Валентин Бобков - Космические корабли

• Название: Космические корабли
• Автор: Валентин Бобков
• Издательство: Знание
• Жанр: Техническая литература
• Год: 1984

Брошюра подписной научно-популярной серии «Космонавтика, астрономия» библиотечки «Знание. Новое в жизни, науке, технике» № 11, 1984 г.

В брошюре рассказывается о космических кораблях, занимающих центральное место среди различных типов космических аппаратов. Описываются структура, основные системы и оборудование космических кораблей от первых «Востоков» до современных совершенных транспортных средств.

Брошюра рассчитана на широкий круг читателей, интересующихся актуальными вопросами космической техники.

---

В некоторой части система терморегулирования (и частично система жизнеобеспечения) напоминала знакомый многим бытовой кондиционер. Система содержала воздушно-жидкостной теплообменник, по змеевику которого протекала охлажденная жидкость (хладоноситель). Вентилятор прогонял через теплообменник теплый и влажный воздух кабины, который охлаждался и на его холодных поверхностях конденсировалась влага. В кабине имелась также дополнительная резервная система охлаждения, действие которой основано на поглощении тепла при испарении жидкости (в данном случае воды).

Хладоноситель поступал в СА из приборного отсека КК. Поглотившая тепло жидкость принудительно, насосом, прогонялась через радиатор-излучатель, расположенный на нижней наружной конической оболочке приборного отсека. Температура хладоносителя автоматически поддерживалась в нужном диапазоне при помощи специальных жалюзи, закрывавших радиатор. Створки жалюзи могли открываться или закрываться, изменяя потоки тепла, излучаемые и поглощаемые радиатором. С помощью того же радиатора отводилось тепло из приборного отсека.

Чтобы поддерживать нужный состав воздуха, в кабине СА имелось регенерационное устройство. Воздух кабины при помощи вентилятора непрерывно прогонялся через специальные сменные патроны, содержавшие надперекиси щелочных металлов. Такие вещества (например, К2О4) способны эффективно поглощать углекислый газ и выделять при этом кислород. Установка содержала также фильтры для удаления нежелательных или вредных примесей из воздуха.

Системы жизнеобеспечения и терморегулирования включали в себя элементы автоматического и ручного регулирования, а также элементы контроля основных параметров, который осуществлялся на борту и на Земле.

Жизнь человека на Земле в наше время немыслима без электричества. В КК она практически и невозможна. Требуют электрической энергии элементы систем жизнеобеспечения, терморегулирования и всех других систем КК. На корабле «Восток» имелась система электропитания, основу которой составляли серебряно-цинковые аккумуляторы: основная батарея размещалась в приборном отсеке, а дополнительная, обеспечивающая электропитание на спуске и при приземлении, — в СА.

Подключение и отключение различных систем КК от источников электрического питания производились при помощи командно-логических и электрокоммутационных приборов. В последующих проектах эти приборы были объединены в систему, названную системой управления бортовым комплексом. По командам, выдаваемым космонавтом и с Земли, производилось включение различных систем и отдельных приборов. Иногда по одной команде необходимо было произвести сразу несколько действий, в том числе в определенной последовательности. Нередко на эти действия накладывался ряд условий и запретов, в этом случае требовалась логическая отработка нескольких управляющих команд и сигналов от датчиков состояния той или иной аппаратуры.

Для того чтобы осуществлять программное управление (с включением и выключением аппаратуры в заданные моменты времени), на КК имелось устройство, которое так и называлось — программно-временным. Таким образом, имелось, образно говоря, два пульта для общения с такого рода автоматическим диспетчером: один — бортовой, т. е. пульт космонавта, другой — наземный, в центре управления полетом.

Следующая важнейшая часть КК — это система ориентации и управления движением в пространстве: в нее входило несколько подсистем. Первая из них навигационная, состоявшая из ряда датчиков положения КК в пространстве и направления его полета: датчик Солнца, гироскопические датчики, оптическое устройство ручной ориентации, носившее название «Взор», и др. Сигналы от датчиков поступали в управляющую часть системы, которая могла работать в автоматическом режиме или с участием космонавта. На пульте космонавта имелась ручка управления ориентацией КК с тремя степенями свободы, а также другие управляющие и контрольные приборы.

Моменты для разворота КК в пространстве создавались с помощью так называемой системы исполнительных органов, представлявшей собой целый набор определенным образом расположенных небольших реактивных сопел. Сопла работали на «холодном» газе, поступавшем из баллонов со сжатым азотом. Всего на приборном отсеке (рис. 2) имелось два комплекта сопел (по 8 в каждом), которые могли подключаться к трем группам баллонов (двум основным и одной резервной). Система на холодном газе энергетически не очень эффективна, и ее применение оправдано только при ограниченности задачи полета. Ее же достоинством является простота, что положительно сказывается на надежности системы.

Рис. 2. Реактивная система управления КК «Восток»: 1 — датчик температуры, 2 — баллон первой основной секции, 3 — баллон резервной секции, 4 — баллон второй основной секции, 5 — датчик давления, 6 — клапан высокого давления, 7 — фильтр, 8 — редуктор, 9 — клапан резервной секции, 10 — пусковой клапан, 11 — сопла

Важнейшей задачей, которая решалась при помощи системы управления КК, была ориентация перед выдачей тормозного импульса для спуска на Землю. Требовалось сделать это в нужном направлении и в строго определенное время. При выполнении этой операции ошибки не допускались.

На корабле «Восток» имелся целый комплекс радиосредств. С помощью их на КК обычно решаются следующие основные задачи: 1) поддерживается двусторонняя голосовая связь экипажа с Землей; 2) осуществляется передача телевизионного изображения; 3) производятся телеметрические измерения параметров работы различных систем; 4) осуществляется дистанционное управление КК с Земли (командная радиолиния); 5) производятся замеры параметров траектории полета. Кроме того, в процессе приземления и после него используются дополнительные средства, облегчающие поиск и эвакуацию космонавта.

Все эти средства были созданы и установлены на КК «Восток». Выбор используемых радиодиапазонов определялся с учетом условий распространения радиоволн через земную атмосферу. Двусторонняя телефонная связь поддерживалась в УКВ- и КВ-диапазонах: для передачи телевизионного изображения космонавта с помощью телекамеры, установленной в кабине СА, имелся ТВ-передатчик. Корабль был снабжен двумя комплектами радиоаппаратуры для траекторных измерений, для командной радиолинии и для радиотелеметрии. С помощью КВ-передатчика «Сигнал» осуществлялся дополнительный контроль за самочувствием космонавта.

Имелись также радиопередатчики (КВ-диапазона) пеленгационных сигналов, которые включались после введения основных парашютов (СА и космонавта) и после приземления (УКВ-диапазона). На борту находился также широковещательный приемник. В целом, как видно, КК «Восток» имел довольно внушительный комплект приемной и передающей радиоаппаратуры.

Общая масса бортовой аппаратуры на КК «Восток» составляла 2350 кг.

Единственной задачей (но одной из важнейших вообще) реактивной двигательной установки КК является торможение, с которого начинается спуск с орбиты. Установка, названная тормозной, состояла у КК «Восток» из основного двигателя, развивавшего тягу 15,7 кН, топливных баков и системы подачи горючего и окислителя, запас которых равнялся 280 кг. Тормозная двигательная установка имела рулевые реактивные сопла в качестве исполнительных органов для стабилизации корабля при ее работе. Сама установка располагалась в специальной нише приборного отсека.

При создании КК «Восток» была разработана и применена схема начала спуска, названного сходом с орбиты. В результате сравнительно небольшого тормозного импульса, сообщенного тормозной двигательной установкой и уменьшавшего скорость КК всего на 150–200 м/с (при скорости КК 7,8 км/с), направление полета менялось так, что через некоторое время КК спускался ниже высоты 100 км над поверхностью Земли. На этой высоте плотность атмосферы такова, что начинается заметное торможение и скорость начинает еще более уменьшаться. Дальнейший полет проходит со всевозрастающим сопротивлением. Кабину СА от значительного нагрева предохранял слой специальной теплозащиты.

После катапультирования кресла с космонавтом начинался ввод парашютных систем как у космонавта, так и у СА (рис. 3). Кресло, содержавшее тормозной парашют, устройство для катапультирования и другие элементы, сбрасывалось, и космонавт приземлялся, но не как обычный парашютист, а с висевшим на 15-метровом фале неприкосновенным аварийным запасом (НАЗ). Управление этими средствами осуществлялось автоматически с помощью системы приземления. Электрические команды на срабатывание крышек, катапультирование, ввод парашютов и т. п. вырабатывались датчиками давления (барореле) и специальными программно-временными приборами.