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.

---

Для многоместного КК «Восход» потребовалось существенно изменить подход к размещению космонавтов на корабле и обеспечению спуска на Землю; в частности, необходимо было перекомпоновать кабину космонавтов и ввести новые средства приземления.

В кабине СА установили три кресла, в которых космонавты располагались без скафандров. Чтобы легче переносить перегрузки на активном участке полета и при приземлении, кресла имели индивидуальные ложементы, т. е. изготовленные по размерам и с учетом особенностей формы тела каждого космонавта. Для уменьшения перегрузок при посадке кресла также снабжались дополнительными амортизаторами.

Ряд новшеств и усовершенствований был внесен в различные системы КК. В орбитальном космическом полете не всегда просто оказывается определить направление полета. На КК «Восход» впервые установили так называемые ионные датчики, позволявшие измерять углы отклонения продольной оси КК относительно вектора скорости полета по орбите. На высоте несколько сот километров атмосфера Земли содержит большое количество положительно заряженных ионов, причем их естественная (тепловая) скорость существенно меньше скорости КК.

Если расположить определенным образом приемные трубки датчиков, захватывающие потоки ионов, то можно замерить угол отклонения от симметричного положения трубок по отношению к набегающему потоку ионов, т. е. к вектору скорости полета. Надо сказать, что на КК «Восход» впервые использовались ионные датчики.

В многоместном варианте КК уже нельзя было рассчитывать на аварийное увеличение продолжительности полета при несрабатывании тормозной двигательной установки. Поэтому на КК «Восход» (в верхней его части) установили дополнительную твердотопливную тормозную двигательную установку.

Космонавты В. М. Комаров, К. П. Феоктистов и Б. Б. Егоров, выполнившие программу односуточного полета 13 октября 1964 г., произвели посадку в кабине СА. Чтобы уменьшить перегрузки при ударе о землю, спуск СА проводился на двух парашютах, а непосредственно перед касанием Земли по сигналу от штыревого датчика сработал пороховой двигатель, закрепленный в стренгах парашютов (рис. 5). Так впервые была осуществлена мягкая посадка СА на Землю.

Рис. 5. Схема приземления КК «Восход»: 1 — механический высотомер, 2 — двигатель мягкой посадки, 3 — парашютная система, 4 — СА, 5 — пирозамок, 6 — стренги первого основного парашюта, 7 — стренги второго основного парашюта, 8 — корпус двигателя, 9 — соединительное звено

Для того чтобы осуществить выход в открытый космос, нужно было внести существенные изменения в конструкцию кабины КК. Прежде всего ввели шлюзовую камеру, которая при запуске находилась в сложенном положении на СА и разворачивалась путем наддува уже после выхода КК на орбиту. На КК «Восход-2» космонавты П. И. Беляев и А. А. Леонов находились в скафандрах.

Скафандр для выхода из КК существенно отличался от гермокостюмов, одеваемых на случай разгерметизации КК. При выполнении наружных работ вне корабля человек выделяет значительно больше тепла и потребляет больше кислорода. Значительно интенсивнее и внешние тепловые потоки. Сам гермокостюм должен быть более прочным, вся конструкция скафандра существенно более надежна, так как вне корабля только он защищает космонавта от вакуума, перегрева, переохлаждения и различных видов излучений. И последнее: все средства, обеспечивающие жизнедеятельность космонавта, или часть их должны располагаться на самом скафандре.

Созданная советскими специалистами конструкция скафандра обеспечила успешный выход в открытый космос, который осуществил А. А. Леонов 18 марта 1965 г. Этот скафандр для первого выхода человека в открытый космос стал прообразом будущих конструкций, разработанных позднее для выполнения более длительных и сложных работ в открытом космическом пространстве.

После выполнения программы полета П. И. Беляев вручную произвел ориентацию КК, и тот совершил приземление в запасном районе посадки. Поиск и эвакуация космонавта в условиях зимней тайги оказались непростым делом. Операцию выполнили успешно, что подтвердило правильность заложенных технических решений и организационных мероприятий.

На этом программа пилотируемых полетов многоместных КК «Восход» закончилась. Ее результаты продемонстрировали большие возможности созданной техники, открыли дальнейшие перспективы в освоении космоса.

Промежуточный шаг

В начале 60-х годов в США энергично начали работать над осуществлением второй пилотируемой космической программы (КК «Джемини»), которая в большей, своей части была подчинена решению основной задачи — высадке человека на Луну. После полета Ю. А. Гагарина в том же 1961 г. тогдашний президент США Дж. Кеннеди объявил эту задачу национальной.

Для создания ракетно-космической системы, предназначенной для полета на Луну и обратно, нужно было решить множество сложных технических задач, ряд которых представлялся в то время проблематичными и требовал экспериментальной проверки и отработки. Прежде всего к ним относились маневрирование, стыковка на орбите, управляемый спуск в атмосфере, продолжительное пребывание в невесомости и работа человека в открытом космическом пространстве.

Двухместный КК «Джемини» состоял уже из двух основных частей: приборно-агрегатного отсека (разделенного на две секции) и возвращаемой капсулы (отсека экипажа). При проектировании ставилась задача максимально использовать опыт, приобретенный при работах по программе «Меркурий». Однако основные разработчики этого КК, переместившиеся в Хьюстон (штат Техас) во вновь созданный там центр пилотируемых полетов, начали работать над КК «Аполлон». Поэтому общее проектирование КК «Джемини» выполняли другие специалисты Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА).

Для вывода на орбиту КК массой до 3,8 т использовалась ракета «Титан-2» со стартовой массой 148,5 т, которая была доработана для пилотируемых полетов (увеличена надежность систем управления и электропитания и введены средства обнаружения неисправностей для САС). При отработке было произведено два беспилотных запуска РН с кораблем «Джемини».

Работы по модернизации ракеты «Титан-2» выполнялись фирмой «Мартин Мариетта». Головным подрядчиком НАСА по разработке и изготовлению корабля стала известная авиационная фирма «Макдонелл Дуглас». Центр пилотируемых полетов в Хьюстоне был также ответственным за подготовку космонавтов и управление их полетом.

Активное участие авиационных специалистов в разработке КК наложило определенный отпечаток на конструкцию корабля и его отдельных систем. Сама компоновка корабля напоминала часть фюзеляжа самолета с двухместной кабиной. Космонавты размещались в креслах, перед которыми были установлены два иллюминатора и пульт с органами управления и контроля. В левом кресле находился командир, который управлял ориентацией и поступательными перемещениями КК при маневрах и стыковке, контролировал работу РН, мог включать САС, а также управлял другими системами. Второй член экипажа обеспечивал навигацию, общение с бортовой вычислительной машиной, контролировал электроснабжение и другие системы.

Многие операции могли выполняться обоими космонавтами. Например, это касалось управления ориентацией при помощи ручки, находящейся между ними. У каждого космонавта имелась также ручка для катапультирования кресел. Причем катапультирование кресел предусматривалось при срабатывании САС на старте (осуществлялся увод на расстояние 300 м в сторону от РН и на 140 м вверх), на начальном участке полета (до высоты 21 км), а также в случае необходимости и на конечном участке приземления.

Кроме пульта в кабине были установлены только системы, необходимые для жизни и работы космонавтов (элементы системы жизнеобеспечения включали в себя два дополнительных баллона с кислородом и др.). Все остальные системы размещались или в других частях капсулы (приборной секции, секции локатора, РСУ и т. д.), или в приборно-агрегатном отсеке. Последний включал в себя отдельные модули (двигательный, баков, терморегулирования, электронного оборудования, электропитания и др.). По сравнению с КК «Меркурий» такое модульное построение значительно улучшало конструкцию, делало ее более технологичной, а главное — намного упрощало устранение неисправностей.

Вследствие увеличения состава экипажа и продолжительности полета по сравнению с КК «Меркурий» была разработана с целью экономии массы система хранения и подачи кислорода в жидком состоянии (эта система размещалась в приборно-агрегатном отсеке). Как уже отмечалось, на американских КК использовалась система жизнеобеспечения, предусматривающая постоянное пополнение кислорода. Это потребовало значительных запасов кислорода на борту, а для хранения газов под высоким давлением (300–500 атм) нужны были баллоны массой в 2–2,5 раза превышавшей массу самого кислорода.