ЕНКМ_3 часть

выйдет в околоземное пространство, и будет двигаться вокруг Земли по круговой орбите, равна 7.9 км/с (28 440 км/ч). При больших скоростях она будет двигаться по эллипсу, а при скорости 11.2 км/с (второй космической), двигаясь по параболе, вообще покинет притяжение Земли. Если использовать большое количество топлива или определенные гравитационные маневры, то по гиперболической траектории КА можно отправить и за пределы Солнечной системы. Для этого скорость ракеты должна превысить 12 км/с (рис. 1.40).

Рис. 1.40.

Достижение таких скоростей оказалось возможным только во второй половине XX в., когда начали использовать высокоэнергичные двигатели, в которых происходит сгорание водорода в атмосфере кислорода, все выхлопные газы выбрасываются из ракеты и

81

позволяют ускориться. Примечательно, что в США используют твердотопливные двигатели, а советские (российские) конструкторы применяют более совершенные двигатели на жидком топливе.

Начало космической эре положил запуск 4 октября 1957 г. с советского космодрома Байконур первого искусственного спутника Земли. Через месяц космический аппарат впервые доставил в космос живое существо – собаку Лайку. 31 января 1958 г. был запущен первый американский спутник.

В отличие от беспилотных систем для пилотируемых полетов нужны более сложные ракетные системы и космические корабли: более мощные ракеты, надежная тепловая защита во время возвращения на Землю, системы независимого ручного управления, жизнеобеспечения, бытовые помещения и оборудование для работы и научных экспериментов. Все это успешно изучалось и внедрялось по мере развития пилотируемой космонавтики.

Первый полет человека в космос был проведен 12 апреля 1961 г., в этот день советский космонавт Ю. Гагарин на корабле «Восток-1» сделал один виток вокруг Земли. Второй советский космонавт Г. Титов на корабле «Восток-2» сделал уже 17 витков и летал более суток (6-7 августа 1961 г.). Следующие четыре полета КА «Восток» были спаренными: в августе 1962 г. – «третий» и «четвертый», а в июне 1963 г. – «пятый» и «шестой» были запущены один за другим и летали на небольшом расстоянии друг от друга. На корабле «Восток- 6» в космосе побывала женщина – В. Терешкова.

Пилотируемая космонавтика США развивалась параллельно. 5 мая и 21 июля 1961 г. в космических кораблях серии «Меркурий»,

82

которые выводились в космос баллистической ракетой, А. Шепард и В. Гриссом совершили 15-минутные суборбитальные полеты (они просто побывали в космосе). В 1962-1963 гг. были осуществлены 4 полноценных орбитальных полета кораблей «Меркурий». Все эти полеты были пробными, но дали много полезной информации, например, о том, что члены экипажа должны быть настоящими пилотами и при необходимости суметь управлять кораблем.

Следующие два полета в космос тоже были попытками установить рекорды. 12-13 октября 1964 г. в модифицированном корабле «Восход» был совершен первый групповой полет (В. Комаров, К. Феоктистов и Б. Егоров), а один из двух космонавтов «Восхода-2», А. Леонов, в марте 1965 г. на 20 минут вышел в открытый космос.

После этого грандиозной задачей перед пилотируемой космонавтикой стала программа полетов на Луну. Американское космическое агентство (НАСА) предложило реализовать программу «Джемини» – серия полетов возрастающей сложности на двухместных космических кораблях, оборудованных для сближения с КА-мишенью на околоземной орбите. В ходе осуществления этой программы в течение 1965-1966 гг. были проведены 10 успешных экспедиций, наиболее интересной из которых было сближение до расстояния 2 м. с КА «Джемини-6» и «Джемини-7».

27 января 1967 г. во время предстартового отсчета времени перед первым пилотируемым полетом нового корабля «Аполлон» случился пожар, в котором погибли три космонавта (В. Гриссом, Э. Уайт и Р. Чаффи). Это привело к задержке на полтора года реализации лунной

83

программы. В 1968-1969 гг. были проведены подготовительные полеты аппаратов серии «Аполлон», которые должны были доставить американских астронавтов на Луну. В это время два из четырех пилотируемых полетов КА «Аполлон-8 и 10» побывали на орбите Луны. В «Аполлонах» кроме основного орбитального блока был и лунный модуль, который должен был опуститься на поверхность Луны и взлететь с нее, поэтому для вывода на орбиту использовалась самая мощная на то время ракета-носитель «Сатурн-5», созданная под руководством В. фон Брауна.

Наконец, 20 июля 1969 г. пилоты корабля «Аполлон-11» астронавты Н. Армстронг и Э. Олдрин первыми ступили на поверхность Луны. После этого за 3 года было еще 5 успешных лунных экспедиций (не считая аварийного «Аполлона-13»), участники которых не просто ходили по Луне, а собирали образцы грунта, камней (всего 380 кг), ездили на луноходе и делали измерения.

В СССР в то же время реализовывалась независимая лунная программа, была построена ракетная система нового типа (Н-1) и создан космический аппарат нового поколения – «Союз». Однако первый полет этого корабля закончился трагично: при спуске отказала парашютная система, посадочный модуль врезался в землю и космонавт В. Комаров погиб. В советской лунной программе планировалась стыковка двух кораблей, такой эксперимент был проведен в январе 1969 г., когда состыковались «Союз-4» и «Союз-5», и космонавты впервые смогли перейти с одного корабля на другой. Неудачи при испытаниях ракеты-носителя Н-1, привели к решению

84

отменить лунную программу. В итоге советская космонавтика в дальнейшем развивалась по пути строительства больших сложных орбитальных станций и долговременных полетах на них, а НАСА сосредоточило интерес к созданию и использованию многоразовых космических кораблей – шаттлов.

Следует отметить важный эксперимент в области сотрудничества в космосе – проект «Союз-Аполлон». В июле 1975 г. была произведена стыковка и совместный полет КА «Союз-19» и «Аполлон-СМ111» для разработки совместных спасательных процедур и технических средств на тот случай, если какой-либо космический экипаж окажется на орбите в безвыходном положении.

1.3.3. Новые рекорды в освоении космоса

Проекты долговременных пилотируемых станций на околоземной орбите обсуждались, начиная с 1929 г. Основным вопросом тогда было вращение станции вокруг своей оси. Если сделать ее в форме колеса, заставить вращаться, то внутри станции будет создаваться искусственная сила тяжести. На космической станции, не имеющей собственного вращения, возникнут условия невесомости, не встречающиеся на Земле. В то время ученые не знали, как может действовать на организм человека длительное пребывание вне привычной силы тяжести. Поэтому исследования в этой области могли быть только экспериментальными.

В середине 60-х гг. двадцатого века независимо в СССР и США начали разрабатываться программы по созданию испытательных

85

орбитальных станций для получения и исследования медицинских данных о влиянии невесомости на космонавтов, находящихся на орбите в течение нескольких недель. Создавались они военными ведомствами и для получения разведывательной информации.

После первого предварительного полета двух космонавтов на корабле «Союз-9» в июне 1970 г., 19 апреля 1971 г. была запущена первая орбитальная станция «Салют». Успешный длительный полет на этой станции совершили 6-29 июня 1971 г. Г.Т. Добровольский, В.Н. Волков и В.И. Пацаев. Однако при возвращении на Землю спускаемый аппарат разгерметизировался, воздух из него вышел и весь экипаж погиб.

Параллельно в США реализовывалась программа «Скайлэб». В течение 1973-1974 гг. были запущены три экспедиции длительностью 30, 60 и 90 дней. Космонавты сделали множество научных и технических экспериментов, в том числе по поведению материалов в невесомости, исследованию земных ресурсов. Они проводили астрономические наблюдения, в частности, открыли несколько неизвестных физических процессов на Солнце. Главным результатом было доказательство возможности работы космонавтов на невращающихся станциях.

После совершенствования космического корабля была продолжена реализация программы орбитальных аппаратов серии «Салют». На орбитальных станциях «Салют-3, -4 и -5», работавших в течение многих месяцев побывали по две экспедиции, которые занимались военными и научными задачами.

86

Более совершенной стала орбитальная станция «Салют-6», которая была в космосе почти 5 лет. Станция имела много солнечных батарей, позволяющих функционировать автономно, на ней были сделаны два стыковочных узла, что позволяло подлететь к станции транспортному кораблю с грузами и второму пилотируемому кораблю «Союз». На «Салюте-6» побывало 16 экипажей в ходе 5 экспедиций, максимальное время пребывания в космосе составило 185 суток.

Еще более сложной (массой почти 20 т) была орбитальная станция «Салют-7», летавшая в космосе почти 9 лет. За три первых года на ней работали 6 экспедиций, продолжительность пребывания человека была доведена до 237 суток (потом она работала автономно

иупала на Землю в феврале 1991 г.).

Кконцу программы «Салют» специалисты убедились, что пребывание в космосе более шести месяцев не приводит к скольнибудь серьезным отрицательным последствиям, хотя и становится довольно утомительным. Поэтому следующим этапом было проведение практически непрерывной работы в космосе на борту новой станции, собираемой на орбите из нескольких блоков (элементов). Эта станция была запущена 19 февраля 1986 г. и получила название «Мир». Масса станции в полном комплекте составила 140 т, а размер 35 м. Она работала в течение 15 лет (19862001 гг.), за это время на ней побывало 28 длительных экспедиций, 108 космонавтов, из них 63 иностранных. Станция «Мир» имела более совершенные солнечные батареи, а связь осуществлялась через ретрансляционный спутник. Самым значительным изменением

87

конструкции было создание нового переходного отсека с пятью стыковочными узлами, расположенного в передней части станции.

К базовому блоку были присоединены пять отдельных элементов (модулей), которые поочередно были пристыкованы к нему в 1987-1996 годах. Модуль «Квант», состыкованный с «Миром» в апреле 1987 г., был предназначен для астрофизических и других научных исследований, на нем находилось несколько разных телескопов и спектрометров. Также научные исследования проводились в модуле «Квант-2», который начал работать в декабре 1989 г. Сложные физико-технические и медицинские эксперименты осуществлялись в модуле «Кристалл» (работал с июня 1990 г.) Два последних модуля - «Спектр» (июнь 1995 г.) и «Природа» (апрель 1996 г.) предназначались для изучения природных ресурсов Земли, ее атмосферы и околоземного пространства (24 прибора).

На этих модулях проведено в общей сложности около 16 000 различных экспериментов географического, астрофизического, физико-технологическиго и медико-биологического характера. Была отработана технология создания долговременной станции на модульной основе, проводились перестыковки модулей, стыковки американских шаттлов. Неоднократно работали международные экипажи и экспедиции (космонавты из 12 стран).

На станции «Мир» установлены мировые рекорды деятельности человека в космосе: по продолжительности одного пребывания – Ш. Люсид (188 суток) и В. Поляков (более 437 суток), С. Авдеев – более 747 дней за три полета (в 2005 г. на МКС С. Крикалев превысил его рекорд, находясь на орбите 478 сут.), А. Соловьев совершил 16

88

выходов в открытый космос и провел там, в общей сложности, почти

78часов.

Кконцу 2000 г. орбитальная станция отработала свой ресурс, на ней произошло несколько поломок (к примеру, разгерметизировался модуль «Спектр»). По финансовым соображениям было решено переключиться на строительство новой станции, а старую – затопить в управляемом режиме (в отличие от станции «Салют-7»). 23 марта 2001 г. примерно в 9:00 по московскому времени станция «Мир» вошла в плотные слои атмосферы, разрушилась и затонула в заданном районе Тихого океана.

Американские специалисты в 70-е гг. XX века разработали систему пилотируемых многоразовых космических кораблей «Спейс Шаттл», предназначенных для доставки людей и грузов на низкие орбиты и обратно. Параллельно с созданием воздушно-космических самолетов длиной 35 м и размахом крыльев 24 м, способных летать в космическом пространстве и в атмосфере и садиться на любой достаточно подготовленный аэродром, многоразовых ускорителей и топливного бака, в штате Флорида был построен Космический центр (космодром), а в Техасе – Центр управления и подготовки космонавтов. Для шаттлов были созданы сложная система теплозащиты, особые ускорители, методы запуска и возвращения на Землю.

В 1977 г. был построен прототип шаттлов – «Энтерпрайз», который использовался только для отработки посадки этих аппаратов. Первый многоразовый космический корабль, на котором были

проведены 4 испытательных полета в 1981-1982 гг. – шаттл

89

«Колумбия». Второй шаттл – «Челленджер» впервые полетел в июне 1983 г., а следующие корабли «Дискавери» и «Атлантис» стали эксплуатироваться с 1984 и 1985 гг.

Недоработки в конструкции и закрытость проекта привели к катастрофе. 28 января 1986 г. во время 10-го запуска корабля «Челленджер» из-за несовершенства ракетного ускорителя произошел взрыв, и все семь пилотов корабля погибли. Эта авария заставила руководство НАСА обратить внимание на некоторые недостатки в самих шаттлах и их обслуживании. Из-за нее были заморожены некоторые космические исследования и свернуты целые программы.

Следующий полет шаттла («Дискавери») состоялся только через два с половиной года, а в 1992 г. запущен новый усовершенствованный корабль «Эндевор». До февраля 2003 г. почти все американские космонавты выводились на орбиту с помощью шаттлов. Еще одна катастрофа шаттла произошла 1 февраля 2003 г. Во время возвращения на Землю космический корабль «Колумбия» разрушился при прохождении аппаратом земной атмосферы из-за повреждения теплозащитной оболочки левого крыла, которое произошло еще во время старта шаттла. Шесть американских астронавтов и первый космонавт из Израиля погибли.

Несмотря на дороговизну (каждый полет шаттла обходился около 500 млн. долларов), использование многоразовых кораблей было очень выгодно и полезно с научной точки зрения. Запуски шаттлов можно было производить с промежутком 2 недели (тогда как на российские пилотируемые корабли можно запускать только с космодрома Байконур через несколько месяцев после предыдущего).

90