Гагаринское время. 1960 – 1969 годы Лесников Василий
Одно и то же наклонение орбиты может быть получено при северо – восточном и юго – восточном направлении запуска ракеты – носителя. При старте с космодрома Байконур используется северо-восточное направление, так как в этом случае полет на участке выведения и непосредственно после отделения от ракеты-носителя проходит над территорией Казахстана и России. А это значит, что на наиболее ответственных участках полета наземные станции слежения и контроля могут осуществлять радио и телевизионную связь с кораблем, принимать телеметрическую информацию, более продолжительное время проводить измерения параметров орбиты.
На участке выведения от ракеты-носителя космического комплекса отделяются и падают на Землю отработавшие ступени. Выделить район для падающих частей естественно легче на собственной и дружественной территориях. Однако количество выделенных районов ограничено. Поэтому ограничены и возможные направления запусков ракет-носителей, а, следовательно, и величины угла наклонения.
Трасса выведения пролегает над малонаселенными районами и потому предполагаемый ущерб от падения обломков рассчитывается как минимальный.
Та же задача стоит перед учеными, конструкторами и при выборе возможных областей приземления возвращаемых аппаратов.
В уже выбранных районах выведения и спуска не допускают никакого строительства крупных промышленных объектов, не планируют расширение и развитие уже существующих населенных пунктов. И это понятно. Никто не хочет жить с осознанием того, что в любую минуту на голову может свалиться что-то тяжелое, от которого и убежать будет невозможно.
В СССР и теперь в России наклонение орбиты пилотируемых космических кораблей находится в пределах от 51 до 65 градусов. Большое наклонение было принято для первых космических кораблей. Затем практически была принята орбита выведения с наклонением 51,6 градуса. Но для интернациональных экипажей при автономных полетах широкий выбор угла наклона сохранялся, так как это позволяло экипажам проводить исследования природных ресурсов над территорией своих стран.
Если бы Земля была неподвижной, то есть не вращалась бы вокруг своей оси, то орбита космического корабля все время проходила бы над одними и теми же районами Земли. Однако Земля вращается не только вокруг Солнца, но и вокруг собственной оси. Вследствие этого вращения при заданном наклонении орбиты географические координаты мест, над которыми будет пролегать полет космического корабля, зависят от периода его обращения – времени одного полного оборота корабля вокруг Земли.
Эти координаты, соединенные одной линией, образуют трассу полета. Трасса каждого нового витка в пространстве точно такая же, как и предыдущего, но из-за собственного вращения Земли сдвинута к западу по долготе на угол поворота Земли относительно плоскости орбиты за период обращения. Долготное межвитковое расстояние сдвига за один оборот составляет 22,5 градуса.
Полный оборот плоскости орбиты космического корабля вокруг Земли завершается приблизительно через сутки. Можно подобрать период обращения орбиты таким, что к этому моменту корабль сделает целое число витков и его трасса совпадет с трассой предыдущих суток. То есть через сутки полета корабль может оказаться над той же точкой. Например, над точкой старта. Такие орбиты называют суточными.
Если период больше или меньше суточного, то трасса все время сдвигается по долготе соответственно к востоку или западу на величину, называемую суточным смещением трассы. Это особенно важно при полетах международных экипажей, так как каждому новому космонавту хочется получше разглядеть города и села своей страны, полностью выполнить запланированные эксперимент. Ради этого они готовы не спать несколько суток подряд. И практически всегда первую ночь никто из них не спит во время космического полета.
Некоторые объекты, правда, за время полета так и не попадают в поле зрения космонавтов. Например. На первом витке корабль проходит слева от объекта, а на следующем справа.
Через какое-то время положение нужного объекта может все-таки совпасть с трассой и даже будет в это время прекрасно освещен, но это еще не означает, что на объект не наползет сплошная облачность. И так далее и тому подобное. Космонавт может летать месяцами, но так и не увидит родной город со своей высокой орбиты.
Вследствие большой протяженности России в долготном направлении трасса полета в течение суток проходит через ее территорию 11 раз. Причем, корабль движется с юга на север, а орбита смещается с востока на запад.
Кроме того нужно помнить, что чем выше орбита полета, тем больше и период обращения.
Таким образом, изменяя период обращения \или высоту полета\, можно выбрать такую орбиту, что в каждые новые сутки можно будет фотографировать и изучать все новые и новые участки поверхности Земли.
Существенную роль при планировании полета играет выбор времени старта и допустимые пределы, в которых эти временные изменения возможны. В принципе старт космического корабля может состояться в любое время суток – и днем и ночью. Это как в авиации – взлететь можно в любую погоду. Вот только для посадки необходимы вполне определенные погодные условия и пригодный район.
У космонавтов время старта полностью зависит от программы предстоящего полета. Если полет автономный и предполагается в основном дистанционное зондирование звезд, то старт возможен в любое время и основные ограничения относятся к желаемым условиям посадки в конце полета.
Если стартующему кораблю предстоит стыковка, например с орбитальной станцией, то ему необходимо стартовать \по принятой нашими учеными схемой стыковки\ в момент прохождения станции над космодромом. Всякие отклонения в ту или иную сторону влекут за собой дополнительные энергозатраты для коррекции орбиты корабля после вывода его на орбиту.
Кроме того, всегда желательно, чтобы космический корабль после завершения полета приземлялся на территории Казахстана или России в светлое время суток. Это значительно облегчает процесс поиска и спасения экипажа.
Обстановка в районе Казахстана \общепринятый район посадки\ по условиям освещенности повторяется через 58 суток. Так что изменение времени старта влечет за собой и ухудшение условий работы экипажа и поисковиков в самый напряженный период завершения полета, когда организм членов экипажа значительно ослаблен, и им чрезвычайно необходима помощь в первые минуты и часы после возвращения на Землю.
При изменении времени старта космического корабля и неизменном наклонении орбиты и ее периода, плоскость орбиты по отношению к Солнцу располагается по разному. Следовательно, в значительных пределах меняются условия освещенности по трассе полета и условиях научных наблюдений Земли.
При расчете времени старта космического корабля обязательно учитывается необходимость контролируемого и точного построения ориентации космического корабля на орбите непосредственно перед будущим возвращением на Землю. Ориентация корабля необходима и перед фотографированием объектов, изучением звезд и перед выполнением других задач, которые требуют приведения космического корабля перед работой в строго определенное положение в пространстве.
Подобные эксперименты также планируются задолго до полета, и четко рассчитываются по времени, так как их выполнение связано с целым комплексом многочисленных условий по взаимному расположению объектов, с динамическими процессами и многим другим.
Важное значение при планировании старта имеет высота апогея и перигея орбиты, на которую выводится космический корабль. Эти величины в течение полета не являются постоянными для любого космического аппарата. На каждом витке, особенно в перигее космический корабль задевает атмосферу и получает определенное торможение. На следующем витке трасса полета проходит еще ниже, а следовательно плотность атмосферы и ее сопротивление увеличиваются, увеличивая при этом и эффект торможения. Как только скорость космического корабля станет ниже 8 километров в секунду, он неминуемо сойдет с орбиты по длинной, растянувшейся на несколько тысяч километров параболе и устремится к Земле. Вот только рассчитать точку посадки в этих условиях чрезвычайно трудно.
С другой стороны, тормозящий эффект атмосферы на высотах ниже 150 километров не позволяет летать за счет инерции. В этих случаях нужна постоянная работа двигателей для поддержания высоты за счет увеличения скорости полета, то есть работе двигателей на разгон. Иначе космический корабль по той же параболе снова устремится к Земле.
Отсюда возникло и такое понятие как время существования космического летательного аппарата на орбите, величина которого равна временному промежутку от выведения космического аппарата на орбиту до его входа в плотные слои атмосферы в пределах 100–150 километров.
Критическим значением периода обращения космического корабля на орбите, при котором еще обеспечивается орбитальный полет, считается время 87,75 минут при высоте 170 километров. Орбита при этом круговая.
Если орбита космического корабля не круговая, а эллиптическая, то очень важным параметром, определяющим время существования, является перигей. Именно в районе этих точек корабль наиболее сильно ощущает плотность атмосферы.
При высоте перигея 100 километров корабль войдет в атмосферу через виток.
При высоте перигея 200 километров время существования корабля уже около ста дней.
При высоте перигея 500 километров время существования корабля достигает десятков лет.
Цифры параметров орбиты могут изменяться в зависимости от многих условий на конкретный момент времени. Играют роль и гравитационные силы, и магнитное поле, и влияние Солнца. Однако ученые на первых этапах пилотируемых космических полетов учитывали в основном факт аэродинамического торможения атмосферы, используя его как один из резервов безопасности полета.
Ниже приводится таблица по космическим кораблям типа «Восток» и «Восход», а также более подробные данные по полету космического корабля «Восток -3».
Из таблицы видно, что все космические корабли серии «Восток» выводились на очень низкую орбиту в перигее, обеспечивая тем самым минимально необходимое время существования на орбите.
Если бы Г. Титова или любого другого космонавта, стартовавшего на этих кораблях, забросили бы слишком низко, то они не смогли бы летать больше суток и не выполнили бы программу полета. Атмосфера заставила бы их корабли приземлиться раньше.
В случае же, если бы корабль при старте забросили бы слишком высоко, а тормозная двигательная установка отказала, то корабль мог бы крутиться на орбите слишком долго и имеющиеся системы жизнеобеспечения не помогли бы космонавту выжить в этом полете. Их ресурс не рассчитан на значительное увеличение продолжительности существования человека в космическом полете.
Проводя дальнейшие расчеты снижения космического корабля «Восток-3» можно узнать, когда бы он приземлился в случае отказа тормозной двигательной установки. Для этого каждый может построить график снижения и убедиться в том, что не позже чем через 10 суток корабль сел бы за счет самоторможения.
Зная, что система жизнеобеспечения «Востоков» позволяла космонавту жить на орбите до 10 суток, можно наглядно убедиться в степени безопасности полетов космонавтов на этих кораблях при условии отличной работы стартовой команды.
Система жизнеобеспечения космических кораблей США в первых полетах обеспечивала существование астронавтов на орбите до трех суток. Их корабли поднимались на орбиту не выше 160 километров, что также обеспечивало им возможность возвращения в допустимые сроки.
Да, на первых порах ученые были очень осторожны в своих решениях и пытались обеспечить максимальную безопасность космонавтов. Во всяком случае, до тех пор, пока не была полностью отработана техника стартов. Сейчас, изготовленные на заводе, космический корабль и ракета-носитель доставляются на космодром Байконур и здесь в монтажно-испытательном корпусе \ МИКе\ собираются в единое целое.
Длина МИКа более 100 метров, высота с пятиэтажный дом. Поэтому сборка всех основных частей комплекса корабля и ракеты осуществляется горизонтальным способом и в таком же положении на железнодорожной платформе весь комплекс в сборе доставляется на стартовую позицию, расположенную в 1,5–2 километрах.
Обычно вывоз ракеты-носителя с космическим кораблем выполняют рано утром. И будь то зимой или летом, в леденящую стужу или знойную жару, вокруг состава, забегая с разных сторон, а то и забираясь в вертолет, снимают и снимают торжественный выезд фотокорреспонденты и кинооператоры.
Сама стартовая позиция не очень большая. Квадрат железобетона с отверстием в центре для хвостовой части ракеты-носителя. Мощный установщик устанавливает ракету-носитель в вертикальное положение, и как бы вставляет в пусковую систему, жестко закрепляя в верхней и нижней частях с помощью специальных ферм. Сюда же подводятся кабельная и заправочная мачты и ферма обслуживания.
Несмотря на тщательную проверку всех систем и агрегатов в МИКе, на стартовой площадке все проверки повторяются вновь. Ведь положение ракетно-космического комплекса изменилось с горизонтального на вертикальный, что могло привести к каким то изменениям в работе систем. Да и сама транспортировка могла внести коррективы в состояние систем.
В конце проверок ракета-носитель заправляется топливом и сжатыми газами.
В бункере командного пункта запуска руководитель работ, оценив все доклады, дает команду готовить космонавтов к посадке в корабль. Начинается отсчет времени непосредственной подготовки к полету.
Космонавты на площадке задерживаются не долго. Доклад, последние приветствия, пожелания, и они скрываются в лифте, а через несколько минут выходят на связь с командным пунктом со своих рабочих мест.
Космонавты и ракетно-космический комплекс готовы к старту.
Во время старта, как и во время стыковки, космонавты, космонавты находятся в скафандрах вентиляционного типа, которые не претерпели особых изменений со времен старта Ю. Гагарина. Хотя и был период, когда космонавты стартовали в космос без скафандров.
Нахождение в скафандре связано с повышением безопасности космонавтов в период работы на особо опасных участках полета.
Экипаж космического корабля «Восход» работал без скафандров
П. Беляев и А. Леонов находились в скафандрах только потому, что планировался выход в открытый космос.
В конечном итоге жизнь заставила конструкторов и космонавтов вернуться к варианту старта в скафандрах.
На выход в космос А. Леонова американцы ответили серией из пяти космических полетов космических кораблей «Джемини».
23 МАРТА.
На орбиту выведен космический корабль «Джемини-3» с экипажем Вирджил Гриссом и Джон Янг. Длительность полета 4 часа 53 минуты. Корабль испытан в пилотируемом варианте. Астронавты изменяли наклон и высоту орбиты, вручную сориентировали корабль перед спуском, включили тормозную двигательную установку.
Для Гриссома это был второй полет в космос.
3 ИЮНЯ.
На орбиту выведен космический корабль Джемини-4» с экипажем Джеймс Макдивитт и Эдвард Уайт. Полет продолжался 4 суток. В этом полете возвращаемый аппарат на орбите был разгерметизирован, и астронавт Уайт вышел в открытый космос без использования шлюзовой камеры. В космосе он передвигался не только с помощью фала, как Леонов. Для перемещения использовалась малогабаритная реактивная установка. Но от фала астронавт не освобождался. Страховка оставалась.
Для отработки операции стыковки было выполнено сближение со второй ступенью ракеты-носителя на дистанцию 120–600 метров по разным оценкам.
21 АВГУСТА.
На орбиту введен космический корабль «Джемини-5» с экипажем Гордон Купер и Чарльз Конрад. Полет продолжался более семи суток, значительно перекрыв рекорд В. Быковского. Были выполнены различные виды маневров с помощью двигателей корабля и наблюдение объектов в космосе, на земле и в океане. Астронавты работали с бортовой цифровой вычислительной машиной и радиолокатором, наблюдая за предварительно выброшенным контейнером.
Гордон Купер совершил свой второй космический полет.
28 ОКТЯБРЯ.
В слушатели отряда космонавтов зачислены еще 23 человека. Вот только перспективы будущих космических полетов остаются туманными. Следовательно, конкуренция кандидатов на полет будет очень серьезной.
4 ДЕКАБРЯ.
На орбиту выведен космический корабль «Джемини-7» с экипажем Фрэнк Борман и Джеймс Ловелл. Длительность полета уже 13 суток и 18 часов.
Уже в начале полета корабль сближался с ракетой-носителем до дистанции 15–20 метров. Затем Борман вручную осуществил ориентацию по звезде Спика, и изменил орбиту в перигее, повысив ее на 61 километр.
На вторые сутки астронавты сняли скафандры. Снова маневрировали и перешли на круговую орбиту, которая обеспечивала встречу с космическим кораблем «Джемини-6А».
15 ДЕКАБРЯ.
На орбиту выведен космический корабль «Джемини-6А» с экипажем Уолтер Ширра и Томас Стаффорд. Длительность полета 1 сутки. Первоначально их полет должен был состояться позже. Но ракету «Аджена», с которой должен был состыковаться экипаж «Джемини-7», не смогли запустить в космос.
Руководство НАСА приняло решение проверить все этапы стыковки с помощью двух пилотируемых кораблей. Так в космосе срочно оказался корабль «Джемини-6А».
Томас Стаффорд и Уолтер Ширра мастерски выполнили все операции. Они подходили к кораблю «Джемини-7» на расстояние от 1 до 30 метров, совершили облет корабля. Могли бы и состыковаться, но на кораблях были несовместимые стыковочные устройства. Поучилась отличная генеральная репетиция.
Уолтер Ширра стал уже третьим астронавтом, которые дважды побывали в космосе. Их можно было уже называть профессионалами космоса.
Возвращаемые аппараты космических кораблей «Джемини-6А» 16 декабря, а «Джемини-7» 18 декабря успешно приводнились в океане.
1966 ГОД
ЯНВАРЬ.
14 января умер Сергей Павлович Королев. Без него развитие космонавтики в нашей стране еще больше затормозилось.
За весь 1966 год в СССР не было выполнено ни одного пилотируемого космического полета. Под большим вопросом был и первый пилотируемый полет космического корабля «Союз», разработка которого шла трудно.
Космонавты, в сложившейся сложной ситуации, использовали любую возможность, чтобы как можно лучше подготовить себя к предстоящим космическим полетам. Комплексный тренажер космического корабля «Союз» работал на полную загрузку.
А США вновь вывели на орбиту 5 космических кораблей «Джемини».
16 МАРТА.
На орбиту выведен космический корабль «Джемини-8» с экипажем Нил Армстронг и Дэвид Скотт. Длительность полета 10 часов 41 минута. Но за это время астронавты сумели состыковаться с ракетой-целью «Аджена». Правда, из-за неисправности в системе двигателей, корабль находился в состыкованном состоянии 20 минут. Затем расстыковался и благополучно приводнился в океане.
В ходе полета не выполнен выход в открытый космос, из-за аварии двигателя и решения руководства о срочном возвращении экипажа.
А в Центре подготовки космонавтов, наконец то, началась пора новоселий. Все космонавты переехали в новые квартиры в своем гарнизоне. 6 лет они ждали этого момента.
3 ИЮНЯ.
На орбиту выведен космический корабль «Джемини-9«с экипажем Томас Стаффорд и Юджин Сернан. Длительность полета 3 суток. Стаффорд в космосе второй раз. Почти в каждом экипаже есть астронавт, ранее побывавший в космосе.
Экипаж с расстояния более 1000 километров в течении 4 часов приблизился к спутнику. Затем еще в течение двух суток астронавты совершали маневры вокруг спутника, приближаясь к нему на расстояние в несколько сантиметров. Но как и шесть месяцев назад для Стаффорда это была лишь прекрасная тренировка. Обтекатель на спутнике не сошел со стыковочного узла. Так что настоящую стыковку выполнить было просто невозможно.
В конце полета Сернан вышел в открытый космос через люк корабля. В космосе он пробыл 2 часа 5 минут. Из-за запотевания стекла шлема выход сократили. Сернан не смог испытать реактивную установку для передвижения в космосе.
Возвращение астронавтов было успешным.
18 ИЮЛЯ.
На орбиту выведен космический корабль» Джемини-10» с экипажем Джон Янг и Майкл Коллинз. Длительность полета почти трое суток. Янг в космосе второй раз. Через 5 часов экипаж сблизился с ракетой «Аджена-10», состыковался с ней. Связка ракеты и корабля трижды меняла параметры орбиты, прежде чем расстыковаться.
Затем последовало сближение с ракетой «Аджена-8» и Коллинз, выйдя в открытый космос, перешел \ вернее перелетел, используя реактивную установку для передвижения\ на стыковочный узел ракеты, снял с нее некоторые элементы.
Приводнение астронавтов было успешным.
12 СЕНТЯБРЯ.
На орбиту выведен космический корабль «Джемини-11» с экипажем Чарльз Конрад и Ричард Гордон. Длительность полета 3 суток. И снова командир экипажа Конрад в космосе во второй раз.
С ракетой мишенью на этот раз каждый астронавт стыковался дважды, получая бесценный опыт стыковки на орбите. Обнаружение ракеты бортовым локатором было произведено с дистанции 93 километров. Далее сближение с ракетой. На расстоянии 50 метров локатор стал давать неверные показания, и Конрад первую стыковку провел визуально вручную.
На вторые сутки после четвертой стыковки, Гордон вышел в открытый космос, прошел по кораблю, и соединил корабль и ракету нейлоновым тросом.
После возвращения Гордона в корабль, вся связка ракета и корабль были подняты на высоту 1372 километра с помощью двигателей ракеты.
Через два витка корабль снова вернулся на обычную высоту орбиты. Ракета была отстыкована от корабля, и астронавты провели некоторые динамические операции при связке через нейлоновый трос. Затем трос был отстрелен.
11 НОЯБРЯ.
На орбиту выведен космический корабль «Джемини-12» с экипажем Джеймс Ловелл и Эдвин Олдрин. Длительность полета 3 суток 22 часа 35 минут. Ловелл в космосе второй раз. Программа полета почти полностью повторяла предыдущий полет. Олдрин трижды выходил в открытый космос, общей продолжительностью 5,5 часов. Каждый космонавт собственноручно провел стыковку с ракетой.
На этом программа полетов космических кораблей «Джемини» была завершена. Астронавты получили огромный практический опыт по стыковке на орбите и выполнении различных операций во время выходов в открытый космос. Далее начиналась программа полетов на космических корабля «Аполлон» и полет к Луне.
Нашим космонавтам оставалось только завидовать своим американским коллегам. В их распоряжении, был только тренажер космического корабля «Союз», много теории и никакой практики космических полетов.
За прошедшие годы американцы совершили 16 космических полетов. 20 человек побывало в космосе. Из них дважды – 7 человек.
В СССР за это время было выполнено 8 космических полетов. Слетало в космос 11 человек. Ни один не слетал дважды.
1967 ГОД
Завершив полеты по программе «Джемини», американцы почти сразу приступили к подготовке пилотируемого полета космического корабля «Аполлон». Уж в феврале был запланирован первый пилотируемый полет корабля с базовым основным блоком.
27 января на космодроме корабль был установлен на ракету-носитель. Назначен экипаж в составе: Вирджил Гриссом, Эдвард Уайт и Роджер Чаффи. Двое первых астронавтов уже побывали в космосе. Уайт был первым американцем, вышедшим в открытый космос.
В этот день экипаж отрабатывал в корабле методику своих действий в корабле при запуске. Астронавты находились в скафандрах.
За 10 минут до окончания тренировки в командном отсеке экипажа возник пожар. В кислородной атмосфере отсека огонь распространился мгновенно. Но астронавты погибли не от огня, а от удушья, надышавшись дымом от горевших материалов в отсеке.
В нормальной обстановке для срочного покидания отсека астронавтам отводилось 3 минуты. Для этого нужно был повернуть рукоятку выходного люка на 200 градусов, и открыть люк во внутрь отсека. Но давление в отсеке за несколько секунд поднялось до 2, 5 атмосфер. Преодолеть такую силу, да еще в скафандрах астронавты просто физически не могли.
Давление было настолько велико, что треснул пол отсека. Давление упало до атмосферного, но астронавты к этому времени уже ничего не могли сделать.
Спасательная команда добралась к экипажу через 5 минут, но было уже поздно. Экипаж погиб. Природа взяла у людей вторую реальную жертву на пути к космосу, предупредив, что на этом пути Человечеству нужно быть чрезвычайно осторожным и внимательным.
НАСА приняло ряд мер для повышения безопасности астронавтов. Однако главная причина – кислородная атмосфера в корабле не была устранена. Почти до самого старта в корабле поддерживали состав атмосферы приближенной к земному. Непосредственно перед стартом атмосфера в корабле продувалась и заполнялась кислородом при давлении 0,35 килограмм на квадратный сантиметр. В полете они дышали только кислородом.
Такая авария естественно не могла не сказаться на сроках выполнения всей программы Аполлон». Полеты 1967 года отменили. Совершенствовали системы, тщательнее готовились к полету.
Для Советского Союза сложившаяся ситуация давала шанс, если и не перегнать американцев в качестве космических полетов, то хотя бы догнать их. Нужно было дать путевку в жизнь космическому кораблю «Союз», и отработать с его помощью все варианты стыковки двух объектов на космической орбите.
Космический корабль «Союз» был принципиально новой разработкой, в которой конструкторы учли все недостатки и преимущества предшестующих космических кораблей. Он состоял из трех отсеков: спускаемого аппарата, орбитального обитаемого отсека \бытовой отсек\ и приборно-агрегатного отсека.
В дальнейшем, сохраняя в неизменности корпус корабля, разработчики почти полностью заменили оборудование и бортовые системы. Существенно менялись при этом характеристики кораблей.
Масса заправленного и укомплектованного корабля, в зависимости от решаемых задач, составляла от 6.38 до 6,85 тонн. Экипаж составлял 2–3 человека. Длина корабля 6,98 – 7,13 метра. Максимальный диаметр 2,72 метра. Размах панелей солнечных батарей 8,37 и до 10,6 метра. Свободный объем для экипажа 6,5 кубических метров.
Возвращаемый \спускаемый\ аппарат имел в отличие от «Востоков» каплевидную форму. Свободный объем для экипажа составлял 2,5 кубометра.
Корпус аппарата выполнялся из алюминиевого сплава и имел значительную защиту. Основной теплозащитный экран на участке парашютирования, после выполнения своей задачи, отстреливался. В верхней части корпуса имелся люк диаметром 0,8 метра для сообщения с орбитальным отсеком. Через этот же люк экипаж покидает спускаемый аппарат после приземления. Имеются три иллюминатора – два боковых свободных и один в центре для визира ориентатора. В корпусе размещены два контейнера – основного и запасного парашютов.
В орбитальном обитаемом отсеке \БО\ экипаж во время автономных полетов спал, обедал, проводил практически все научные исследования. В верхней части БО конструктивно размещен стыковочный узел.
Приборно-агрегатный отсек \ПАО\ предназначен ля размещения аппаратуры и оборудования большинства систем корабля.
Бытовой и приборно-агрегатный отсеки не имеют тепловой защиты и после разделения с спускаемым аппаратом сгорают в плотных слоях атмосферы.
В состав космического корабля входят:
– система ориентации и управления движением при полете на орбите и в процессе спуска,
– система двигателей причаливания на завершающем этапе стыковки и ориентации,
– сближающе-корректирующая двигательная установка,
– система электропитания,
– система стыковки,
– радио и телевизионные системы,
– система жизнеобеспечения,
– система управления бортовым комплексом с различных пультов космонавта и другие.
Корабль «Союз» мог находиться в автономном полете с экипажем до трех недель, но основное его назначение – доставка экипажей и грузов на будущую орбитальную станцию.
При автономных полетах корабль в обязательном порядке имел солнечные батареи для подзарядки аккумуляторных батарей. При выполнении транспортных операций наличие солнечных батарей определялось конструкцией орбитальной станции.
Основные принципы управления, заложенные на «Востоках», легли и в основу разработки «Восходов» и «Союзов». Даже необходимость выполнения стыковки не изменила ситуацию кардинально. Оптическая ось визира для стыковки оказалась направленной по полету корабля и только. Контроль полета только по телеэкрану, который стал основным прибором, по которому экипаж оценивает качество процесса стыковки с другим объектом.
Если же космонавт сомневается в показаниях приборов и хочет собственным глазом, как в автомобиле, посмотреть на сложившуюся ситуацию на дороге, он должен развернуть космический корабль на 90 градусов по курсу и оценить ситуацию через свободный иллюминатор. Долго любоваться объектом стыковки, при таком положении корабля, нельзя. Если космонавт хочет одновременно управлять процессом перемещения в космосе, он должен при этом постоянно помнить, что в данном положении ручки управления двигателями поменяли знак своего управляющего действия, то есть сдвинулись на тот же угол разворота корабля в 90 градусов. Хочешь двигаться ближе к объекту, выдавай управляющий импульс основному корректирующему двигателю вправо, а не вперед. И так далее. Это, конечно, трудно. И потому космонавты прибегают к подобному методу контроля обстановки только в очень сложных ситуациях. Например, при стыковке с неориентированным объектом. Раз, другой для такого визуального контроля еще можно было развернуться, но не больше. Топливо надо экономить.
Кроме того, стыковочный узел расположен впереди космического корабля и потому боком пристыковаться к другому кораблю или станции никак нельзя. На конечном участке стыковки нужно обязательно идти вперед стыковочным узлом.
Конструкторы, хотя и доверили летчикам управление космическим кораблем, на деле больше доверяли технике, автоматике. Именно на нее они делали ставку при разработке космического корабля, так как она позволяла осуществить двойное и даже тройное дублирование систем. К тому же, первые системы отрабатывались, как правило, сначала в автоматическом режиме, а уж потом разработчики начинали думать о ручном контуре управления. Уходить от удачно отработанной схемы трудно. Проще и основной режим стыковки доверить автоматике.
То, что космонавты при этом не получают достаточно прочных навыков по управлению космическим кораблем в реальных условиях, уже не является для конструкторов столь существенным фактором.
Отработка методики и схемы стыковки проходила сложно. Она началась еще во время группового полета космических кораблей «Восток-3» и «Восток-4», когда они сближались на расстояние до 5 километров и космонавты проводили первые попытки взаимного обнаружения космических кораблей, учились управлять ориентацией кораблей в пространстве.
Полеты автоматических космических кораблей «Полет» и пилотируемых кораблей «Восход» продолжили программу исследований. Космонавты уже не только разворачивали свой корабль вокруг трех осей ориентации, но и совершали небольшие маневры, изменяя высоту полета и плоскость орбиты. Автоматические корабли делали эти маневры еще в больших пределах.
Перед новым космическим кораблем «Союз» стояли еще более сложные задачи. Ему предстояло стать настоящим транспортным кораблем, доставляющим на орбиту экипажи и самые разнообразные грузы. А какая же доставка может обойтись без стыковки на орбите с объектом назначения.
Весь опыт космических полетов говорит о том, что мы не привыкли идти вперед черепашьими шагами. В каждом космическом полете ставились принципиальные и важные задачи, значительно продвигавшие при удаче, науку вперед. И огромная роль в таком движении принадлежала С. П. Королеву.
Разработка «Союзов» началась при Королеве, но на самом важном этапе его подготовки к полету Сергей Павлович уже не мог присутствовать, что и сказалось как на качестве разработки самого корабля, так и на подготовке его к пилотируемым полетам.
Первый старт космического корабля «Союз» приближался и правильно сказать сейчас об общих принципах подготовки космонавтов к полетам на этих кораблях.
После отбора и двухгодичного курса общекосмической подготовки, космонавты сдают экзамены. Им присваивают звания летчик-космонавт и назначают в группу для подготовки к конкретному полету. Когда дата полета становится ясной, назначаются космонавты и формируются экипажи для непосредственной подготовки к конкретному полету. Космонавты начинают усиленно работать на комплексном тренажере космического корабля.
В комплексном тренажере станции или корабля информационно все должно быть так, как в реальном полете. На пульты выдается реальная информация, в иллюминаторах создается изображение объектов Земли и неба, соответствующие заданной ориентации аппарата в данной точке орбиты.
Человек, внезапно попавший внутрь космического аппарата во время тренировки, может определить, что находится на земле, только по отсутствию невесомости и перегрузки.
Весь процесс тренировки регистрируется документально и в конечном итоге позволяет инструктору достаточно точно и объективно оценить действия каждого члена экипажа по пятибальной системе оценок. Когда таких систем контроля не было, непререкаемость инструктора и уверенность космонавтов в своей правоте часто мешали объективно разобраться в ситуации.
Есть в распоряжении инструкторов и особые органы управления, которые позволяют задать экипажу условия работы в аварийной ситуации в любой предполагаемой точке орбиты.
Завершаются тренировки комплексной зачетной тренировкой, по результатам которой чаще всего и определяется окончательно экипаж, которому вскоре предстоит отправиться в космос.
Первому пилотируемому полету космического корабля «Союз» предшествовали два беспилотных, но оказалось, что недоработки еще были и довольно большие. И не только в конструкции корабля. В вопросах подбора космонавтов на конкретный полет тоже были проблемы.
23 АПРЕЛЯ.
На орбиту выведен космический корабль «Союз-1» с космонавтом полковником Комаровым Владимиром Михайловичем.
Комаров В. М. Герой Советского Союза, Летчик-космонавт СССР. Первый полет совершил в 1964 году. Впервые космонавт летел в космос второй раз.
По разработанной программе после выхода на орбиту космического корабля «Союз-1» с В. Комаровым должен был стартовать космический корабль «Союз-2» с экипажем: В. Шаталов, Е. Хрунов, А. Елисеев. После стыковки двух кораблей Хрунов и Елисеев должны были перейти в корабль Комарова и с ним же возвратиться на Землю. Но у космического корабля «Союз-1» не раскрылись солнечные панели, а энергетические возможности корабля в такой ситуации невелики. Корабль потерял ориентацию и вошел в режим постоянной закрутки. Ни о какой стыковке даже речи не могло быть. Старт второго корабля отменили.
Первый пилотируемый полет космического корабля «Союз-1» продолжался более суток и закончился трагически. Из-за нераскрытия основного парашюта по полной программе, возвращаемый аппарат на нерасчетной скорости врезался в землю. Космонавт В. Комаров погиб 24 АПРЕЛЯ.
Комаров В. М. посмертно награжден орденом Лени и медалью Золотая Звезда. Ему вторично присвоено звание Героя Советского Союза. На его родине и на аллее Героев Космоса у ВДНХ в городе Москва установлены его бюсты.
Урна с прахом Комарова В. М. замурована в кремлевской стене.
Природа взяла свою очередную жертву.
Наверное, к месту будут и еще несколько слов о схеме спуска с орбиты на транспортном космическом корабле «Союз».
В штатном режиме схему спуска можно разделить на несколько важных участков: проведение маневра для осуществления схода с орбиты полета, полет в разреженных слоях атмосферы до высоты порядка 100 километров, движение возвращаемого аппарата до высоты 10 километров. Здесь уже срабатывает парашютная система и в конце приземление с использованием двигателей мягкой посадки.
На космическом корабле нет привычного тормоза, чтобы замедлить скорость полета до величины, необходимой при посадке.
Основной двигатель космического корабля «Союз» увеличивает скорость, и он же, при изменении ориентации корабля на 180 градусов, может эту скорость уменьшить. Скорость снижается, высота полета уменьшается и через определенное время корабль входит в плотные слои атмосферы.
Необходимая ориентация перед выдачей тормозного импульса может выполняться как автоматически, так и вручную экипажем. Точная ориентация корабля перед спуском важна необычайно. Если после выдачи тормозного импульса пойдет прямо к Земле, то никакая защита не спасет его от полного сгорания.
При слишком пологой траектории спуска упругость атмосферы не позволит кораблю войти в ее плотные слои. Корабль, чиркнув, как голыш по воде, оттолкнется от атмосферы и уйдет в полет по новой траектории. Может быть, даже постепенно удаляясь от Земли. Именно это произошло с первым космическим спутником в мае 1960 года.
Возвращаемый аппарат с экипажем перед входом в плотные слои атмосферы разворачивается, и затем, строго в ориентированном положении относительно вектора набегающего потока, входит в плотные слои атмосферы. Именно на этом участке аэродинамического торможения и решаются главные вопросы обеспечения точного приземления в заданном районе.
Основной отвод тепла при спуске осуществляется с помощью теплового экрана, состоящего из абляционных материалов. Именно он поглощает основную энергию аэродинамического торможения, которая разогревает экран до нескольких тысяч градусов.
Космонавты через иллюминатор видят, что спуск возвращаемого аппарата в плотных слоях атмосферы проходит практически в сплошном огненном облаке. И многим из них в этот момент кажется, что жар днища вот-вот проникнет сквозь скафандр к их телу.
На высоте 10 километров парашютная система постепенно снижает скорость снижения до 8-10 метров в секунду.
У самой земли двигатели мягкой посадки снижают и эту скорость до 3–4 метров в секунду.
При посадке Комарова эта система дала сбой. Поэтому он и погиб.
Уже после гибели Комарова в отряд были зачислены еще 12 человек, кандидатов на перспективные полеты. Вот только перспективы эти снова были не радужными.
Сложившаяся ситуация заставила ученых и конструкторов пересмотреть дальнейшую программу пилотируемых космических полетов. Были пересмотрены и отработаны схема и методика предстоящих стыковок космических кораблей. Одновременно, было решено перед пилотируемым космическим полетом на стыковку, осуществить две дополнительных автоматических стыковок.
По схеме, разработанной специалистами, активный управляемый корабль должен был совершать все маневры подхода и причаливания. Он же стартует первым.
После измерения орбитальных параметров, в момент прохода первого корабля над Байконуром, должен стартовать второй корабль, догоняя первый уже на первом витке. Момент сближения находился на внешней стороне орбиты, то есть вне видимости навигационных постов измерения, которые находились на территории СССР. Это было неудобно для всех. Зато уже в конце первого витка, когда корабли входили в зону видимости наших пунктов наблюдения, сразу становилось ясно – прошла стыковка или нет.
Первую стыковку осуществили беспилотные спутники Земли серии «Космос» под номерами 186 и 188. Они представляли собой точные копии кораблей «Союз» с системой автоматической стыковки.
27 октября 1967 года стартовал первый корабль, выполнявший роль активного.
30 октября в момент прохождения первого корабля над космодромом стартовал второй космический корабль. Вскоре корабли успешно состыковались в автоматическом режиме. После трех часов нахождения в состыкованном положении и проверки всех систем корабли расстыковались, и возвратились на Землю.
Результат автоматической стыковки обнадеживал.
1968 ГОД
27 МАРТА.
Во время тренировочного вылета н самолете УТИ МИГ-15, чешского производства, погибли: летчик – Герой Советского Союза летчик-космонавт СССР Юрий Гагарин и Герой Советского Союза Владимир Серегин.
Гагарин с Серегиным взлетели с Чкаловского аэродрома в 10 часов 18 минут 45 секунд. Это был завершающий проверочный полет Гагарина с инструктором перед самостоятельным вылетом.
Через 7 минут Гагарин \ позывной «625-й»\ доложил.
– 625. Зону 20 занял. Высота 4200. Прошу задание.
Еще через 5 минут Гагарин доложил.
– 625. Задание в зоне 20 закончил. Прошу разрешения разворот на курс 320.
\ то есть домой\.
– 625-й, разрешаю. – Сообщил руководитель полетов.
– Понял. Выполняю.
Это были последние и спокойные слова Гагарина.
Через 65–68 секунд его самолет, срезав верхушки деревьев, а затем и стволы 14 деревьев, врезался в землю.
Что могло произойти за столь короткое время с летчиками, до сих пор достоверно не знает никто.
15 АПРЕЛЯ.
На орбиту выведены спутники «Космос-212» и «Космос-213». Это было полное повторение автоматической стыковки двух космических кораблей типа «Союз», которое успешно завершилось в октябре прошлого года.
Четыре дополнительных полета космических кораблей с двумя стыковками было вполне достаточно для принятия решения на очередной пилотируемый космический полет. Программу полета на этот раз упростили. Космонавту поставили лишь задачу состыковаться с беспилотным космическим кораблем. Ему не выделили время и ресурсы для того, чтобы проверить, как корабль откликается в реальном космосе на управляющие воздействия космонавта. А ведь он должен был управлять не только пальцами. Эти пальцы были в перчатках от скафандра. Совсем другая чувствительность. Да и к самой невесомости нужно было привыкнуть. НО! Высокое руководство сочло, что подготовки на тренажере достаточно.
Американцы перед полетом много тренируются в полетах на невесомость в самолетах лабораториях, а также в водных гидробассейнах.
Читать бесплатно другие книги:
