale | Trasporto del satellite Pegasus B |
| A-105 | 30 luglio 1965 | Volo orbitale | Trasporto del satellite Pegasus C |
Little Joe II senza equipaggio
| Missione | Lancio | Tipologia | Risultato della missione |
|---|---|---|---|
| QTV | 28 agosto 1963 | Volo suborbitale | Primo test per Little Joe II |
| A-001 | 13 maggio 1964 | Volo suborbitale | Test fallito per il LES (Launch Escape System) |
| A-002 | 8 dicembre 1964 | Volo suborbitale | Test fallito per il Max-Q |
| A-003 | 19 maggio 1965 | Volo suborbitale | LES: test per la massima altitudine |
| A-004 | 20 gennaio 1966 | Volo suborbitale | LES: test per il peso massimo |
Apollo-Saturn IB e Saturn V senza equipaggio
| Missione | Lancio | Tipologia | Risultato della missione |
|---|---|---|---|
| AS-201 | 26 febbraio 1966 | Volo suborbitale | primo test di lancio del razzo Saturn IB |
| AS-203 | 5 luglio 1966 | Volo orbitale | Studi sul peso dei serbatoi |
| AS-202 | 25 agosto 1966 | Volo suborbitale | Test di volo sub-orbitale del CSM |
| Apollo 4 | 9 novembre 1967 | Volo orbitale | Primo test dei propulsori del Saturn V |
| Apollo 5 | 22 gennaio 1968 | Volo orbitale | Test dei propulsori del Saturn IB |
| Apollo 6 | 4 aprile 1968 | Volo orbitale | Test dei propulsori del Saturn V |
Voli con equipaggio
| Patch | Missione | Lancio | Equipaggio | Vettore | Tipologia | Risultato della missione |
|---|---|---|---|---|---|---|
|
AS-204/Apollo 1 | Lancio cancellato | Virgil Grissom, Edward White, Roger Chaffee | Saturn IB | Orbita terrestra | Fallimento mai lanciato: il modulo di comando è andato distrutto in seguito ad un incendio che ha portato alla morte dei tre astronauti, avvenuto il 27 gennaio 1967, durante un test di esercitazione. A seguito della sciagura la missione è stata rinominata Apollo 1. |
|
Apollo 7 | 11 ottobre 1968 | Walter Schirra, Donn Eisele, Walter Cunningham | Saturn V | Orbita terrestra | Successo Primo volo umano dell'Apollo e del Saturn IB |
|
Apollo 8 | 21 dicembre 1968 | Saturn V | Orbita lunare | Successo Primo volo umano attorno alla Luna e primo con il Saturn V | |
|
Apollo 9 | 3 marzo 1969 | Saturn V | Orbita terrestra | Successo Primo volo umano con il Modulo Lunare (LM) | |
|
Apollo 10 | 18 maggio 1969 | Saturn V | Orbita lunare | Successo Primo volo umano con il Modulo Lunare (LM) attorno alla Luna | |
|
Apollo 11 | 6 luglio 1969 | Saturn V | Allunaggio | Successo Primo volo umano atterrato sulla Luna | |
| File:AP12goodship.png | Apollo 12 | 14 novembre 1969 | Saturn V | Allunaggio | Successo Primo atterraggio preciso sulla Luna | |
|
Apollo 13 | 11 aprile 1970 | Saturn V | Allunaggio | Parziale successo Serbatoio dell'ossigeno esploso durante la rotta per la Luna, allunaggio cancellato, equipaggio salvo | |
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Apollo 14 | 31 gennaio 1971 | Saturn V | Allunaggio | Successo Alan Shepard diventa l'unico astronauta del Mercury a camminare sulla Luna | |
|
Apollo 15 | 26 luglio 1971 | Saturn V | Allunaggio | Successo Prima missione con il veicolo Rover lunare | |
|
Apollo 16 | 16 aprile 1972 | Saturn V | Allunaggio | Successo Pimo atterraggio sugli altipiani lunari | |
|
Apollo 17 | 7 dicembre 1972 | Saturn V | Allunaggio | Successo Ultima missione Apollo verso la Luna | |
|
Apollo-Sojuz | 15 luglio 1975 | Saturn V | Allunaggio | Successo Aggancio tra una navetta Apollo e una Soyuz Russa |
Note
- ^ NASA - Storia dei razzi Redstone e Atlas, su history.nasa.gov. URL consultato il 28-07-2010.
- ^ Journal Le Monde du 16 juillet 1969
- ^ richardb.us, http://www.richardb.us/nasa.html#graph.
- ^ W. David Compton, op. cit., APPENDIX 6 : Astronaut Classes Selected Through 1969
- ^ W. David Compton, op. cit., APPENDIX 7 : Crew training and simulation
- ^ W. David Compton, op. cit., SELECTING AND TRAINING THE CREWS :Organizing the Astronaut Corps
- ^ Computers in Spaceflight The NASA Experience Chap. 2 Computers On Board The Apollo Spacecraft - The need for an on-board computer
- ^ David A. Mindell, op. cit., p.249
- ^ Cun Veneto
- ^ MediaMente Ricadute spaziali
- ^ Cento risposte su luna e dintorni - Scienze - Repubblica.it
Voci correlate
Altri progetti
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Collegamenti esterni
- Sito web ufficiale del Programma Apollo
- Chariots for Apollo: A History of Manned Lunar Spacecraft By Courtney G Brooks, James M. Grimwood, Loyd S. Swenson
- NASA SP-4009 The Apollo Spacecraft: A Chronology
- SP-4029 Apollo by the Numbers: A Statistical Reference by Richard W. Orloff
- The Apollo Lunar Surface Journal
- Archivio del Progetto Apollo
- Progetto Apollo (Kennedy Space Center)
- Il programma Apollo (National Air and Space Museum)
- Project Apollo Drawings and Technical Diagrams
- Technical Diagrams and Drawings
- OMWorld's ASTP Docking Trainer Page
