Przygotowania do lotu

W lipcu 1972 powołano pięć grup roboczych w celu rozwiązania następujących zagadnień:

• Opracowanie planu lotu.
• Kierowanie i naprowadzanie.
• Nowy mechanizm cumowniczy.
• Łączność i śledzenie.
• Systemy klimatyzacyjne i przejście załóg.

Uzgodniono również program naukowy.

Statek Apollo

Statek Apollo był przeznaczony do załogowych wypraw na Księżyc, a nie do bliskoziemskich lotów satelitarnych. Nie trzeba było zabierać aż tyle materiałów pędnych. Zabrano 1200 kg dla głównego silnika i 1300 kg dla silników sterowniczych. Zmniejszyło to masę statku z 28 000 kg do 15 200 kg, z czego 6800 kg przypadło na konstrukcję członu rakietowego. Usunięto 2 z 4 głównych zbiorników, usunięto jeden zbiornik sprężonego helu i część akumulatorów. Załadowano znacznie więcej wyposażenia do kabiny załogi, Zwiększyło to masę kabiny do 5900 kg. Kabina miała 5 iluminatorów. W jednym z nich był zainstalowany wizjer optyczny. Cały statek miał długość 13 m i średnicę 3,9 m.Dla przeprowadzenia lotu umieszczono w kabinie Apollo dodatkowe wyposażenie;

• Dodatkowe zasobniki z zapasami dla urządzenia klimatyzacyjnego.
• Dodatkowy pulpit sterowniczy urządzeń dla przeprowadzania eksperymentów.
• Aparaturę służącą utrzymywania łączności poprzez satelitę ATS-F.
• Wideomagnetofon i dodatkowe urządzenia telewizyjne.
• Części zamienne dla urządzenia cumowniczego.
• Zmodyfikowane urządzenia sterownicze i wskaźnikowe.
• Aparaturę doświadczalną.

W członie rakietowym statku Apollo:

• Aparatura do łączności poprzez satelitę ATS-F.
• Dodatkowe anteny.
• Odbiornik dopplerowski z anteną.
• Dodatkowy zbiornik z materiałami pędnymi dla silników sterowniczych.
• Dodatkowa aparatura naukowa.

Kabina Apollo miała 12 orientacyjnych silników rakietowych o słabej sile ciągu, a człon rakietowy 16 silników o sile ciągu 45 kG każdy.

Statek Sojuz

Dla przeprowadzenia lotu przygotowano dwa statki Sojuz - główny i rezerwowy. Dla każdego z nich przeszkolono dwie załogi: zasadniczą i rezerwową. Statek Sojuz nie wymagał tylu zmian co Apollo. Ustalono, że Sojuz będzie w trakcie zbliżenia służył jako cel (Apollo był statkiem aktywnym). Rozwiązanie to było uzasadnione faktem, że Apollo dysponował znacznie większymi zapasami materiałów pędnych. W tym celu zainstalowano dodatkowy nadajnik odzewowy, współpracujący z aparaturą radiową statku Apollo. Wbrew pozorom dość trudna okazała się sprawa zmiany zielonego koloru powierzchni Sojuza na szarobiały, łatwiej dostrzegalny z dużej odległości. Groziło to obniżeniem się temperatury w kabinie. Wybrano rozwiązanie kompromisowe - tylko część pomalowano na biało. Dodano także światła błyskowe.

Urządzenie cumownicze

W związku ze stosowaniem odmiennych urządzeń cumowniczych należało je ujednolicić. Ustalono, że na obu statkach zostaną zainstalowane identyczne urządzenia, umożliwiające każdemu z nich pełnienie w razie potrzeby funkcji aktywnej lub biernej. Zadanie to wykonano w zaledwie dwa lata, a jego pierwsze egzemplarze były gotowe jesienią 1973 roku.Ogółem wykonano około 100 prób działania mechanizmu. Łącznik umożliwiał zetknięcie się ze sobą obu statków i zamortyzowanie towarzyszącego temu wstrząsu. Ponadto łącznik wyrównywał wzajemną pozycję obu statków i przyciągał je do siebie. Zapewniał swobodne przejście astronautów i kosmonautów przez wewnętrzny luk z zachowaniem przez cały czas całkowitej szczelności. Po zakończeniu lotu urządzenie zapewniało niezawodne rozłączenie.

Śluza powietrzna

We wspólnej ekspedycji Sojuz-Apollo trzeba było rozwiązać problem uzgodnienia atmosfer obu statków. Zdecydowano się zachować oryginalne atmosfery. To zmusiło konstruktorów do dodania nowego elementu konstrukcyjnego, a mianowicie śluzy powietrznej. Ustalono, że zostanie ona skonstruowana przez specjalistów amerykańskich i wystartuje z Ziemi wraz ze statkiem Apollo. Była to w pełni samodzielna komora z własnymi systemami sterowniczymi i termoregulacyjnymi, umożliwiająca astronautom egzystencję oraz komunikację między statkami. Śluza ta stykała się ze statkiem Apollo jedną ze swoich powierzchni czołowych. Drugą swobodną płaszczyzną czołową łączyła się ze statkiem Sojuz. Śluza stanowiła hermetyczną komorę cylindryczną, posiadającą w płaszczyznach czołowych włazy z pokrywami. Zewnętrzna średnica komory wynosiła około 1.5m, pojemność około 3 m³. Ponieważ astronauci i kosmonauci mieli przechodzić kilkakrotnie z kabiny do kabiny, trzeba było zabrać odpowiednio duże zapasy tlenu i azotu do wypełniania wnętrza śluzy. Zgromadzono je w dwóch kolistych zbiornikach umieszczonych na zewnątrz śluzy. Obie pokrywy śluzy otwierały się do wnętrza członu zabezpieczając przejście o średnicy około 800 mm. Na pokrywach zamontowane były regulatory ciśnienia i mechanizmy umożliwiające otwieranie włazów z obu stron. Śluza została wyposażona w układ łączności radiowej, miała własny – wizualny i dźwiękowy – system sygnalizacji informujący o zakłóceniach w pracy urządzeń. System przechowywania i podawania tlenu, i jego mieszaniny z azotem służył do podawania tych gazów do wnętrza śluzy w zależności od kierunku przejścia: przy przejściu z Sojuza do Apollo przekazywał on do śluzy czysty tlen, a przy przejściu odwrotnym – jego mieszaninę z azotem. Wydalany przez astronautów dwutlenek węgla był pochłaniany z atmosfery śluzy przez układ oczyszczania. Konstrukcja statków umożliwiała też przejście astronautów i kosmonautów między nimi po zewnętrznej stronie statków.

Załoga Apollo CSM

• Thomas Stafford  - dowódca
• Vance Brand  - pilot modułu dowodzenia
• Deke Slayton  - specjalista dokowania

Początkowo na pilota modułu dowodzenia wyznaczony był Jack Swigert, jednak jeszcze przed oficjalnym ogłoszeniem składu załogi, został on odsunięty w ramach kary za skandal ze znaczkami pocztowymi Apollo 15. Swigert nie był bezpośrednio uwikłany w kontrowersyjną sprzedaż znaczków pocztowych Apollo 15, ale w toku dochodzenia, które rozpoczęto po ujawnieniu skandalu, początkowo zaprzeczył zaangażowaniu w jakiekolwiek podobne akcje. Kiedy pojawiły się przeciw niemu pierwsze dowody, wyznał on swoje winy Deke'owi Slaytonowi i został uznany za "niepożądanego" z punktu widzenia opinii publicznej.

Rezerwowa

• Alan Bean
• Ronald Evans
• Jack Lousma

Załoga Sojuza

• Aleksiej Leonow  - dowódca
• Walerij Kubasow  - inżynier pokładowy

Rezerwowa

• Anatolij Filipczenko - dowódca
• Nikołaj Rukawisznikow - inżynier pokładowy

Załoga statku rezerwowego

Zasadnicza

• Władimir Dżanibekow - dowódca
• Borys Andrejew - inżynier pokładowy

Rezerwowa

• Jurij Romanienko - dowódca
• Aleksandr Iwanczenkow - inżynier pokładowy

Przebieg misji

Misja Sojuz-Apollo, przeprowadzona w lipcu 1975, obejmowała pierwsze w historii połączenie na orbicie pojazdów amerykańskiego (kapsuły Apollo) i radzieckiego (kapsuły Sojuz 19). Łącznie w obu pojazdach leciało 5 astronautów i kosmonautów. Start statku Sojuz z załogą złożona z Leonowa i Kubasowa nastąpił 15 lipca 1975 roku o godzinie 12:20:00. Statek rozpoczął bliskoziemski lot na wysokości od 186,5 do 222,1 km.Nachylenie płaszczyzny 51°,785. W czasie czwartego okrążenia wokół Ziemi kosmonauci zwiększyli prędkość lotu o 3,6 m/s. Następnie zmniejszyli ciśnienie w kabinach do 520 mmHg i wzbogacili atmosferę tlenem. W następnym dniu lotu o godzinie 0:40,8 (w czasie 17 okrążenia) zwiększyli prędkość o 11,8 m/s, w wyniku czego perygeum wyniosło 222,6 km, a apogeum 225,4 km. Na tej wysokości nastąpiło spotkanie z Apollo. Start Apollo nastąpił 16 lipca o godzinie 7:30:01. Parametry początkowe - perigeum 149 km, apogeum - 168 km.Następnie zwiększając prędkość przekształcili orbitę na kołową na wysokości 167 km. Połączenie statków nastąpiło 17 lipca o godzinie 16:09:09. Statki leciały wtedy nad Portugalią. Prędkość w chwili zetknięcia różniła się o 0,25 m/s, a boczne przesunięcie miało wartość 82 mm. Lot połączonych statków trwał 43godz.54min.11sek., czyli do godziny 8:14: w dniu 19 lipca. W tym czasie miały miejsce czterokrotne odwiedziny. W dniu 17 lipca o godzinie 19 minut 18 otwarty został luk między śluzami a kabiną laboratoryjną statku Sojuz i Leonow ze Staffordem po raz pierwszy podali sobie ręce w kosmosie, po czym Stafford i Slayton weszli do statku Sojuz. Astronauci i kosmonauci wykonali wiele czynności oficjalnych i upamiętniających to zdarzenie (podpisanie odpowiednich dokumentów, wysłuchanie pozdrowień Leonida Breżniewa i Geralda Forda, wymiana pamiątek itd.). Pierwsze spotkanie przedłużyło się o godzinę i piętnaście minut. Stafford i Slayton wrócili do Apollo o godzinie 22:45. W dniu 18 lipca o godzinie 9:02 nastąpiły kolejne odwiedziny, trwały do godziny 15:16. W tym czasie Brand przeszedł do statku Sojuz, a Leonow do statku Apollo. Odbyła się transmisja telewizyjna z obu statków, fotografowano i nakręcono filmy. Podpisano dalsze dokumenty i wykonano inne oficjalne czynności. Trzecia wizyta miała miejsce 18 lipca o godzinie 15:28. Tym razem Stafford i Leonow przeszli do statku Sojuz, Kubasow z Brandem do statku Apollo. Po raz pierwszy odbyła się konferencja prasowa, podczas której astronauci i kosmonauci odpowiadali na pytania dziennikarzy. Ostatnie - czwarte - przejście odbyło się 18 lipca o godzinie 19:15. Stafford i Kubasow wrócili do swoich statków. Całą tę akcję zakończono o godzinie 22:06. W dniu 19 lipca o godzinie 12:03 statki rozłączyły się i odsunęły na odległość 220 m. Następnie Sojuz zaczął się przybliżać do Apollo i przyłączył się do niego o godzinie 12:33:39. O godzinie 15:00:29 statki ostatecznie rozłączyły się. Do godziny 19:09 wykonywały eksperyment, wymagający oddalania się od siebie na odległość do 1000 m. O godzinie 19:09 statek Apollo zaczął oddalać się od Sojuza z prędkością 0,6 m/s. W tym momencie parametry Apolla: perygeum 220,8 km, a apogeum 222,1 km. Apollo poruszał się za Sojuzem i w czasie każdego okrążenia pozostawał w tyle o 9 km. Parametry charakteryzujące orbitę Sojuza 19: perygeum 219,4 km, a apogeum 216,8 km, poruszał się nieco niżej i nieco szybciej niż Apollo. Lądowanie kabiny Sojuza nastąpiło 21 lipca o godzinie 10:50:51,4. Hamowanie statku Apollo zaczęło się 24 lipca o godzinie 20: 37:47. a wkrótce potem kabina Apollo wodowała na Oceanie Atlantyckim.

Dokowanie umożliwił specjalnie zaprojektowany moduł wyniesiony na orbitę wraz z pojazdem Apollo. Połączenie pojazdów trwało 44 godziny - w tym czasie załogi przeprowadziły wspólne eksperymenty naukowe, wymieniły się upominkami i proporczykami (w tym sadzonkami drzew, które następnie posadzono w obu krajach), odwiedziły nawzajem swoje statki, zjadły wspólny posiłek i rozmawiały w obu językach. Kilkakrotnie powtarzano także manewr dokowania. Pojazd radziecki pozostał na orbicie przez 5 dni, Amerykański przez 9. Po rozłączeniu, pojazdy ustawiono w taki sposób, aby kapsuła Apollo wywołała sztuczne zaćmienie Słońca dla załogi Sojuza, która mogła dzięki temu wykonać zdjęcia korony słonecznej.

Misja była wielkim sukcesem zarówno technicznym, jak i politycznym. Jedyny poważny problem pojawił się w trakcie powrotu z orbity kapsuły amerykańskiej - na skutek błędu załogi, która nie wyłączyła systemu kontroli reaktywnej, do wnętrza kabiny zassane zostały opary paliwa. Na szczęście załoga nie odniosła poważnych obrażeń.

Misja ta stanowiła ostatni start kapsuły Apollo. Była też sposobem na utrzymanie w NASA specjalistów od lotów załogowych, po zamknięciu programu Skylab i w obliczu opóźnień w programie budowy promów kosmicznych. Moduł Dowodzenia kapsuły wykorzystanej w tej misji jest wystawiany w Centrum Kosmicznym im. Johna F. Kennedy'ego na przylądku Canaveral na Florydzie.

Eksperymenty naukowe

• Sztuczne zaćmienie Słońca.Statek Apollo zajął taką pozycję względem statku Sojuz(200 m od niego), że zasłonił Słońce. Kosmonauci w tym czasie fotografowali koronę słoneczną w warunkach niemożliwych do uzyskania na Ziemi. Wykonano 55 fotografii. Na 19 fotografiach widoczna była korona słoneczna rozciągająca się od Słońca na odległość aż 50 promieni tarczy Słońca.
• Uniwersalny piec. W śluzie powietrznej znajdował się piec elektryczny, w którym można było podgrzewać badane próbki do temperatury od 700 do 1050 °C. Badaniom tym poddano różne materiały: glin, krzem, german.
• Pochłanianie nadfioletowe. Gdy statki leciały oddzielnie, badano pochłanianie promieniowania nadfioletowego w przestrzeni między nimi.
• Wymiana mikroorganizmów. W obu statkach pobrane zostały próbki flory bakteryjnej i przekazana przez kosmonautów i astronautów mikrobiologom na Ziemi.
• Wymiana kultur bakteryjnych. W celu określenia wpływu nieciężkości, przeciążeń i promieniowań jonizujących na organizmy żywe w czasie lotu kosmicznego zabrano na statki po dwie kultury grzybków, które astronauci i kosmonauci wymienili między sobą i odstawili na Ziemię. Oprócz tego astronauci amerykańscy wykonali jeszcze 23 eksperymenty w czasie samodzielnego lotu(ogółem 161 badań). Dotyczyły astronomii, fizyki ciała stałego, medycyny, immunologii i biologii -był to bowiem ostatni załogowy lot amerykański w kosmos do roku 1981.