Космонавты и астронавты

Командиром основного экипажа корабля «Союз» был назначен полковник ВВС Алексей Леонов - первый человек, совершивший выход в космос во время полета корабля «Восход-2» в 1965 г. После этого полета ему было присвоено звание Героя Советского Союза. Он окончил Военно-воздушную инженерную академию им. Жуковского и широко известен как художник, пишущий на космические темы.

Бортинженер основного экипажа Валерий Кубасов провел первый космический эксперимент по сварке во время полета на корабле «Союз-6» в 1969 г. Он - Герой Советского Союза, окончил Московский авиационный институт, кандидат технических наук.

Основным экипажем корабля «Аполлон» командовал бригадный генерал ВВС США Томас Стаффорд, ветеран трех космических полетов, в том числе полета на Луну на корабле «Аполлон-10». В 1969 г. Военно-морская академия США присудила Стаффорду степень бакалавра наук, и он награжден тремя медалями НАСА «За заслуги».

Дональд Слейтон, пилот стыковочного отсека корабля «Аполлон», и Вэнс Бранд, пилот отсека экипажа, ранее не летали в космос, хотя оба состояли в отряде космонавтов много лет.

Восемь космонавтов и девять астронавтов, включая дублирующие экипажи, провели тренировки по всем аспектам совместного полета. В процессе тренировок советские специалисты ознакомили астронавтов США с кораблем «Союз» в Центре подготовки космонавтов им. Гагарина, недалеко от Москвы, а советские космонавты тренировались на тренажере корабля «Аполлон» в Центре пилотируемых полетов им. Джонсона в Хьюстоне, шт. Техас.

В результате совместных тренировок было отработано надежное взаимодействие между советским и американским экипажами, а также между руководителями полета по программе ЭПАС Алексеем Елисеевым и Питером Франком.

Полет

Совместный полет начался безупречным во всех отношениях стартом корабля «Союз», запущенного 15 июля 1975 г. в 12 ч 20 мин по Гринвичу, точно в обусловленное время (отклонение не превышало 5 мс).

Запуск был показан по телевидению, и более 100 миллионов телезрителей в одном только Советском Союзе видели, как ракета, окутанная оранжевым пламенем и дымом, поднялась с громовым шумом и прочертила след в небе в северо-восточном направлении. Среди тех, кто наблюдал запуск непосредственно на космодроме Байконур, находились посол США в СССР У. Стессел и помощник заместителя директора НАСА В. Шарпи. Через 530 с после старта Центр управления полетом объявил, что выключен двигатель и прошла команда на отделение третьей ступени ракеты-носителя. Космический корабль «Союз-19» был выведен на орбиту.

Во время маневров на четвертом и семнадцатом витках Леонов сформировал круговую монтажную орбиту высотой 225 км. Эти маневры были весьма успешными: максимальное отклонение монтажной орбиты от установленной совместными документами составило 250 м при допустимой величине 1500 м, время достижения кораблем данной точки орбиты отличалось от расчетного на 7,5 с при допустимой величине отклонения 90 с. Через 7 ч 30 мин после старта корабля «Союз» ракета-носитель «Сатурн-1B» вывела корабль «Аполлон» на орбиту с параметрами 149 и 167 км с тем же наклонением 51,8°, что и орбита «Союза». Через час после выведения астронавты приступили к транспортным и стыковочным операциям, чтобы извлечь стыковочный отсек из ракеты-носителя, и выполнили серию фазирующих маневров для подготовки к стыковке с кораблем «Союз».

Небольшие затруднения, которые возникли на обоих кораблях, были успешно преодолены и не смогли оказать влияния на результаты полета. Астронавтам сначала не удалось провести демонтаж стыковочного механизма на входе в стыковочный отсек. Но с этой проблемой сталкивались ранее, во время одного из полетов на Луну, и она уже была решена. Неполадки на борту «Союза» относились к работе телевизионных камер и также не оказывали влияния на ход полета. Другие проблемы на борту «Аполлона» - неполадки системы удаления мочи, пузырек инертного газа в одной из топливных магистралей, зацепившийся москит, совершивший полет в космос,- были еще менее существенными.

Стыковка на орбите через 51 ч 49 мин после старта «Союза» была самым напряженным моментом полета. Она прошла без толчков и была завершена на несколько минут раньше намеченного времени. Это была решающая фаза программы ЭПАС. Испытание в реальных космических условиях новой совместимой системы стыковки прошло успешно.

Другим важным моментом полета были переходы экипажей из одного корабля в другой; система жизнеобеспечения, созданная по программе ЭПАС, продемонстрировала потенциальные возможности проведения спасательных работ в космосе. Переходы экипажей происходили в повседневной одежде, но отсутствие вечерних костюмов не умаляло торжественности события. Миллионы телезрителей во всем мире с волнением смотрели на командиров советского и американского кораблей Леонова и Стаффорда, висящих друг над другом в космосе.

Во время первой встречи Генеральный секретарь ЦК КПСС Л. И. Брежнев послал приветствие на борт состыкованного космического комплекса, в котором пожелал обоим экипажам счастливого полета, а президент США Дж. Форд обратился с приветственной речью к экипажам. Командиры экипажей обменялись национальными флагами, и командир «Союза» подарил командиру «Аполлона» флаг Организации Объединенных Наций.

За первой эмоциональной встречей последовала вторая встреча через 10 ч и затем два взаимных визита. Все четыре перехода экипажей прошли благополучно, без технических трудностей. Космонавты провели совместные телевизионные репортажи и выполнили физические упражнения. Они рассказали о научных экспериментах в космосе и ответили на вопросы корреспондентов, аккредитованных в советском и американском пресс-центрах, работавших во время полета.

Дух товарищества на этих встречах на орбите особенно ярко проявился при неофициальных общениях членов экипажей после сеансов связи, общения были дружественными и проводились то на одном, то на другом языках. Во время совместного обеда на борту «Союза» Леонов подтвердил свою репутацию любителя шуток, наклеив на одну из больших туб, в которых хранятся пища и напитки для космонавтов, яркую этикетку «Водка», на самом деле в тубе был борщ!

За первой расстыковкой двух кораблей последовала повторная стыковка, в которой роли кораблей поменялись и стыковочный агрегат «Союза» стал активным. Успешной повторной стыковкой завершилась проверка андрогинной системы стыковки.

На шестые сутки полета корабль «Союз» спустился с орбиты и совершил посадку в Казахстане. Через трое с половиной суток «Аполлон» приводнился в заданном районе Тихого океана. Неисправность во время посадки «Аполлона» привела к проникновению в кабину ядовитой газообразной четырехокиси азота, однако все окончилось благополучно.

Научные эксперименты

Во время полета было выполнено 32 научных эксперимента, включая пять совместных. Все они дали ценные результаты. В эксперименте «искусственное солнечное затмение» корабль «Аполлон» (непосредственно после первой расстыковки) служил диском, заслоняющим Солнце. Экипаж «Союза» проводил в этом эксперименте наблюдения и фотографировал солнечную корону (это красивое явление не удается наблюдать до тех пор, пока не будут затенены прямые солнечные лучи). Оба космонавта рассказывали о красоте короны в ходе эксперимента, хотя некоторые технические трудности усложнили его проведение.

Двойное наименование другого совместного эксперимента, «зонообразующие грибки - биоритм», отражает название биологического объекта и главную цель эксперимента. Последняя заключалась в изучении влияния условий космоса на биоритмы живого организма. В качестве объекта исследования был выбран штамм лучистого грибка, при росте которого периодически образуются кольцеобразные зоны спор и мицелия, заметные невооруженным глазом.

Эксперимент «микробный обмен» проводился для изучения влияния условий космического полета на защитные свойства организма человека. Он заключался в определении количественного и качественного составов микроорганизмов, обитающих на внутренних поверхностях обоих космических кораблей, а также в сравнении проб микрофлоры на кожных покровах, взятых у обоих экипажей до полета, во время полета и после него. ЭПАС предоставлял уникальную возможность для подобных экспериментов, так как два экипажа готовились к полету в географических районах, далеко отстоящих друг от друга, и, следовательно, начальные условия эксперимента были идеальными.

В эксперименте «ультрафиолетовое поглощение» измерялись концентрации атомарного кислорода и азота в верхних слоях атмосферы Земли. Для этого импульсные световые сигналы с корабля «Аполлон» направлялись на отражатели корабля «Союз» и возвращались на приемное устройство спектрометра, установленного на американском корабле. Этот эксперимент, проводившийся после окончательной расстыковки кораблей, вначале оказался неудачным. Однако последующие консультации между экипажами и Центрами управления полетом способствовали его успешному завершению.

Наконец эксперимент «универсальная печь» продемонстрировал возможность изучения процессов плавления, кристаллизации тепло- и массообмена в условиях невесомости и возможность использования невесомости для производства в космосе новых материалов и материалов с улучшенными свойствами. Впоследствии эти эксперименты были продолжены и развиты на борту орбитальных станций «Салют» в рамках советской национальной программы исследования космического пространства.

Во время автономных полетов кораблей советские космонавты выполнили биологические эксперименты («рост микроорганизмов», «эмбриональное развитие рыб», «генетические исследования») и астрофизические исследования. Американские астронавты изучали из космоса Землю и ее атмосферу, выполнили медико-биологические и технологические эксперименты.

Результаты ЭПАС

Стыковка на орбите советского и американского космических кораблей была воспринята с большим энтузиазмом во всем мире как важная веха в космических исследованиях и вклад в улучшение советско-американских отношений и смягчение международного климата.

Генеральный секретарь ЦК КПСС Л. И. Брежнев в послании президенту Дж. Форду выразил надежду, что совместный полет будет служить фундаментом для возможной последующей деятельности в области космических исследований, а президент Форд заявил, что примеру экипажей «Аполлон» и «Союз» последуют другие и что это внесет большой вклад в науку и взаимопонимание между странами.

Генеральный секретарь ООН Курт Вальдхайм приветствовал полет как важную веху в истории человечества, как достижение, которое стало возможным благодаря развитию сотрудничества между двумя странами.

После полета космонавтам и астронавтам с семьями была оказана восторженная встреча, когда они совершали поездки по обеим странам.

В результате успешного выполнения программы ЭПАС накоплен неоценимый опыт для будущих совместных космических полетов кораблей и станций разных стран и для проведения спасательных работ в космосе в случае необходимости.

В мае 1977 г., когда истек срок ранее принятого соглашения о сотрудничестве в космосе, Советский Союз и Соединенные Штаты заключили новое пятилетнее соглашение о совместной космической деятельности. В нем было провозглашено, что результаты, полученные при исследовании космического пространства, должны использоваться только в мирных целях, на благо всех народов Земли.

Статья третья нового соглашения специально провозглашала будущее сотрудничество в области пилотируемых полетов, «включая использование совместимых систем сближения и стыковки, созданных на основе систем, спроектированных во время экспериментального полета космических кораблей «Союз» и «Аполлон» в июле 1975 г.»

Несомненно, что успех будущих совместных усилий в этой области будет в не малой степени зависеть от общего состояния советско-американских отношений.

14. «Спейс Шаттл» Р. Льюис (США)

С оздание в США пилотируемого транспортного космического корабля многоразового использования (МТКК) «Спейс Шаттл» (англ. Space Shuttle - космический челнок) связывают с началом нового этапа космических полетов. В отличие от дорогостоящего космического комплекса «Аполлон» - «Сатурн», разработка которого во многом определялась соображениями престижного характера, «Спейс Шаттл» создавался с учетом требований экономичности проведения космических операций.

Сходный по размерам с коммерческим авиалайнером DC-9, «Шаттл» по существу является самолетом с ракетными ускорителями, в котором воплощен ряд новых технических решений. Кроме космического самолета система выведения включает два твердотопливных ракетных ускорителя и большой топливный бак.

«Шаттл» стартует вертикально, причем жидкостные ракетные двигатели (ЖРД), установленные на космическом самолете, и твердотопливные ускорители запускаются одновременно. На некоторой высоте ускорители отделяются и возвращаются для повторного использования. После отделения ускорителей космический самолет, называемый «Орбитер», с подвесным баком продолжает полет по расчетной траектории выведения. Незадолго до выхода на орбиту основные ЖРД отключаются, бак отделяется и не возвращается, являясь единственным одноразовым элементом системы.

Во время орбитального полета маневрирование космического самолета обеспечивается ракетными двигателями системы орбитального маневрирования («ОМС»), установленными в кормовой части фюзеляжа самолета. Ориентация самолета на орбите осуществляется двигателями малой тяги.

После выполнения космических операций двигатели «ОМС» сообщают космическому самолету тормозной импульс, он сходит с орбиты, совершает планирующий полет в атмосфере, покрывая расстояние примерно в одну пятую длины окружности земного шара, и совершает горизонтальную посадку в Центре космических полетов им. Кеннеди на аэродромной полосе длиной 5 км.

Космический самолет - самый тяжелый из когда-либо созданных планирующих аппаратов. Его сухой вес 68 т, он рассчитан на выведение полезных грузов массой до 29,5 т, размещаемых в грузовом отсеке длиной 18,3 м.

Такие характеристики космического самолета позволят разместить на нем создаваемую Европейским космическим агентством пилотируемую космическую лабораторию «Спейслэб» с открытой платформой для научных приборов. По мнению специалистов НАСА, «Спейс Шаттл» заменит все существующие американские ракеты-носители одноразового использования («Атлас-Центавр», «Дельта», «Титан-3С», «Титан-3-Центавр»), кроме ракеты «Скаут».

В перспективе предполагается использовать корабли типа «Шаттл» как транспортное средство для создания постоянно функционирующих космических станций.

Первые проекты

Первые проекты планеров с ракетными двигателями (ракетопланов) появились в Германии в 20-е годы (ст. 1). В то время европейскую техническую общественность охватила «ракетная лихорадка», романтические идеи межпланетных полетов. Эти идеи стимулировались и поддерживались широко освещаемыми в печати экспериментами Р. Годдарда в США, проектами К. Э. Циолковского в СССР и Г. Оберта в Германии¹.

В соответствии с Версальским договором в Германии было запрещено развитие артиллерии и военной авиации. Управление вооружений заинтересовалось перспективами ракетных экспериментов, проводимых частными лицами и отдельными группами.

В 1928 г. автогонщик-энтузиаст М. Валье установил ракетный двигатель на небольшой автомобиль фирмы «Опель». В том же году другой экспериментатор, Ф. Штаммер, пролетел 3/4 мили на легком планере, приводимом в движение упругим тросом и двумя небольшими ракетами.

В августе 1929 г. в Дессау в Германии поднялся в воздух гидросамолет «Юнкерс-33» с ракетными ускорителями. В сентябре того же года автомобильный магнат Ф. фон Опель совершил близ Франкфурта-на-Майне полет на планере с шестнадцатью твердотопливными ускорителями, покрыв расстояние около 1,5 км. Планер достиг скорости 153 км/ч и находился в воздухе в течение 75 с.

В середине 30-х годов фон Браун занимался исследованиями возможности применения ракетных двигателей на самолетах. В то же время Управление вооружений приняло к разработке ракетный двигатель для баллистического снаряда. Проходили испытания два самолета с ракетными двигателями. Один из них, «Хейнкель-176», стал первым в мире ракетопланом, рассчитанным на установившийся полет.

Впоследствии авиация перешла на более надежные и экономичные воздушно-реактивные двигатели, а ракетные двигатели стали применять на управляемых снарядах.

Группа Брауна создала баллистическую ракету «Фау-2» (А-4) и разработала проект двухступенчатой ракеты А-9/А-10, способной пересечь Атлантический океан. Вторая ступень, А-9, была снабжена крыльями для увеличения дальности полета. Ракета предназначалась для обстрела Нью-Йорка фугасным боевым зарядом массой 1 т. Хотя такая трансатлантическая ракета никогда не была создана, сама идея представляла первый вариант ракетного крылатого аппарата.

Более сложный и претенциозный проект был предложен в 1938-1942 гг. инженером из Вены Э. Зенгером и его помощником, математиком И. Бредт. Они разработали приближенную математическую модель бомбардировщика длиной 28 м с размахом крыла 15 м и полной массой 100 т, включая топливо, бомбовую нагрузку и летчика. Этот аппарат должен был получать начальный разгон с помощью наземной ракетной тележки, а затем, используя собственные ракетные двигатели, подниматься на высоту более 160 км и разгоняться до конечной скорости 6 км/с. Согласно расчетам, аппарат должен был совершать планирующий вход обратно в атмосферу по пологой траектории, чтобы рикошетировать подобно плоскому камню, скользящему по поверхности воды. После отражения аппарат будет снижаться и затем снова отражаться - каждый раз все на меньшей высоте. На пятом рикошете аппарат будет находиться на расстоянии 12 300 км от стартовой позиции, а на девятом - 15 800 км. На высоте 40 км аппарат переходит на режим планирования с непрерывным снижением. Предполагалось, что аппарат будет совершать посадку со скоростью 145 км/ч на расстоянии в половину длины окружности земного шара от стартовой позиции. Во время одного из своих погружений он сбросит 300 кг бомб.

Аппарат Зенгера - Бредт стал известен под названием «антиподный бомбардировщик». Однако за счет увеличения тяги в активном полете он мог бы достичь глобальной дальности и совершать посадку в районе стартовой позиции, став, таким образом, орбитальным бомбардировщиком. Подобный вариант, в котором планер, разогнавшийся с помощью ракетного двигателя, погружался в атмосферу и совершал трансокеанский планирующий полет, был предложен в 1949 г. Цянь Сюэ-сенем в Калифорнийском технологическом институте. Это предложение было сформулировано как идея межконтинентальной пассажирской ракеты.

Оказавшийся в руках союзников после победы над Германией проект Зенгера - Бредт не был реализован, а предложение Цянь Сюэ-сеня послужило прообразом проекта ВВС США «Дайна Сор» (англ. Dyna Soar - Dynamic Ascent and Soaring Flight - динамический набор высоты и планирование). Позднее известный под индексом Х-20 аппарат «Дайна Сор» представлял собой планер длиной 10,7 м с небольшим треугольным крылом, плоской нижней поверхностью, двухкилевым вертикальным оперением на концах крыла и скругленным носком. Он должен был запускаться на орбиту ракетой-носителем «Титан-3», входить в атмосферу после ракетодинамического маневра торможения, совершать планирующий полет и горизонтальную посадку.

Начатая в 1958 г. программа «Дайна Сор», была прекращена в 1963 г. как лишняя в свете программы пилотируемых космических кораблей НАСА. Будучи по существу гиперзвуковым планером, аппарат «Дайна Сор» стал прототипом более поздних экспериментальных бескрылых самолетов, так называемых «несущих корпусов», которые заняли определенное место в эволюционном процессе, который привел к созданию системы «Шаттл».

Форма несущего корпуса обеспечивает создание подъемной силы без крыльев. Исключение или уменьшение поверхности крыльев на планере, рассчитанном на вход в атмосферу, считалось необходимым для снижения аэродинамического нагрева при гиперзвуковых (т.е. существенно больших, чем сверхзвуковые) скоростях.

Предварительный технический облик корабля «Шаттл» формировался также под влиянием концепции межконтинентальной пассажирской транспортной системы из двух самолетов с треугольными крыльями и ракетными двигателями, предложенной В. Дорнбергером и К. Эрике. Первая, большая ступень имела пять ракетных двигателей, вторая ступень с пассажирской кабиной - три двигателя.

Разделение ступеней предусматривалось на 130-й секунде полета после старта. Экипаж разгонной ступени возвращал ее обратно на посадочный комплекс, а вторая ступень продолжала полет. Она должна была достичь максимальной скорости 13 600 км/ч, высоты 44,2 км и пересечь Атлантический океан за 75 мин.

Аналогичные принципы были заложены в первоначальный проект многоразового корабля «Шаттл» в 69-70-е годы, однако затем из-за ограничений федерального бюджета он был пересмотрен в пользу более ранней концепции планера с ракетными ускорителями.