Константин Феоктистов - Научный орбитальный комплекс

• Название: Научный орбитальный комплекс
• Автор: Константин Феоктистов
• Издательство: Знание
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 1980

В брошюре рассказывается об орбитальных комплексах «Салют» — «Союз». Ее автор, один из создателей этого комплекса летчик-космонавт СССР профессор К. П. Феоктистов, приводит интересные данные о системах, оборудовании и экспериментальной базе этого комплекса, обсуждает перспективы его развития.

Брошюра рассчитана на инженеров, преподавателей и студентов вузов и техникумов, учащихся старших классов, а также на более широкий круг читателей, интересующихся современными достижениями космонавтики.

---

Экипаж станции выполнил серию астрофизических исследований, технических экспериментов, провел много визуальных наблюдений и медико-биологических исследований и, главное, осуществил испытания первой орбитальной станции в космическом полете. Опыт, приобретенный в ходе выполнения программы полета, позволил перейти к созданию более совершенных станций. Одновременно этот полет показал, что при создании «Салюта» удалось найти достаточно простые и надежные инженерные решения для всех узлов станции. К тому же это удалось сделать, как говорится, с первого захода: ведь «Салют» — самый первый вариант орбитальной лаборатории.

При возвращении «Союза-11» на Землю, еще до входа в атмосферу, произошла аварийная разгерметизация космического корабля, в результате которой экипаж погиб.

После этого полета в конструкцию корабля был введен ряд изменений, экипаж снабжен скафандрами на случай аварийной разгерметизации корабля на наиболее сложных участках полета: выведение на орбиту, спуск, стыковка (на этих участках экипаж должен находиться в скафандрах). Проведенные доработки проверялись в наземных испытаниях и в одиночном полете корабля «Союз-12» в 1973 г. В последующие годы были созданы и запущены на орбиту несколько станций «Салют».

Здесь хотелось бы остановиться на станциях «Салют-4» и «Салют-6», так как эти станции наиболее длительное время эксплуатировались в пилотируемом режиме. На основе накопленного опыта станция «Салют-4» была существенно модернизирована. В первую очередь следует отметить модернизацию системы энергопитания (начиная с «Салюта-3» введены ориентирующиеся на Солнце солнечные батареи), создание экономической системы ориентации, улучшение связи с Землей (телеграфная связь Земля — станция с буквопечатающим устройством), разработку экспериментальной системы регенерации воды, получаемой из конденсата атмосферной влаги, расширение состава научного оборудования и т. п.

Станция «Салют-4» была запущена в конце 1974 в. и только в 1977 г. по команде с Земли прекратила работу. На ней работали две экспедиции с продолжительностью примерно один и два месяца. Тем самым сделан очередной важный шаг в увеличении длительности советских пилотируемых космических полетов. В конце 1975 г. к станции пристыковали беспилотный корабль «Союз-20» для проведения длительных ресурсных испытаний корабля в условиях орбитального полета в составе станции. Во время полета станции выполнялись многочисленные исследования, наблюдения и эксперименты по астрофизике, геофизике, в области отработки методов изучения природных ресурсов и окружающей среды, медико-биологические опыты.

Следующим принципиальным этапом в развитии работ по модернизации орбитальных станций явилось создание станции «Салют-6», благодаря которой удалось значительно расширить возможности осуществления длительных пилотируемых полетов.

Продолжительность пилотируемого полета при отсутствии на борту станции систем, обеспечивающих замкнутый круговорот веществ,[1] определяется запасами средств жизнедеятельности и возможностями длительного хранения кислорода, воды, пищи, белья, бытовых элементов, гигиенических средств и т. п. Кроме того, необходимо топливо для управления ориентацией станции, а также для борьбы с ее торможением в верхних слоях атмосферы.

Рис. 1. Зависимость времени существования от высоты круговой орбиты

Рис. 2. Зависимость затрат топлива на поддержание орбиты от высоты орбиты

На рис. 1 и 2 приведены два графика, иллюстрирующих зависимость времени существования станции от высоты орбиты и количества топлива, которое нужно тратить в год на поддержание ее орбиты. Следует отметить, что топливо необходимо также и для проведения коррекций орбиты, чтобы обеспечить оптимальные условия для сближения стартующих с Земли транспортных кораблей: перед стартом каждого очередного корабля приходится «подправлять» орбиту таким образом, чтобы трасса станции проходила над точкой старта корабля ко времени его запуска.

Если оставаться на уровне середины 70-х годов, то оказывается, что только запасов средств по обеспечению жизнедеятельности требуется около 10 кг на человека в сутки. А к этому еще нужно прибавить топливо и оборудование, которое приходится заменять в ходе полета. Если все посчитать, то окажется, что для обеспечения работы станции в пилотируемом полете в течение двух лет потребовалось бы создать на борту станции запасы средств жизнедеятельности и топлива массой около 20 т. Но это превышает массу всей станции «Салют-6». А она ведь имеет еще корпус, оборудование и предназначена для работы на ее борту космонавтов.

Решить проблему длительной работы станции в пилотируемом режиме удалось за счет создания грузовых транспортных кораблей для доставки на станцию оборудования, пищи, воды, кислорода, топлива и т. п. Для того чтобы станция могла принимать эти грузовые корабли, на ней установили еще один причал со стыковочным узлом, размещенным со стороны агрегатного отсека, и новую объединенную двигательную установку, которая могла дозаправляться в полете топливом от грузовых кораблей. В результате этого советскими конструкторами был создан научный орбитальный комплекс «Салют-6» — «Союз».

Работы над станцией «Салют-6» и кораблем «Прогресс» начались в 1973 г. Станция запущена в 1977 г. За прошедшее время на станции побывало несколько экспедиций, в том числе и международных, к станции много раз прилетали грузовые корабли «Прогресс», которые доставляли оборудование и обеспечивали дозаправку двигательной установки станции топливом. Важнейшим достижением, полученным на станции «Салют-6», явилось существенное увеличение длительности полета человека в условиях невесомости, благодаря чему наша страна заняла лидирующее положение в этой области.

КОНСТРУКЦИЯ ОРБИТАЛЬНОГО КОМПЛЕКСА «САЛЮТ-6» — «СОЮЗ»

В состав орбитального комплекса «Салют-6» — «Союз» входят собственно орбитальная станция (или орбитальный блок), пилотируемые транспортные корабли «Союз» и грузовые транспортные корабли «Прогресс». Орбитальный блок является основой комплекса: он предоставляет возможность экипажу жить и работать в условиях космического полета, обеспечивает функционирование комплекса (снабжение станции и космических кораблей электроэнергией, обеспечение необходимых условий для работы экипажа и функционирования аппаратуры, поддержание высоты орбиты, ориентации, связь с Землей и т. п.) и, наконец, позволяет проводить научно-технические исследования и эксперименты.

Рис. 3. Отсеки станции:

1 — передний стыковочный узел; 2 — выходной люк; 3 — зона малого диаметра рабочего отсека; 4 — коническая часть рабочего отсека; 5 — зона большого диаметра рабочего отсека; 6 — агрегатный отсек; 7 — задний стыковочный узел; 5 — переходный отсек; 9 — переднее днище; 10 — люк между переходным и рабочим отсеком; 11 — отсек научной аппаратуры; 12 — лют между промежуточной камерой и рабочим отсеком; 13 — промежуточная камера

Орбитальная станция для обеспечения необходимых условий жизни и работы на ней экипажа должна иметь внутренний герметичный объем с приемлемой для человека газовой атмосферой и с соответствующей температурой, средства питания, бытового обслуживания и т. п., средства связи с Землей, допускать возможность наблюдения за внешним пространством, иметь средства управления (ориентацией и бортовой аппаратурой), оборудование для научно-технических исследований и экспериментов, в проведении которых требуется непосредственное участие членов экипажа.

При этом желательно, чтобы герметичный объем и масса станции были как можно большими: в этом случае на ней разместится достаточно большое количество научного оборудования, кислорода, пищи, воды, топлива и т. п. Однако с увеличением внутреннего объема растут размеры и масса конструкции станции, что вступает в противоречие с возможностями современных ракет-носителей, имеющихся или специально создающихся для выведения орбитального блока.

Ракета-носитель, используемая для запуска станции «Салют-6», позволяет вывести орбитальный блок с максимальным диаметром 4,15 м и длиной около 13,5 м. Большие размеры станции (в длине или диаметре) привели бы к увеличению нагрузок на конструкцию ракеты-носителя и поэтому недопустимы. Кроме того, орбитальный блок размещается в верхней части ракеты-носителя, и, следовательно, соответствующая его «верхняя часть», там где размещается так называемый переходный отсек (рис. 3), должна укладываться в обводы конуса, которым заканчивается верхняя часть всего комплекса ракета—орбитальный блок. Это необходимо для обеспечения приемлемого уровня нагрузок на носитель и затрат топлива на преодоление аэродинамического сопротивления на участке движения комплекса в атмосфере.