Орбитальные научные станции «Салют»

В Советском Союзе работы по программе орбитальных космических станций начались в конце 60-х годов с экспериментов по отработке техники сближения и стыковки транспортных кораблей типа «Союз».

19 апреля 1971 г. на орбиту была выведена первая в мире долговременная орбитальная научная космическая станция «Салют-1». 23 апреля 1971 г. с космодрома Байконур стартовал транспортный корабль «Союз-10» с космонавтами - командиром корабля полковником Владимиром Шаталовым, бортинженером Алексеем Елисеевым и инженером-испытателем Николаем Рукавишниковым на борту, перед которыми была поставлена задача испытать в космосе новую конструкцию стыковочного узла. Были выполнены операции по маневрированию, сближению, причаливанию к станции «Салют», стыковке и расстыковке. Полет в состыкованном состоянии продолжался 5 ч 30 мин. В этот период проводилась проверка бортовых систем, оценивались динамические характеристики космического комплекса. Выполнив намеченные эксперименты, экипаж произвел расстыковку и отвел корабль от станции.

После этого короткого визита орбитальная научная станция «Салют-1» в течение полутора месяцев продолжала полет по околоземной орбите в автоматическом режиме под наблюдением советского Центра управления полетами. Затем 6 июня стартовал транспортный корабль «Союз-11» с новым экипажем на борту - командиром корабля подполковником Георгием Добровольским, бортинженером Владиславом Волковым и инженером-испытателем Виктором Пацаевым. После проведения в автоматическом режиме необходимых маневров по сближению корабля и станции на орбите экипаж с расстояния 100 м осуществил операции по сближению и причаливанию вручную. При стыковке были автоматически соединены электрические цепи и гидравлические коммуникации транспортного корабля «Союз-11» и станции. После выравнивания давления в корабле и станции космонавты открыли крышки герметичного люка и вошли в помещение станции. Очень важный элемент - стыковочный узел - имел практически новую конструкцию. Он обеспечивал не только более жесткое «стягивание» двух космических аппаратов после стыковки, но и более эффективную герметизацию. Станция состоит из трех основных отсеков - переходного, рабочего и агрегатного. Вдоль продольной оси станции в направлении от стыковочного узла расположены переходный отсек в виде конуса и короткого цилиндра диаметром 2 м, за ним следует рабочий отсек, состоящий из двух цилиндров диаметром 2,9 и 4,15 м, соединенных между собой, и наконец агрегатный отсек в виде цилиндра диаметром 2,2 м. В последнем отсеке расположен ракетный двигатель.

Д-р технических наук К. П. Феоктистов, конструктор космических кораблей и летчик-космонавт СССР, так описывает устройство орбитальной научной станции. Поднявшись на борт станции, космонавты попадают в переходный отсек, где установлена часть астрофизической аппаратуры и пульты управления. Переходный отсек связан герметически закрывающимся люком с рабочим отсеком станции. В передней части этого отсека имеется центральный пост с двумя рабочими креслами космонавтов, на которых они располагаются лицом к люку. Перед ними пульты управления и приборные доски, по обе стороны - приборы управления и командно-сигнальные устройства такого же типа, как и на борту пилотируемого транспортного корабля «Союз». В отсеке оборудованы пост для астрофизических исследований, пост по изучению окружающей космической среды, два рабочих места для проведения научных экспериментов. Слева и справа от рабочих мест космонавтов размещены бортовое оборудование, регенерационные установки, вентиляторы и поглотители углекислоты, за ними - аппаратура для проведения медико-биологических исследований и в конце отсека основное бортовое оборудование станции.

Полная длина орбитального комплекса «Салют-1» - «Союз» 21,4 м; масса орбитального комплекса более 25 т.

Феоктистов, в частности, особо подчеркнул необходимость совершенствования аппаратуры для астрономических исследований и проведения работ в интересах народного хозяйства. Он отметил, что «Салют-1» - это большая орбитальная научная станция, оснащенная несколькими тоннами аппаратуры и приборов, включая телескопы, спектрометры, электрофотометры и телевизионные установки. За длительное время работы станции можно считать установленным, что человек должен отправляться в космос не столько для проведения большого числа экспериментов, сколько для выбора целесообразных методов проведения исследований на борту орбитальной научной станции. Космические орбитальные станции такого типа, как утверждает Феоктистов, будут приносить неоценимую помощь в решении многих земных проблем, включая предсказание урожая сельскохозяйственных культур и разведку полезных ископаемых. Уже сейчас можно провести ряд астрономических исследований, и эта часть научной программы будет в будущем расширяться за счет проведения измерений в различных областях спектра.

На борту орбитальной научной станции «Салют-1» находилась система звездных телескопов «Орион» - сложная и высокоточная оптическая система с электронными преобразователями оптического изображения. Один телескоп и спектрограф были смонтированы снаружи герметичного рабочего отсека станции, другой телескоп находился внутри станции. Проводящий астрономические наблюдения космонавт наводил телескоп на выбранную для исследования звезду с помощью оптического визира. Во время фотографирования звезды положение телескопа фиксировалось. Спектрограммы яркой звезды Альфы Лиры были получены в двух различных участках ультрафиолетовой части спектра.

На станции проводились эксперименты по исследованию влияния невесомости на развитие растений, начатые на борту пилотируемых космических кораблей «Союз». Ученые-биологи хотели узнать, как будут приспосабливаться к длительному состоянию невесомости растения, которые могут быть использованы для снабжения будущих космических станций кислородом и пищей. С этой целью было отобрано несколько видов растений. Лук-крепис был подходящим объектом для наблюдения процесса деления клеток в условиях невесомости; прочность выращенных стеблей льна оказалась даже более высокой, чем можно было ожидать в условиях невесомости. Космонавты также изучали явление пропадания радиосигналов (из-за высокочастотного электронного резонанса в передающих антеннах), продолжали наблюдения земной поверхности и метеорологических явлений над ней.

Полностью завершив обширную программу научно-технических экспериментов, космонавты перешли в транспортный корабль «Союз-11» и расстыковались с орбитальной станцией «Салют-1». Несчастье случилось после того, как сработали тормозные двигатели и корабль начал спуск. При отделении орбитального отсека корабля «Союз-11» в спускаемом аппарате неожиданно открылся клапан для выравнивания давления (срабатывающий в штатном режиме на высоте 4 км) и весь воздух из спускаемого аппарата вытек в вакуум. Аппарат произвел нормальную посадку на раскрывшемся над ним парашюте, но когда к нему прибыли группы поиска и был открыт люк спускаемого аппарата, космонавты были мертвы. Этот трагический эпизод в истории советской программы освоения космоса показал, что все еще существует огромный риск при осуществлении космических полетов. Через 175 сут после запуска Центр управления полетами дал команду на срабатывание тормозных двигателей, станция «Салют-1» вошла в плотные слои атмосферы и, не причинив при посадке никаких неприятностей, упала в Тихий океан.

«Салют -2»

3 апреля 1973 г. на околоземную орбиту была выведена научная станция «Салют-2», которая функционировала в непилотируемом режиме до 25 апреля 1973 г. Советские конструкторы работали над устранением недостатков, которые были обнаружены при полете пилотируемого транспортного корабля «Союз-11». 27 сентября 1973 г. на орбиту был выведен космический корабль «Союз-12» с космонавтами - командиром корабля подполковником Василием Лазаревым и бортинженером Олегом Макаровым на борту. Полет был завершен 29 сентября 1973 г. С целью повышения безопасности полета конструкция корабля «Союз» была значительно изменена. Вместо третьего кресла космонавта было размещено дополнительное оборудование системы жизнеобеспечения. Члены экипажа при выведении корабля на орбиту, при стыковках и спуске стали надевать скафандры, снимая их в процессе орбитального полета. Другое важное изменение в конструкции корабля «Союз» - отказ от панелей собственных солнечных батарей. С этого времени пилотируемые транспортные корабли «Союз» снабжаются электроэнергией от химических аккумуляторных батарей, что ограничивает время автономного полета корабля двумя с половиной сутками. После стыковки корабля «Союз» с орбитальной станцией его аккумуляторные батареи могут подзаряжаться от солнечных батарей станции.

С 18 по 26 декабря 1973 г. был осуществлен независимый полет космического корабля «Союз-13», пилотируемого экипажем в составе командира корабля Петра Климука и бортинженера Валентина Лебедева. Корабль был укомплектован приборами, предназначенными для дальнейшего использования на борту космических станций типа «Салют». Была испытана уникальная система телескопов «Орион-2», позволяющая производить спектрографирование звезд до 9,5 - 10-й величины в ультрафиолетовом диапазоне спектра на площади 20 квадратных градусов.

«Салют -3»

Спустя полгода 26 июня 1974 г. был произведен запуск орбитальной научной станции «Салют-3» с целью продолжения медико-биологических исследований, получения данных для решения народнохозяйственных задач и проверки работоспособности новых элементов конструкции и оборудования на борту станции.

Вслед за станцией «Салют-3» 3 июля стартовал пилотируемый транспортный корабль «Союз-14» с космонавтами - командиром корабля полковником Павлом Поповичем и бортинженером подполковником Юрием Артюхиным. Они успешно провели стыковку и перешли на борт станции. Стало очевидным, что теперь Советский Союз имеет орбитальную космическую станцию более совершенной конструкции. В ней более рационально были использованы внутренние помещения, усовершенствованы ряд систем и аппаратура для выполнения запланированных научно-технических исследований и экспериментов.

Характерными особенностями данной станции являлись более точная система ориентации и использование солнечных батарей, панели которых, поворачиваясь относительно ее корпуса, могли устанавливаться под оптимальным углом к Солнцу. Благодаря этому обеспечивалось получение максимальной электроэнергии без нарушения заданной ориентации станции в пространстве.

Отмечалось также усовершенствование порядка проведения космонавтами физических упражнений. Часть бытового помещения занимал комплексный тренажер, состоявший из бегущей дорожки типа движущейся ленты транспортера и специальных нагрузочных костюмов с вшитыми в них эластичными резиновыми шнурами, создававшими во время бега нагрузку на все тело и на отдельные группы мышц. В жилых помещениях станции имелся богатый выбор питательной пищи и напитков, которые можно было подогревать на электрической плите. Здесь также находились радиоаппаратура, печатающий на ленту телеграфный аппарат и небольшая библиотека. Для изучения распределения аэрозольных частиц в земной атмосфере использовался спектрограф; продолжались эксперименты по выращиванию культур бактерий и опробование установки для регенерации воды из атмосферы станции. Космонавты провели также тщательную отработку всех новых технических систем, которые найдут применение на будущих орбитальных станциях и космических кораблях.

Выключив ряд бортовых систем и оставив станцию для продолжения полета в автоматическом режиме, 19 июля после завершения программы полета экипаж вернулся на Землю.

Основная программа работ на борту орбитальной научной станции «Салют-3» была завершена 26 сентября. Тремя днями раньше от станции был отделен возвращаемый аппарат с материалом исследований и экспериментов. Аппарат приземлился в заданном районе территории Советского Союза. Полет станции в автоматическом режиме с выполнением дополнительной программы исследований в интересах народного хозяйства продолжался до 25 января 1975 г. После подачи команды на включение тормозных двигателей станция вошла в атмосферу и затонула в Тихом океане.

«Салют-4»

26 декабря 1974 г. в Советском Союзе была запущена еще одна орбитальная научная станция - «Салют-4». А 11 января 1975 г. вслед за станцией с целью стыковки с ней на транспортном корабле «Союз-17» стартовали космонавты - командир корабля подполковник Алексей Губарев и бортинженер Георгий Гречко. Станция «Салют-4» была создана на базе предшествующих станций этого класса как многоцелевая космическая лаборатория с широким кругом задач. Заметное отличие станции «Салют-4» от первой станции этой серии состояло в том, что вместо размещенных спереди и сзади двух пар солнечных батарей, раскрывавшихся подобно «крыльям», на корпусе ее центрального блока были смонтированы три панели солнечных батарей по «самолетной» схеме. Для разгрузки космонавтов от утомительной и кропотливой работы по ориентации станции, которая необходима практически при проведении всех экспериментов, применена оригинальная автономная система навигации «Дельта». В число запланированных экспериментов входила работа с аппаратурой для конденсации воды из атмосферы станции, которую можно использовать для приготовления пищи, питья и личной гигиены. Экипажем была проведена уникальная технологическая операция в космосе - напыление нового отражающего слоя на оба зеркала солнечного телескопа. Космонавты вернулись на Землю 9 февраля 1975 г., станция продолжала работать в автоматическом режиме.

24 мая 1975 г. был произведен запуск корабля «Союз-18», который доставил на орбитальную научную станцию «Салют-4» космонавтов - командира корабля подполковника Петра Климука и бортинженера Виталия Севастьянова. Научная программа этой экспедиции в значительной мере продолжала программу предыдущего экипажа. Космонавты с помощью рентгеновского телескопа измерили характеристики источников рентгеновского излучения в созвездиях Скорпиона, Девы, Лебедя и др., горячего ядра планетарной туманности в созвездии Лиры и источника пульсирующего рентгеновского излучения в созвездии Геркулеса. Были проведены биологические эксперименты на микроорганизмах, низших и высших растениях, насекомых и икре лягушек. Осуществлялись регулярные наблюдения за сельскохозяйственными угодьями и лесами.

При фотографировании поверхности Земли с целью обнаружения запасов полезных ископаемых использовалась аппаратура, позволяющая получать изображения исследуемых геологических образований в различных диапазонах спектра электромагнитного излучения. Эта исключительно успешная космическая экспедиция продолжалась 63 сут. Экипаж вернулся на Землю 26 июля 1975 г.

Разработка новых методов управления космическими аппаратами сделала возможным пополнение запасов на орбитальных научных станциях с помощью космических кораблей-автоматов. Беспилотный транспортный корабль «Союз-20», запущенный 17 ноября 1975 г., состыковался с орбитальной научной станцией «Салют-4» с целью дальнейшей отработки и испытания систем стыковки корабля и станции, конструкции и бортовых систем обоих космических аппаратов.

В состав полезного груза транспортного корабля «Союз-20» был включен ряд биологических объектов - высших растений и живых организмов, с которыми в течение 3 мес проводились комплексные биологические эксперименты. Корабль вернулся на Землю 16 февраля 1976 г. Всего станция «Салют-4» работала на космической орбите более двух лет.

«Салют-5»

После запуска 22 июня 1976 г. орбитальной станции «Салют-5» с целью стыковки с ней 6 июля 1976 г. стартовал транспортный корабль «Союз-21» с экипажем в составе командира корабля полковника Бориса Волынова и бортинженера подполковника-инженера Виталия Жолобова. Эта экспедиция должна была решать задачи прикладного характера, включающие проведение комплекса технологических экспериментов по изучению затвердевания в условиях невесомости эвтектического сплава висмута, свинца, олова, кадмия («Сфера»), по выращиванию кристаллов алюмокалиевых квасцов из пересыщенного раствора («Кристалл»), по исследованию процессов пайки («Реакция»), по изучению процессов массопереноса в невесомости («Диффузия», «Поток») и др.

С помощью ручного инфракрасного спектрометра космонавты изучали загрязнение земной атмосферы частицами, выбрасываемыми промышленными предприятиями. Одним из наиболее заслуживающих внимания экспериментов являлось исследование возможности перекачки топлива в космосе без использования насосов (эксперимент «Поток»). Было показано, что под действием силы поверхностного натяжения жидкость, содержащаяся в сфере, могла быть перекачана в другую емкость.

Экипаж проводил наблюдения солнечной короны и выполнял фотографирование поверхности Земли с целью поиска минеральных ресурсов, оценки селевой опасности в горах, исследования районов проектирования гидротехнических сооружений, а также решения других важных народнохозяйственных задач. С помощью спектрометров проведены исследования ультрафиолетового излучения Солнца, а также получены данные о содержании в атмосфере отдельных компонентов - озона, водяного пара и др. на различной высоте в верхней атмосфере Земли.

Экипаж проводил испытания установленной на станции экспериментальной электромеханической системы стабилизации. В отличие от системы стабилизации с использованием реактивных двигателей электромеханическая система не нуждается в запасе рабочего тела, а потому является более экономичной. Испытания прошли успешно.

Большое внимание было уделено выращиванию низших и высших растений в «космическом саду». Среди биологических объектов на борту станции были различные культуры бактерий, дрозофилы и др. Проводились наблюдения за аквариумной рыбкой гуппи и ее икрой. 24 августа в 21 ч 33 мин по московскому времени космонавты приземлились в 200 км юго-западнее г. Кокчетава.

Во время полета орбитальной научной станции «Салют-5» был запущен транспортный корабль «Союз-22» с космонавтами - командиром корабля полковником Валерием Быковским и бортинженером Владимиром Аксеновым на борту. В задачу этого полета не входила стыковка корабля с орбитальной станцией, хотя проведенные на его борту эксперименты имели отношение к работе орбитальных научных станций. На «Союзе-22» была установлена многозональная спектральная фотоаппаратура высокого разрешения МКФ-6, изготовленная известным оптическим предприятием «Карл Цейс Йена» в Германской Демократической Республике, с помощью которой в течение восьми дней в интересах народного хозяйства проводилось фотографирование территорий ГДР и Советского Союза.

Следующая экспедиция на орбитальную научную станцию «Салют- 5» состоялась 14 октября 1976 г. на транспортном корабле «Союз-23», пилотируемом экипажем в составе командира корабля подполковника Вячеслава Зудова и бортинженера подполковника-инженера Валерия Рождественского. Из-за нерасчетного режима работы системы управления сближением корабля стыковка со станцией была отменена. 16 октября в 21 ч 58 мин космонавты вернулись на Землю. Спускаемый аппарат совершил посадку в плотном тумане на озеро Тенгиз, расположенное в 195 км юго-западнее г. Целинограда. Экипажу помогли выбраться спасатели, спустившиеся с подлетевшего вертолета. Хотя космонавты обычно приземляются на сушу, в программе подготовки предусмотрено проведение тренировок по посадке на воду на тот непредвиденный случай, когда спускаемый аппарат попадет в океан или, как произошло на этот раз, в озеро на территории Советского Союза.

Новый экипаж в составе командира корабля подполковника Виктора Горбатко и бортинженера подполковника-инженера Юрия Глазкова стартовал на транспортном корабле «Союз-24» 7 февраля 1977 г. После успешной стыковки с орбитальной научной станцией «Салют» они работали на ее борту в течение 16 сут, продолжив исследования своих предшественников по наблюдению Земли и изучению атмосферы. Космонавты провели технологические эксперименты, включая изучение роста кристаллов, и биологические опыты с семенами, проростками семян, икрой рыб. Прежде чем покинуть станцию, экипаж произвел частичную замену атмосферы в ней с помощью специальной многофункциональной комбинированной системы, впервые примененной в практике пилотируемых полетов.

«Салют- 6» ¹

Запуск орбитальной научной станции «Салют-6» 29 сентября 1977 г. положил начало самой впечатляющей серии экспедиций на орбитальную станцию. Космический корабль «Союз-25» с экипажем в составе командира корабля подполковника Владимира Коваленка и бортинженера Валерия Рюмина стартовал с Байконура 9 октября того же года, однако, когда корабль в режиме автоматической стыковки приблизился к станции на расстояние порядка 120 м, из-за нерасчетного режима причаливания стыковка была отменена. 11 октября экипаж совершил посадку в 185 км северо-западнее г. Целинограда.

Целесообразность двух стыковочных узлов у орбитальной научной станции «Салют-6» была продемонстрирована 11 декабря 1977 г. во время стыковки с транспортным кораблем «Союз-26». На этот раз экипаж - командир корабля подполковник Юрий Романенко и бортинженер Георгий Гречко - не стали пристыковываться к первому стыковочному узлу со стороны переходного отсека, состояние которого, по-видимому, вызывало беспокойство у членов предыдущей космической экспедиции, а пристыковались ко второму стыковочному узлу со стороны агрегатного отсека. После выравнивания давлений и открытия герметичного люка космонавты перешли в помещение станции. Одной из первых задач экипажа было проверить и исследовать состояние первого стыковочного узла.

20 декабря космонавт Гречко совершил выход в открытый космос для выяснения, нет ли наружных повреждений у этого стыковочного узла, но не обнаружил на нем «даже царапины». Программа работ экипажа включала исследование физических процессов и явлений в космическом пространстве, земной поверхности и ее атмосферы с целью получения данных в интересах народного хозяйства, медико-биологические исследования, проведение технологических экспериментов, технические эксперименты и испытания бортовых систем и аппаратуры станции.

Второй стыковочный узел, использованный впервые для стыковки транспортного корабля «Союз-26», разрешает задачу пристыковки к станции одновременно двух кораблей, что важно для осуществления смены экипажей, выполнения работ по спасению космонавтов и доставке пищевых продуктов и оборудования. Другое конструктивное изменение состояло в использовании системы регенерации воды из конденсата атмосферной влаги в составе штатных, постоянно действующих систем жизнеобеспечения станции; на орбитальной научной станции «Салют-4» эта система была чисто экспериментальной. Ее основное назначение - обеспечивать космонавтов питьевой водой. На станции появилась также складывающаяся кабина из полиэтилена, в которой космонавты могли принимать душ, не опасаясь, что вода попадет в жилые помещения.

Когда 11 января 1978 г. подполковник Владимир Джанибеков и бортинженер Олег Макаров пристыковали свой «Союз-27» к орбитальному научному комплексу «Салют-6» - «Союз-26», впервые в мире начал действовать пилотируемый комплекс, состоящий из орбитальной станции и двух космических кораблей. Экипаж посещения пробыл на станции пять суток и, не столкнувшись практически ни с какими трудностями, после проведения ряда экспериментов на борту станции вернулся на Землю в космическом корабле «Союз-26».