Глава 7. ПИЛОТИРУЕМЫЕ ОРБИТАЛЬНЫЕ ОБЪЕКТЫ

§ 1. Корабли-спутники и орбитальные станции

Как в СССР, так и в США пилотируемые одно-, двух- и трехместные космические корабли-спутники, запускавшиеся с 1961 г., и орбитальные станции выводились на орбиты, лежащие в тонком слое на высотах от 200 до 500 км. Окружающий Землю пояс радиации не позволяет долго находиться на более высоких орбитах, хотя кратковременный вылет из указанного слоя и возможен (в 1966 г. американский корабль «Джеминай» достиг высоты 1370 км). В будущем станет возможным, если понадобится (сейчас неясно зачем), продолжительное пребывание космонавтов и в поясе радиации при условии выведения с кораблем массивной защитной оболочки. Что же касается стационарной орбиты, то человеку, видимо, придется немало на ней потрудиться.

К настоящему времени состоялось уже так много пилотируемых полетов, что нет никакой возможности дать здесь хотя бы сжатую хронику действий советских и американских космонавтов на околоземных орбитах. Скажем только, что в общей сложности (с учетом двух американских внеатмосферных баллистических полетов типа «прыжка блохи» и полетов на Луну) в космосе побывало до конца 1979 г. 92 космонавта (многие по два или по три раза), в том числе 45 из СССР, 43 из США и по одному из ПНР, ЧССР, ГДР и НРБ (называть пилотов космических кораблей в США принято «астронавтами»; это слово означает совершенно то же, что и термин «космонавты»). Они поднялись в космос на 70 кораблях (39 советских и 31 американском).

Советские космонавты летали на кораблях серий «Восток», «Восход», «Союз» и станциях «Салют», американские — на кораблях серий «Меркурий», «Джеминай», экспериментальных, лунных и транспортных кораблях «Аполлон» и станции «Скайлэб»; два советских и три американских космонавта, участвуя в программе «Союз» — «Аполлон» (1975 г.), встретились на орбите и обменялись рукопожатием внутри состыкованной системы. Фактически научные исследования производились американцами почти исключительно

на станции «Скайлэб», в то время как советские корабли «Союз», превратившиеся в транспортное средство для связи со станциями «Салют», на первоначальном этапе играли роль предтечей орбитальных станций: на их борту проводилась широкая программа научных исследований, на «Союзе-9» в 1970 г. космонавты А. Г. Николаев и В. И. Севастьянов совершили 18-суточный полет. Осуществление в 1969 г. ручной стыковки пилотируемых кораблей «Союз-4» и «Союз-5» создало прообраз сборной станции будущего.

Корабль «Союз» мы видим на рис. 43 в § 7 гл. 5, только в транспортном варианте он обладает активным стыковочным узлом и ему ни к чему панели с солнечными элементами.

Корабль массой 6,8 т, длиной 7,94 м, максимальным диаметром 2,72 м состоит из трех отсеков. Орбитальный отсек (объем ) служит местом работы и отдыха космонавтов. Здесь же проводились в прошлом технологические эксперименты. В спускаемом аппарате массой экипаж находится не только при возвращении на Землю, но и при выведении на орбиту, в момент стыковки со станцией, вообще при управлении кораблем. В приборно-агрегатном отсеке размещены основные служебные системы, обеспечивающие автономный полет, сближение и стыковку, полет вместе с орбитальной станцией и расстыковку. На переходной секции этого отсека находятся 10 двигателей причаливания и ориентации тягой каждый; в герметичной приборной секции — различная аппаратура; в агрегатной — сближающе-корректирующий двигатель, снаружи секции — 4 двигателя причаливания и ориентации (по 10 кгс) и 8 двигателей ориентации (по При спуске (уже после отделения от станции «Салют») от корабля сначала отделяется орбитальный отсек, затем сообщается тормозной импульс, а перед входом в атмосферу от спускаемого аппарата отделяется приборно-агрегатный отсек. О том, как происходит спуск «Союза», говорилось в § 4 гл. 5.

Забегая несколько вперед, расскажем об устройстве еще не упоминавшегося автоматического аппарата.

Грузовой корабль «Прогресс» создан на базе корабля «Союз» и запускается с помощью той же ракеты-носителя. Он совершенно той же длины и диаметра, но в загруженном виде имеет массу Корабль состоит из трех отсеков, внешне не отличающихся от отсеков «Союза». В грузовом отсеке (объем размещаются сухие грузы и запасы воды (всего до ), в нем обычный воздух при нормальном давлении. В негерметичном отсеке компонентов дозаправки установлены два бака с окислителем и два бака с горючим

(баки вмещают всего до топлива), а также механизмы для перекачки содержимого баков в баки станции через два трубопровода, которые проходят черезгрузовой отсек на внешнюю поверхность стыковочногоп узла, где помещаются гидроразъемы, стыкующиеся с разъемами орбитальной станции. Корабль — непилотируемый и на Землю не возвращается. После своей разгрузки он заполняется отходами и использованными материалами станции, чтобы затем сгореть в атмосфере.

За период 1971-1977 гг. было выведено на орбиты высотой от 200 до 275 км шесть советских станций «Салют». Уже работа экипажа первой станции «Салют» (1971 г., Г. Т. Добровольский, В. Н. Волков, В. И. Пацаев) была чрезвычайно успешной. После пребывания экипажа в космосе в течение 23 суток спускаемый аппарат совершил нормальный спуск и плавное приземление, но аварийная разгерметизация его привела к трагической гибели космонавтов. После одного запуска беспилотной станции (1973 г.) произошли успешные полеты станций «Салют-3» (один экипаж в 1974 г.), «Салют-4» (два экипажа в 1975 г.), «Салют-5» (два экипажа — в 1976 и 1977 гг.).

Наконец, 29 сентября 1977 г. была выведена на орбиту станция «Салют-6» очередной модификации.

Орбитальная станция «Салют-6» (рис. 58) вместе с пристыкованными к ней транспортными кораблями имеет массу примерно и длину Без кораблей масса собственно станции (орбитального блока) после выведения (до прибытия космонавтов и грузов) равна а ее длина Максимальный диаметр станции Высота рабочей орбиты наклонение 51,6°. Из корабля, пристыкованного к носовой части станции, космонавт проплывает через люк стыковочного узла в переходный отсек, затем через люк - в основную часть орбитального блока — рабочий отсек, состоящий из зоны малого диаметра ( к которой снаружи прикреплены три панели с солнечными элементами, поворачивающиеся относительно отсека, и зоны большого диаметра в которую как бы врезана коническая ниша — отсек научной аппаратуры, открывающийся в космос (в нем находятся телескопы); далее через люк космонавт попадает в промежуточную камеру, которая ведет к люку в заднем стыковочном узле, и космонавт оказывается во втором пристыкованном корабле (как правило, грузовом). Вокруг промежуточной камеры располагается негермегичный агрегатный отсек, содержащий 2 корректирующих двигателя, 32 двигателя ориентации, топливные баки, блок компрессоров системы дозаправки (из «Прогресса»).

9 октября 1977 г. был выведен на орбиту корабль «Союз-25», который даже начал причаливание, но стыковка не удалась и корабль спустился на Землю. 10 декабря стартовал и на другой день состыковался со станцией со стороны заднего днища «Союз-26», доставивший первый экипаж — двух космонавтов. Выходов космос показал, что стыковочный узел на переходном отсеке (в носовой

части) вполне исправен, и 11 января 1978 г. к нему пристыковался «Союз-27», доставивший пёрвый гостевой экипаж, возвратившийся на Землю через 5 дней, но не на своем корабле, а в «Союзе-26». Прибывший 22 января грузовик «Прогресс-1» мог, таким образом, пристыковаться на свое место к промежуточной камере со стороны заднего днища. Начался период его разгрузки. 3 марта прибыл второй — интернациональный — гостевой экипаж на корабле «Союз-28» и, пробыв на станции неделю, возвратился на нем же.

Рис. 68. Орбитальная станция «Салют-6» с пристыкованными транспортными кораблями: 1 — приборно-агрегатный отсек корабля «Союз», 2 — спускаемый аппарат корабля «Союз», 3 — орбитальный отсек корабля «Союз», 4 — переходный отсек станции, 5 — солнечные батареи, 6 — антенны системы сближения, 7 — агрегатный отсек станции, 8 — грузовой отсек корабля «Прогресс», 9 — отсек компонентов дозаправки, 10 — приборно-агрегатный отсек,

II — промежуточная камера, 12 — корректирующий двигатель орбитального блока, 13 — двигатели ориентации, 14 — отсек научной аппаратуры, 15 — душевая, 16 — фотоаппарат МКФ-6М, 17 - рабочий отсек, 18 — центральный пульт управления.

16 марта основной экипаж покинул станцию, пробыв на ней 96 суток. После периода непилотируемого полета на станцию на корабле «Союз-29» прибыл 17 июня 1978 г. второй основной экипаж. 28 июня он принял гостевой, опять интернациональный, экипаж, прибывший на корабле «Союз-30» и через 7 дней на нем же покинувший станцию. Потом были разгрузки «Прогрессов-2, -3», выход в космос и, наконец, прибыл новый гостевой интернациональный экипаж «Союз-31», возвратившийся на Землю в корабле «Союз-29» (читатель сообразит, к каким узлам причаливали кораблик. Потом еще был очередной грузовик «Прогресс-4». 2 ноября 1978 г. второй основной экипаж покинул станцию и возвратился на Землю после 140 суток полета.

25 февраля 1979 г. стартовал корабль «Союз-32», доставивший на станцию «Салют-6» третий основной экипаж (В. А. Ляхов,

В. В. Рюмин), начавший свою беспримерную полугодовую работу. 14 марта на станцию прибыл грузовой корабль «Прогресс-5». Были произведены ремонтные работы, при которых от топлива был освобожден один из баков станции. После отделения «Прогресса-5» была предпринята доставка на станцию интернационального гостевого экипажа в корабле «Союз-33», но стыковка не удалась из-за сбоев в работе сближающе-корректирующей двигательной установки, и этот экипаж возвратился на Землю. Через месяц прибыл грузовик «Прогресс-6». С помощью его двигателя было совершено три коррекции орбиты. После расстыковки «Прогресса-6» со станцией его место на заднем стыковочном узле занял в тот же день 8 июня беспилотный корабль «Союз-34». 13 июня от станции отделился корабль «Союз-32% который увез на Землю научные материалы и часть отслужившей аппаратуры для ее исследования. На другой день была совершена перестыковка корабля «Союз-34» к переднему узлу. Для этого после отстыковки и небольшого отхода корабля станция, совершив переворот на 180°, повернулась к нему передним стыковочным узлом. 30 июня к узлу, который освободил «Союз-34», пристыковался грузовик «Прогресс-7», доставивший среди прочего на станцию в сложенном виде радиотелескоп -метровой антенной. После отстыковки этого грузового корабля в отверстие узла была просунута антенна радиотелескопа и ее сетчатая поверхность развернута в пространстве подобно зонту. Незадолго до возвращения экипажа на Землю случилось не предвиденное: отстреленная антенна зацепилась за наружные детали станции. Понадобилась нестандартная («нештатная») операция — выход в космос обоих космонавтов, чтобы отцепить антенну. Через 5 дней после этого —19 августа 1979 г.— экипаж возвратился на Землю, пробыв в космосе 175 суток — время, еще недавно считавшееся невероятно продолжительным.

Отслужившие в качестве пилотируемых объектов орбитальные станции «Салют» еще какое-то время используются как автоматические научные станции, а потом вводятся в атмосферу с таким расчетом, чтобы падение их обломков (столь крупные объекты не сгорают целиком в атмосфере) произошло в отдаленных от морских путей районах Мирового океана.

Единственной американской орбитальной станцией была выведенная 14 мая 1973 г. на орбиту высотой и наклонением 50° станция «Скайлэб», массой 77 т (включая расходуемых запасов). Ракетой-носителем служила «укороченная» лунная ракета «Сатурн-5» (ее две первые ступени). Станция состояла из следующих четырех основных частей (рис. 59):

1) главный блок длиной и диаметром представляющий собой переоборудованную третью ступень S-IVB ракеты «Сатурн-5» (см. § 5 гл. 12), водородный бак которой разделен решетчатой перегородкой на лабораторный (передний) и бытовой (задний)

отсеки; решетка служила полом для обоих отсеков (космонавты ходили по нему, цепляясь за ячейки каблуками ботинок);

2) универсальный стыковочный переходник с двумя причалами — продольным и запасным поперечным, содержавший пульт управления различными бортовыми системами;

3) шлюзовая камера с люко для выхода в открытый космос, содержавшая также некоторые вспомогательные системы;

Рис. 59. Орбитальная станция «Скайлэб» с пристыкованным транспортным кораблем 1 — главный блок станции, 2 — панели с солнечными элементами, 3 — приборный отсек, 4 — шлюзовый отсек, 5 — стыковочный отсек, 6 — стыковочные узлы, 7 — астрономический блок, 8 — система его крепления, 9 — командный отсек основного блока корабля «Аполлон», 10 — его служебный отсек.

4) астрономический блок, содержавший главным образом телескопы для наблюдения Солнца, с собственной энергетической установкой и силовыми гироскопами системы стабилизации (точность системы блок управлялся дистанционно из стыковочного переходника; он был спроектирован на базе взлетной ступени лунного посадочного отсека корабля «Аполлон».

Вместе с пристыкованным транспортным трехместным кораблем «Аполлон» станция обладала массой и имела в длину Корабль запускался с помощью ракеты «Сатурн-1 В». С 25 мая 1973 г. по 16 ноября 1974 г. на станции побывало порознь три экипажа (всего 9 человек), пробывших на ней 29, 59 и 84 суток. Первый экипаж был вынужден провести наружный ремонт станции: помог развернуться одной из солнечных панелей (вторая обломилась при запуске и заклинила первую) и установил наружный экран, чтобы избавиться от перегрева жилых помещений. В последующие годы из-за завышенной солнечной активности, вызвавшей увеличение плотности верхней атмосферы, станция, находившаяся в положении «спицы в колесе» (см. § 11 гл. 5), стала быстро терять высоту. В июле 1978 г. была предпринята попытка продлить ее существование до момента, когда космический самолет «Шатл» сможет в 1980 г. доставить на нее блок двигателей для подъема орбиты или для точного сброса станции в океан. «Скайлэб» был с помощью маховиков развернут так, что стал двигаться подобно «копью» причалами вперед.

В ноябре 1973 г. станция блла. развернутаяа 180° (причалами назад;, чтобы улучшить согрезанле смазочногр масла маховиков, которые могли бы еще понадобиться, если бы станция потеряла свое неустойчивое положение «копья». Но технические осложнения с «Шат-лом» и быстрое опускание орбиты «Скайлэба» вскоре заставили махнуть на станцию рукой. «Скайлэб» вошел в плотные слои атмосферы и стал разваливаться на части 11 июля 1979 г. (первыми на высоте отвалились солнечные батареи). На последнем витке, изменив с помощью систем ориентации положение «спицы в колесе» на положение «кэпья», специалистам NASA удалось на 30 минут продлить жизнь станции, заставив ее пылающие осколки (полагают, что их было примерно 500) упасть не на Северную Америку, а в Индийский океан. Фактически часть их упала в Западной Австралии.

Дальнейшее развитие орбитальных станций должно состоять, как это предвидел еще Циолковский, в создании сборных конструкций, монтируемых из блоков, доставляемых с Земли отдельными носителями. Блоками могут служить и последние ступени ракет-носителей, в опустевших баках которых можно размещать различное оборудование и даже жилые отсеки. В свое время разрабатывался «сырой» вариант запуска «Скайлэба», в котором главный блок станции выходил на орбиту в качестве действующей второй ступени S-IVB ракеты «Сатурн-IB», а другие подобные же ракеты выводили остальные блоки.