A Columbia parancsnoki egység – NASA lajstromszámán CM–107 – az Apollo–program során használt űrhajóegység volt, amelyben az első Holdra szállás teljesítéséhez utaztak a Holdhoz az Apollo–11 űrhajósai, Neil Armstrong, Buzz Aldrin és Michael Collins 1969 júliusában. Egyben a Columbia az egyetlen részegysége a történelmi űrrepülés során használt űrhajónak, amely végül visszatért a Földre.
Az űrhajó gyártója a North American Aviation vállalat volt, amely az űrhajótípus tervezésének és gyártásának jogát elnyerve egy gyártási sorozat (Block II) hetedik példányaként gyártotta le és szállította le a NASA számára az űrhajót.
A repülési profilja szerint a parancsnoki egység 1969. július 16-án startolt Cape Canaveralről, a Saturn V hordozórakétán, hogy kicsit több mint 3 napnyi repülést követően pályára álljon – a vele összekapcsolt Eagle holdkomppal együtt – a Hold körül. Később a holdkomp és a Columbia szétvált, utóbbiban Collins űrhajós Hold körüli pályán maradt, míg Armstrong és Aldrin a holdkompban végrehajtották a történelmi leszállást a holdfelszínre. Kb. egy napnyi keringést követően a leszálló legénység visszatért a CM–107-hez, azzal újra összekapcsolódtak, majd újra leválasztva az immár teljesen elhasznált holdkompot, hazarepültek a Földre, hogy végül a Columbia, a repülés egyetlen megmaradt hardvere 1969. július 24-én leszálljon a Csendes-óceánra.
A repülést követően az űrhajót előbb körbehordozták afféle mozgó kiállítási tárgyként az Egyesült Államok városain, majd a Smithsonian Intézetnek adományozták 1971-ben, ahol az a Nemzeti Repülési és Űrhajózási Múzeum „A repülés mérföldkövei” kiállításának részévé vált.
Az űrhajótípus
Az űrhajótípust a NASA megbízásából fejlesztette a North American Aviation gyár, amellyel az űrügynökség azon feladatának kívántak megfelelni és a technikai feltételek oldaláról megteremteni a kapacitást, hogy a NASA az 1960-as évtized során – John F. Kennedy elnök űrversenybeli felhívására – embert kellett juttasson a Holdra, majd haza is kellett hoznia biztonságban. A fejlesztés 1961-ben kezdődött, ám ekkor még a Holdra szállás megvalósításának koncepciója sem volt végleges, az idők során az többször és gyorsan változott, mire végül a LOR koncepcióban véglegesedett. A koncepcióváltások nyomán aztán a fejlesztésre is kialakult egy kétlépcsős folyamat. Első lépcsőben az eredeti, holdkomp alkalmazásával még nem számoló koncepciót tovább víve kialakítottak egy csökkentett képességekkel rendelkező űrhajóváltozatot, amely a kezdeti tesztek elvégzéséhez tökéletesen elegendő volt, majd a tesztek befejezéséhez és a Holdra szállásokhoz később létrehozták a végleges, teljeskörű képességekkel rendelkező változatot.
Az ún. Block I sorozat példányai voltak a kevesebb képességgel felszerelt, tesztekhez szánt – ám Föld körüli pályán való űrrepülésre teljesen alkalmas – egységek, amelyekkel végül sikerült végigvinni a teljes tesztprogramot. Ezen egységek a North Americannél a CM–001–CM-020-ig terjedő gyári számot kaptak.
A holdrepülésekhez szánta a NASA a második gyártási sorozat Block II űrhajóit. Végül ilyen tzípus volt a CM–107 is. Ezek az űrhajóegysége a következő változtatásokat kapták, hogy kivitelezhető legyen a Holdra szállás általuk: A Block II sorozatú parancsnoki modul kapott egy dokkolószerkezetet, amellyel összekapcsolódhatott a holdkomppal. Ezzel párhuzamosan átalakították az átjáró alagutat is, amely a Block I verziónál kisebb volt és csupán vészkijáratul szolgált egy vízre szállás esetén, amennyiben az előre nyíló fő ajtón nem lehetett volna kiszállni. A Block II-nél használt alagút rövidebb volt, de szélesebb és arra szolgált főként, hogy az űrhajósok átszálljanak rajta keresztül a holdkompba. Mindkét dizájn esetében az átjárót felülről a felső hőpajzs fedte be, míg alulról a Block II esetében egy kivehető ajtó, alatta pedig a dokkológyűrű és a dokklócső mechanizmusa, amely elősegítette a holdkomppal való összekapcsolódást A Block II egy új ajtót kapott (ennek oka főként az Apollo–1 tragédiája volt, amelyben az ajtó dizájnja bizonyult az egyik gyenge láncszemnek). A Block I-en egy kétrészes, befelé nyíló ajtót terveztek, amelyet bonyolult zármechanizmus zárt (a Mercury és Gemini lerobbantható megoldása helyett). A Block II ajtaját pillanatok alatt lehetett nyitni és kifelé nyílt. (Emellett mindkét verziót kívülről még beborította a Start Védő Borítás, amely a felbocsátás során kívülről védte az egész űrhajót.) A Block II kívülről kapott még egy alumínium réteggel bevont PET fóliát, amely fényes, tükröző hatást keltett, míg a Block I változatokon vagy látszott az epoxigyanta szürke felülete, vagy fehérre festették néhány kabint. A Block I-en alkalmazott sarló antennákat áthelyezték. A Block I terveiben szerepelt két félkör alakú áramvonalazó segédszárny, amelyek a légköri visszatérés közben voltak hivatottak stabilizálni az űrkabin süllyedését és ezeken helyezték el a VHF sarlóantennákat. Azonban a tesztek alapján ezek a segédszárnyak feleslegesnek bizonyultak, ezeket elhagyták és az antennák átkerültek a műszaki egységre. Az áram és csővezetékek bekötési pontját áthelyezték, amely a Block I-en a parancsnoki modul legénységi ajtaja mellett volt, míg a Block II-n ezt 180°-kal átellenes pontra tették. A két negatív bólintást vezérlő kormányfúvóka szerelési iránya is változott, amely a Block I-en függőleges volt, a Block II-n ezt vízszintesre változtatták.
A CM–107 gyártási folyamata Az új gyártási sorozat gyári számai a CM–098–CM-119 között kerültek kiosztásra, a CM–107 a gyártási sorozat 10. legyártott és a NASA-nak átadott darabja volt. Az egyes legyártott példányok felhasználási sorrendje is megegyezett a gyártási sorrenddel.
Az egység gyártása 1966. július 5-én kezdődött a North Americannél, annak a kaliforniai Downeybeli gyártóhelyén. Az összeszerelés meglehetősen sokáig, két és vél évig tartott – bár ezen idő alatt történt az Apollo–1 katasztrófája, majd az azt követő széleskörű áttervezés –, a gyártmány végellenőrzése 1968. december 6-án készült el, amikor is készre jelentették az űrhajót. Hat hét múltán, 1969. január 22-én hajózták át Downeyból Cape Canaveralre és adták át a NASA-nak.
Az elkészült, leellenőrzött űrhajót aztán a NASA cape canaverali VAB csarnokában tették repülőkésszé. 1969.április 11-én emelték be a kész űrhajót a Saturn rakéta harmadik fokozatának tetejére (alatta pedig már helyet foglalat ugyanitt az LM–5 jelű holdkomp, az Eagle), majd május 1-jén az egész szerelvényt felemelték a Saturn V rakéta csúcsára. 1969. május 20-án pedig a rakéta technikailag készen állt és kivontatták a VAB csarnokból, hogy a 39A indítóállásba szállítsák.
Névválasztás A NASA-n belül mindig is vitatott téma volt a névválasztási procedúra az egyes repüléseken az űrhajókat illetően. Ennek előjoga a repülésre kijelölt űrhajósoké volt, ám ez feszültségeket szült, olyannyira, hogy a Gemini-programban például a NASA nem is engedte elnevezni az űrhajókat. Az Apollo korszakban viszont kényszerűen tért vissza a téma, mivel a parancsnoki űrhajó és a holdkomp szétválása után két különböző rádió hívójel kellett, hogy meg lehessen különböztetni a rádióforgalmazásban, hogy melyik egység beszél, vagy melyik egységhez szól az irányítás. A rádió hívójel aztán óhatatlanul az űrhajó neve is lett. Az Apollo–10-zel a névválasztás ismét elindult a NASA által sérelmezett irányba, a CSM Gumilabda és a holdkomp Pók neve komolytalannak tűnt a vállalkozás grandiózusságához képest. A NASA vezetése ezért intette is az Apollo–11 legénységét, hogy az expedíció jelentőségéhez illó neveket válasszon – különösen azok után, hogy a szimulátoros gyakorlások során a Jégkása és a Szénakazal neveket használták a szimulált parancsnoki hajóban és a holdkompban.
A legénység megfogadta a tanácsot és így kapta a parancsnoki űrhajó a Columbia nevet, amelyet elsősorban Jules Verne Utazás a Holdba és Utazás a Hold körül című regényei cselekményével és a Columbiad ágyúval meglevő asszociáció ihletett. De a szónak további jelentései is voltak, mint például a hasonló nevű 18. századi legendás amerikai hajó, amely az északnyugati ismeretlen tengeri területeket kutatta. Magára az Egyesült Államokra is utalhatott a név, hisz Columbia Amerika nőnemű költői neve is egyben a kultúrában.
A repülés A repülések során nem sokkal az egység tényleges útja előtt derült ki, hogy az Apollo–10 nem lesz képes egy előrehozott Holdra szállás megkísérlésére, így az az Apollo–11 lesz a NASA első kísérlete a holdfelszíni leszállásra, így az ehhez a repüléshez rendelt CM–107 lesz az a történelmi űrhajó, amely az űrhajósokat a Holdhoz szállítja. A repülés startjára végül 1969. július 16-án került sor Kennedy Űrközpont 39A indítóállás. Az űrhajó fedélzetén Neil Armstrong, Buzz Aldrin és Michael Collins űrhajósok utaztak, hogy elsőként érjenek le a holdfelszínre az emberiség történetében.
A repülés profilja a Hold körüli keringésig megegyezett a két korábbi repüléssel. Előbb a sikeres startot követően másfél Föld körüli fordulatot tett az űrhajó, amely idő alatt a legénység teljeskörű rendszertesztet végzett, hogy minden rendszer tökéletesen működi-e – a lefektetett szabályrendszer alapján kizárólag tökéletes űrhajóval lehetett holdutazást indítani, így egy hiba esetén a legénység simán visszatért volna a Földre –. Ezután következett a Csendes-óceán felett az ún. TLI (Translunar injection – Holdirányú Gyújtás), amikor a Saturn V harmadik fokozatával, az S–IVB-vel elég impulzust nyert az űrhajó, hogy elhagyja a Föld gravitációs terét és eljusson a Holdig. A holdi pályára állást követően egy összetett manőverre került sor, amelyet helyzetváltoztatás, dokkolás, kivontatás néven tartottak számot. Ehhez a rakétafokozatról levált és néhány méterre eltávolodott anyaűrhajó a kereszttengelye körül 180°-os fordulatot végzett (azaz innentől kezdve menetiránynak háttal repült), majd az orrán levő dokkolószerkezettel megcélozta a holdkompon levő fogadó egységet és összekapcsolódtak. Következő lépésként a parancsnoki hajó kormányhajtóműveinek húzóerejével és az adapterbe épített rugós mechanizmus segítségével kihúzták a holdkompot a rakétafokozatból.
A műveletet követően az S–IVB-t távirányítással más pályára irányította a houstoni irányítás, majd az űrhajó a szabad visszatérés pályáján eseménytelen utat tett meg a Holdig. A Föld gravitációs teréből a Hold gravitációs terébe 61 óra 39 perc 55 másodpercnyi repülés után lépett át az űrhajó, majd a Holdat kicsit több mint 3 napnyi, összesen 75 óra 49 perc 50 másodpercnyi repüléssel érte el, amikor begyújtották a hajtóművet, hogy Hold körüli keringésbe lassítsák az összekapcsolt parancsnoki űrhajót és a holdkompot. Ezt követően több mint egy napnyi, 13 keringésinyi időt töltöttek a Hold körül az űrhajósok, felkészülve a holdkomp leválasztására és a leszállásra. Erre a pillanatra a földi start után 100 óra 12 perccel került sor, 1969. július 20-án. Ekkortól a CM–107 egyrészt egyedül repült során, másrészt külön rádió hívójelet kapott: Columbia (lényegében ezt tekintjük az űrhajó nevének is). Az Eagle hívójelű holdkomp ekkor Armstronggal és Aldrinnal eltávolodott, majd elvégezte a történelmi leszállást a Nyugalom Tengerére a Statio Tranquilitatis pontra.