Космические корабли

Программа ЭПАС

Около полутора десятилетий космическая техника в СССР и США развивалась относительно независимо. Одним из мотивов объединения усилий явилось стремление иметь возможность оказывать взаимную помощь в космосе. Для этого необходима была прежде всего техническая основа и нужны были совместимые КК, способные взаимодействовать и состыковываться. Но в первую очередь в подобных делах требовалась добрая воля, которая наметилась было во взаимоотношениях стран в начале 70-х годов. Таковы были предпосылки осуществления программы экспериментального полета «Аполлон» — «Союз» (ЭПАС).

В результате первых встреч специалисты обеих стран впервые воочию убедились в разнице систем КК «Союз» и «Аполлон». К этим системам, нуждающимся в совместимости при осуществлении программы ЭПАС, прежде всего относились системы сближения, стыковки, жизнеобеспечения и связи. Вначале были созданы 4 смешанные рабочие группы по этим системам, позже к ним присоединилась пятая, ответственная за общую увязку технических вопросов, организацию и планирование (эта группа получила порядковый № 1). Эти специалисты во главе с техническими директорами проекта (с советской стороны членом-корреспондентом АН СССР К. Д. Бушуевым, с американской — доктором Г. Ланни) преодолели все противоречия и подготовили экспериментальный полет КК «Союз» и «Аполлон».

КК «Союз-19» и «Аполлон», изготовленные и испытанные по программе ЭПАС независимо, стартовали 15 июля 1975 г. соответственно с космодрома Байконур и космодрома им. Кеннеди. Между КК была установлена двухсторонняя связь, они сблизились и произвели одну за другой две стыковки (17 и 19 июля). Общая масса состыкованных КК составила 20,97 т. Воспользовавшись переходным модулем, советские и американские космонавты совершили несколько взаимных визитов. После успешного выполнения программы КК «Союз-19» благополучно приземлился (а КК «Аполлон» приводнился) в расчетном районе.

Для обеспечения совместимости технических систем использовались различные методы. Совместимость, например, стыковочных агрегатов, непосредственно механически взаимодействующих и соединяемых частей КК, была обусловлена тем, что создали принципиально новое стыковочное устройство. Вместо стыковочного механизма с конусом и штырем, который служил рабочим элементом амортизатора и производил предварительные выравнивание и стягивание КК «Союз», в новой конструкции по периферии стыковочных шпангоутов размещались кольца с тремя лепестками.

При взгляде с торца оба агрегата выглядят одинаковыми, но тем не менее соединяются между собой; специалисты в этом случае их называют андрогинными (двуполыми в переводе с древнегреческого). Кроме того, каждый агрегат мог выполнять как активную роль (производить все операции при помощи расположенных на нем механизмов), так и пассивную роль. Андрогинные периферийные агрегаты стыковки (АПАС) незаменимы там, где требуется обеспечить возможность стыковки многих космических аппаратов между собой.

Специалисты каждой страны спроектировали и изготовили свой АПАС, который существенно отличался по принципиальной схеме и по конструкции отдельных элементов. Совместимость АПАС достигалась согласованием минимального числа размеров и характеристик. Такой подход существенно упростил всю работу. Совместимость была проверена при совместных испытаниях и контрольной проверке летных агрегатов.

Непросто оказалось совместить «земную» атмосферу КК «Союз» с чисто кислородной атмосферой КК «Аполлон». Было решено создать специальный переходный стыковочный модуль, который размещался при старте с Земли на РН «Сатурн-1Би» под КК «Аполлон» подобно тому, как лунный модуль на РН «Сатурн-5». После выхода на орбиту происходила перестыковка, и КК с переходным стыковочным модулем окончательно отделялся от РН. В этом модуле могла создаваться атмосфера как одного, так и другого КК.

Чтобы ускорить и облегчить для советских и американских космонавтов переходный процесс от кислородно-азотной атмосферы (КК «Союз») к чисто кислородной (КК «Аполлон»), общее давление в КК «Союз-19» было понижено до 520 мм рт. ст. Таким путем удалось избежать длительного процесса десатурации — постепенного удаления азота, растворенного в крови, при переходе в кислородную атмосферу.

Совместимость радиосвязи обеспечивалась сравнительно просто: на каждом КК установили по приемопередатчику, имевшему требуемые характеристики (частоту и т. п.). Потребовалось, однако, провести большой объем испытаний, подтвердивших совместимость новых радиолиний, включая испытания летной аппаратуры на космодромах. После стыковки космонавты соединяли электрические разъемы межкорабельной проводной связи (эти разъемы размещались в переходном тоннеле АПАС). Проводная линия использовалась для телефонной связи, а также для передачи телевизионных сигналов и подключения другой аппаратуры, которая применялась при переходах космонавтов из одного КК в другой.

Чтобы соответствующая радиоаппаратура КК «Аполлон» могла проводить необходимые для сближения измерения относительной дальности и скорости, еще один приемопередатчик установили на КК «Союз-19».

Были согласованы и установлены на обоих КК основные и резервные мишени, которые использовались для окончательного выравнивания при стыковке, а также импульсные световые и навигационные огни. Схема размещения совместимых средств сближения и стыковки на КК «Союз-19» показана на рис. 12. Регламентировались также некоторые режимы и процедуры управления КК на конечном участке причаливания и после стыковки. Наряду с проблемами обеспечения совместимости технических систем было решено огромное количество организационных, методологических и даже психологических проблем.

Рис. 12. Совместимые средства сближения и стыковки на КК «Союз-19»: 1 — бытовой отсек, 2 — СА, 3 — приборно-агрегатный отсек, 4 — солнечные батареи, 5 — АПАС, 6 — антенны УКВ-приемопередатчика КК «Аполлон», 7 — антенны УКВ-приемопередатчика КК «Союз-19», 8 — импульсные световые маяки, 9 — стыковочная мишень, 10 — навигационные бортовые огни, 11 — УКВ-радиоаппаратура, 12 — солнечный датчик

При подготовке и осуществлении экспериментального» полета удалось увязать такие комплексные организационно-технические вопросы, как подготовка космонавтов, планирование и управление полетом. В этом полете было проведено в общей сложности 22 научных эксперимента. В целом программа ЭПАС показала реальность преодоления всех проблем технической и человеческой совместимости, какими бы неразрешимыми они ни представлялись вначале.

КК многоразового использования

Все описанные ранее КК обладали общей характерной особенностью: они и их РН использовались только для одного полета. Более того, мягкую посадку на Землю совершал лишь один отсек КК, в котором находился экипаж. Естественно, с самого начала космических полетов конструкторы стали задумываться над тем, как создать КК и, возможно, РН пригодными для многократного использования. Задача оказалась непростой, первый многоразовый КК вышел на орбиту только через 20 лет после полета Ю. А. Гагарина. Но дело не только в этом, и сейчас далеко не очевидно, соответствует ли достигнутый эффект вложенным затратам в широком смысле этого слова.

Следует также отметить, что до последнего времени пилотируемые полеты использовались в подавляющем большинстве случаев в мирных целях, в интересах науки и для решения прикладных задач. К сожалению, однако, обострение международной напряженности меняет эту ситуацию. Агрессивные силы США, в руках которых находятся власть и огромные средства в стране, все больше склоняют космические программы, в том числе пилотируемые, в сторону их милитаризации. Сказанное относится и к программе создания многоразового транспортного КК (МТКК) «Спейс Шаттл».