Снова я не выдержал и взялся за перо. Может быть, потому, что вчера закончил читать А. Гессена о Пушкине, или оттого, что третий день лежу и лечусь «на дому». А может быть, здесь виноват Рахманинов? Но знаю, любил ли великий композитор осень, но у меня встречи с его музыкой происходят чаще всего осенью.
Как-то в конце сентября я поехал на машине в Архангельское, где тогда отдыхал один из моих друзей. Я не люблю однообразия и поэтому туда ехал по Волоколамскому шоссе, обратно возвращался по Рублевскому.
Включив приемник, услышал рояль. Я не знал, что именно исполнялось, так как знаком с творчеством великого композитора не очень подробно. Но почему-то почувствовал, что это был именно Рахманинов, хотя мелодия никак не вязалась с моим настроением и с увядающей природой. Зрелость, мужество, жизнеутверждение вливались в душу, и я решил, что это может быть только Рахманинов. А кругом была такая нежная гамма красок в поседевшем лесу, какой-то необыкновенно прозрачный воздух; небо, казалось, поднялось выше, и на нем теперь даже и облачка не увидишь - так оно далеко.
Лужа у дороги (иначе ее и не назовешь), в которой ребятишки ловили что-то на удочки, затормозила мою машину. Я вышел и долго сидел на пожелтевшей лужайке слушая звонкую тишину осени и глотая этот синий-синий воздух.
Уже давно сказали, что был концерт из произведений Рахманинова, уж и солнце потихоньку собралось уходить на другую сторону земли, чтобы там посветить людям и погреть их после ночи, а я все сидел, думал и наслаждался увядающей природой...
...Чудесный осенний день, и опять Рахманинов. Я слушал Второй концерт для фортепьяно с оркестром и смотрел на готовящуюся отойти ко сну природу, на лес, роняющий свой багряный убор. А мысли - о делах земных и космических. Осень - пора зрелости, ясности. И мне хочется поделиться мыслями своими со всеми, кто спрашивал о космонавтике, о том, как стать космонавтом.
«...Уже много лет я упорно стремлюсь к своей цели, настойчиво ищу пути к ней. Мне приходится трудно, но я все равно не отступлюсь. Мечта о полете в космос еще в детские годы завладела мной. Она с каждым годом все прочнее овладевает моим сердцем. Теперь я абсолютно уверен - это мое призвание».
Это слова из письма инженера Бойцова. Он подробно рассказывает, как готовится к полету в космос. Бойцов - моряк, работает на судах дальнего плавания, все свободное время посвящает тренировкам.
«Я знаю, - пишет он, - что в космосе нужны физически крепкие, выносливые люди. Поэтому я большое внимание уделяю физической подготовке и спорту. С детства стал закаляться, обливаюсь по утрам холодной водой или обтираюсь снегом. Сейчас я купаюсь в проруби в любые морозы, постоянно бегаю на десять, двадцать, а иногда и более километров».
Бойцов разработал программу своей подготовки. Она включает тренировку вестибулярного аппарата, тренировку на невесомость, перегрузку, управление своим телом, испытание в барокамере, на одиночество.
«Уже четыре года я плаваю на судах дальнего плавания, - сообщает он. - Ежегодно я беру летом отпуск, к которому прибавляются еще выходные и праздничные дни, проведенные в море, и приезжаю в Краснодар, в аэроклуб, где летаю и прыгаю с парашютом. Два года назад в соревнованиях по высшему пилотажу я выполнил норматив мастера спорта. В парашютном спорте выступаю по программе кандидатов в мастера».
«Хочу стать космонавтом», «Моя мечта - побывать в космосе» - эти слова встречаются во многих письмах, адресованных в Звездный городок, на почту летчиков-космонавтов СССР. Их пишут люди разных возрастов и разных профессий. В один день я получил письма от десятиклассника, студента медицинского института и инженера. Все они содержат один вопрос: «Как стать космонавтом?»
На первый взгляд, кажется, что нет ничего сложного ответить: одинаковый вопрос - одинаковый ответ. Но вопрос одинаковый, а люди-то разные.
Помню, несколько лет назад произошел такой случай. Ученик десятого класса из города Николаева прислал мне письмо с просьбой принять его в отряд космонавтов. Он писал, что учится отлично, что здоровье у него отменное и что имеет он около десятка разрядов по различным видам спорта.
Я ответил тогда, что ему надо сначала закончить среднюю школу, а после можно будет поговорить и о дальнейшей судьбе. Написал ему и, откровенно говоря, забыл о нем, так как почта велика, а просьб, подобных этой, тоже немало!
Прошло время. Сижу я однажды вечером дома, готовлюсь к занятиям. Заходит ко мне молодой человек и говорит: «Здравствуйте, я приехал!» - и показывает мое письмо ему. Сели мы, поговорили. Он рассказал, что успешно закончил школу и вот теперь может целиком посвятить себя космонавтике. Юноша произвел на меня хорошее впечатление своей увлеченностью, убежденностью.
Но когда я спросил его, как он представляет себе работу космонавта в полете, что он думает делать, находясь на борту космического корабля, то вразумительного ответа я не услышал. Оказывается, он еще не успел подумать об этом.
Эту историю я привожу для того, чтобы показать, что кроме крепкого здоровья человек, решивший стать космонавтом, должен обладать знаниями, быть специалистом в той или иной области и четко представлять себе космический полет, характер и объем работы. Без этого мечты о полете так и останутся мечтами.
Мне кажется, непременной обязанностью нашей печати является разъяснение читателям того, как достигаются победы в космосе, какие научные, конструкторские, летно-технические, психологические и иные проблемы приходится решать перед тем, как сделать очередной шаг к познанию тайн Вселенной.
В этом большом деле журнал «Авиация и космонавтика», который стал для меня родным еще в годы летной моей службы, призван играть первую скрипку. В этом журнале я приобщился к журналистике, полюбил кропотливый труд по выпуску очередных номеров.
Листая подшивку журнала, видишь, что его страницы отражают большой путь борьбы нашего народа за покорение воздушной стихии. Ведь наш журнал (его прежнее название «Вестник Воздушного Флота») - одно из первых советских военных изданий.
В решении об издании журнала, принятом 23 апреля 1918 года, говорилось: «Сознавая насущную необходимость немедленного издания журнала, правильно освещающего работу как всех авиационных и воздухоплавательных учреждений и частей, так и Всероссийской коллегии Воздушного Флота, - последняя на заседании от 23 апреля с. г. постановила издавать еженедельный официальный орган «Вестник Воздушного Флота», поручив ведение этого дела особой редакционной коллегии, состоящей из представителей сухопутной и морской авиации, воздухоплавания и Всероссийской коллегии».
В годы гражданской войны «Вестник Воздушного Флота» печатал материалы о первых советских авиационных отрядах, помогал сплочению и мобилизации их личного состава на самоотверженную борьбу с врагами социалистической революции. На страницах первых номеров можно найти материалы о том, как готовились кадры летчиков для фронта. Так, в одном из номеров за 1918 год рассказывалось, что «в Московской авиационной школе отдел обучения на самолетах «Моран» дополнен прохождением... высшего пилотажа... обязательно для всех учеников. Мера эта проведена в виде опыта».
В журнале печатались и сообщения с фронтов. В том же 1918 году сообщалось, например, что красные летчики в боях за Казань сбросили 150 пудов бомб, несмотря на непогоду, летали ежедневно и что отличились Сатунин, Павлов, Ингаунис, Сапожников. Впоследствии Павлов и Сапожников за свои подвиги дважды удостоились высшей награды тех лет - ордена Красного Знамени.
После окончания гражданской войны Коммунистическая партия организовала и возглавила борьбу за укрепление и развитие отечественной авиации. В 1923 году было создано массовое Общество друзей Воздушного Флота. В отчете о собрании, на котором было основано общество, говорилось: «Здесь, в этом обществе, не будет места рассуждениям о том, что для бедной страны СССР авиация есть предмет роскоши, но во всех речах была отмечена важность создания Воздушного Флота как могущественного фактора... развития страны...» В Совет общества вошли видные деятели страны: Антонов-Овсеенко, Дзержинский, Луначарский, Петровский, Подвойский, Фрунзе, ученик Жуковского Чаплыгин...
Год от года все больше появлялось па страницах журнала таких сообщении: «Есть свой алюминий!», «Испытания новых русских самолетов», «Выпуск морских летчиков-наблюдателей», «Создание эскадрильи «Ленин». Эта заголовки взяты из журналов за 1923-1924 годы.
В дни празднования десятилетия Советской власти в 19:27 году начальник ВВС РККА сообщил в журнале: «За последние годы в связи с кампаниями «Ответ на ноту Керзона» и «Наш ответ Чемберлену» Военно-Воздушным Силам передано 233 самолета».
Вместе с ростом технических возможностей военной авиации разрабатывались основы ее боевого применения. Публикуются работы известного авиационного теоретика А. Лапчинского, в которых глубоко рассматривались вопросы воздушного боя, анализировались сущность и цели воздушной разведки, определялись основы применения бомбардировочной, штурмовой, морской и других родов авиации.
Руководящие работники ВВС - Я. Алкснис, В. Хрипин, Б. Стерлингов, И. Павлов, Е. Татарченко, М. Строев печатали статьи по организации самолетовождения и бомбометания, воздушной стрельбы, основанные на опыте минувшей войны и проводимых учений.
На страницах журнала стали регулярно появляться материалы о проблемах совершенствования и развития авиационной техники. Среди них можно назвать серию статей В. Ветчинкина по динамике полета, Б. Юрьева и других авторов по расчету и выбору профилей крыльев, Графики для расчета центровки» - В. Пышнова, «Автожиры (вертолеты) и их военное применение» - Н. Камова, «Неустановившееся движение самолета» - Б. Горощенко и другие.
Создание мощной авиационной промышленности в период первых пятилеток позволило нашей стране уже в 60-е годы обеспечить военную авиацию всеми основными типами боевых самолетов. Летчики успешно осваивали маневренные истребители, тяжелые и скоростные бомбардировщики отечественных конструкций.
Журнал уже в те годы завоевал симпатию авиационного читателя. Об этом говорит хотя бы тот факт, что тираж журнала в канун Великой Отечественной войны составлял 20 тысяч экземпляров, то есть вчетверо больше, чем в первые годы издания.
На конференции читателей, проводившейся в частях ВВС Белорусского военного округа в 1938 году, один из выступавших говорил: «Я выражаю мнение многих командиров, которые полагают, что давно уже наступил срок, чтобы журнал «Вестник Воздушного Флота» сделать из ежемесячного двухнедельным. Нам нужен этот журнал повседневно, как настольная книга командиров ВВС...»
В годы Великой Отечественной войны главной задачей журнала, как и всей военной печати, стала мобилизация воинов на борьбу с врагом, пропаганда боевого опыта. Журнал освещал военно-политические цели и задачи всенародной борьбы против гитлеровских захватчиков, широко популяризировал имена многих сотен и тысяч героев битв - летчиков, штурманов, воздушных стрелков-радистов, инженеров, техников, механиков и мотористов.
Журнал публиковал статьи, посвященные участию Военно-Воздушных Сил в основных операциях Советской Армии. В постоянном разделе «Тактика и оперативное искусство» печатались материалы, обобщающие опыт боевых действий всех родов авиации, ход борьбы за завоевание господства в воздухе; журнал освещал вопросы взаимодействия ВВС с наземными войсками в наступательных и оборонительных операциях, с подвижными группами на поле боя; его статьи рассматривали проблемы эшелонированных действий бомбардировщиков, вопросы авиационной разведки, прикрытие наземных войск и коммуникаций, отражение дневных и ночных массированных налетов противника на военные объекты и другие вопросы боевого применения ВВС.
Летом 1942 года перед Военно-Воздушными Силами была поставлена задача - усилить борьбу с вражеской авиацией не только в воздухе, но и на земле, в местах ее базирования. Журнал выступает с редакционной статьей «Бить вражескую авиацию на ее аэродромах». Спустя некоторое время редакция предоставляет слово командующему воздушной армией С. Красовскому, который в статье «Уничтожать воздушного противника на земле» рассказал читателям о боевом опыте борьбы с вражеской авиацией.
Большое место было отведено действиям пикирующих бомбардировщиков по особо важным малоразмерным целям. И в этом случае редакция нашла для выступления авторитетного специалиста - прославленного мастера бомбового удара, командира соединения пикирующих бомбардировщиков Героя Советского Союза И. Полбина. Журнал поместил его статьи «Пикирующий удар, его преимущества и особенности» и «Борьба пикировщиков с полевой артиллерией противника».
Всю тематику журнала этих лет перечислить, конечно, невозможно, ибо он выступал по всем тем главным вопросам, которые решали Военно-Воздушные Силы СССР в годы войны. На его страницах выступали командующие воздушных армий, командиры корпусов и дивизий, начальники штабов авиационных соединений - словом, боевые командиры всех родов авиации.
В первые послевоенные годы журнал сосредоточил свое внимание на оказании помощи авиаторам в творческом обобщении опыта минувшей войны. Журнал продолжал рассказывать читателям о славных боевых традициях Советских Военно-Воздушных Сил, о достижениях советской военной науки, о зарубежной и отечественной авиационной технике, оперативном искусстве и тактике ВВС.
В период перевооружения наших ВВС на реактивные самолеты журнал публиковал материалы в помощь летному и инженерно-техническому составу, овладевавшему новой техникой.
Под постоянной рубрикой «Летчику о практической аэродинамике» публиковались материалы, помогающие летному составу овладевать полетами на сверхзвуковых скоростях на всех высотах, в сложных метеорологических условиях, днем и ночью. В качестве авторов были привлечены заслуженные летчики-испытатели СССР. Впоследствии вышел сборник этих статей под названием «Летчику о практической аэродинамике», который явился учебным пособием для летного состава строевых частей.
С 1957 года, когда советские ученые под руководством партии совершили замечательный подвиг - запустили первый искусственный спутник Земли, в журнале регулярно стали печататься статьи об успехах нашей страны в исследовании космического пространства. После полета Юрия Гагарина в космос изменилось название журнала. Январский номер 1962 года вышел в свет под новым названием - «Авиация и космонавтика».
Определилось новое лицо журнала. Он по-прежнему освещает боевую учебу авиаторов, пропагандирует авиационную науку и технику, опыт эксплуатации самолетов и обслуживания полетов. Но вместе с тем большое место на его страницах заняла космическая тема. Такие достижения мировой космонавтики, как полеты пилотируемых космических кораблей «Восток», «Восход», «Союз», орбитальная станция «Салют», мягкая посадка станций на Луне и Венере, доставка грунта с Луны, запуски метеорологических, связных и других спутников, нашли широкое освещение в журнале. Со статьями на его страницах выступили главные конструкторы космической техники, летчики-космонавты СССР, многие участники исторических свершений в космосе.
Огромные успехи нашей авиации и космонавтики в последние годы делают все более притягательной для читателей авиационно-космическую тему. Не случайно читателями журнала ныне уже являются не только авиаторы, как это было раньше, но и многие тысячи гражданских людей, и в первую очередь молодежь.
Сошлюсь лишь на два письма, которые получила редакция. «Читая ваш журнал, - пишет А. Юстус из Чимкента, - я заинтересовался авиацией до того, что каждый журнал читаю по нескольку раз». «Журнал «Авиация и космонавтика», говорится в письме О. Горбацевича из Кривого Рога, который я выписываю несколько лет, для меня каждый раз новая карточка едва слышимой станции, через которую я держу связь с космосом. Мне ничего не надо, я хочу только работать в любых самых тяжелых условиях, лишь бы быть ближе к звездам, около тех, кто наступает на космос».
Редакция ежегодно проводит десятки устных выпусков, на них выступают авторы журнала, заслуженные боевые летчики, летчики-испытатели, ученые, конструкторы, инженеры, летчики-космонавты. Такие выпуски собирают широкие аудитории.
На этих встречах читатели задают нам самые разнообразные вопросы. Многие из этих вопросов часто повторяются по той же причине, о которой я уже говорил: из-за довольно одностороннего представления о работе космонавта, о его подготовке, об условиях космического полета.
Мне хочется пригласить Вас, читатель, на космический корабль, который «ждет» нас на космодроме, и во время «полета» мы попробуем вместе разобраться в волнующих нас вопросах.
...Огромное серебристое тело ракеты, окруженное башнями и фермами обслуживания, покрыто легкими облачками испарений. До старта остается около двух часов. Мы поднимаемся в лифте на верхнюю площадку и через входной люк попадаем в верхний отсек корабля. Осмотрев установленное здесь оборудование, спускаемся через переходный люк в следующий отсек. Оба люка герметично закрываем.
Удобно размещаемся в креслах: в центральном располагается командир корабля, справа от него - бортинженер, слева - инженер-испытатель.
В оставшееся до старта время космонавты обычно проверяют оборудование корабля, исходное состояние систем, средства связи. А мы это время посвятим знакомству с космическим кораблем.
Наш корабль называется «Союз». Это - космический орбитальный корабль. Он пришел на смену первым космическим кораблям типа «Восток» и «Восход». По сравнению с ними на «Союзе» больше места для работы и отдыха экипажа. «Союз» может стыковаться с другими кораблями, выполнять широкие маневры на орбите и при спуске. У него более совершенное приборное оборудование.
«Союз» состоит из трех основных отсеков: кабины космонавтов, орбитального отсека и приборно-агрегатного отсека.
Кабину космонавтов называют также спускаемым аппаратом. В ней экипаж находится при выведении корабля па орбиту, во время выполнения ряда операций в полете, в ней же экипаж возвращается на Землю. Здесь помещается командная рубка корабля. Корпус кабины герметичен. Снаружи на него нанесено теплозащитное покрытие для предохранения от интенсивного аэродинамического нагрева при спуске на Землю. На корпусе установлены реактивные двигатели, управляющие разворотом аппарата по крену во время спуска на Землю, а также пороховые двигатели мягкой посадки. Двигатели мягкой посадки находятся прямо под нами. Снаружи они прикрыты теплозащитным экраном. В кабине размещено разнообразное оборудование и аппаратура систем управления кораблем, связи, жизнеобеспечения. В специальных контейнерах находятся основная и запасная парашютная системы. Перед креслом командира установлен пульт управления кораблем, на который вынесены приборы контроля работы систем и агрегатов корабля, навигационное оборудование, телевизионный экран и переключатели для управления бортовыми системами. Слева и справа от центрального пульта располагаются боковые вспомогательные пульты. На специальном иллюминаторе установлен оптический визир-ориентатор.
По бокам кресла командира имеются две ручки управления кораблем: правая - для управления ориентацией корабля вокруг центра масс, а левая - для изменения скорости корабля при маневрировании. Кабина снабжена двумя иллюминаторами для визуального наблюдения, кино- и фотосъемки.
Оборудование корабля при необходимости позволяет осуществлять полностью автономное пилотирование корабля без участия наземного командного комплекса.
С помощью системы терморегулирования и регенерации в кабине корабля поддерживаются нормальные, похожие на земные условия жизни - давление, газовый состав, температура и влажность. Экипаж в полете может находиться в обычной одежде, без скафандров. В кабине установлены контейнеры с запасом пищи и воды.
Кабина космонавтов с помощью герметичного люка сообщается с орбитальным отсеком. (Через него мы спускались в кабину.) Орбитальный отсек предназначается для научных наблюдений и исследований, для выхода в открытое космическое пространство, а также для отдыха космонавтов. Он имеет сферическую форму и довольно значительные размеры. Тут оборудованы места для работы, отдыха и сна космонавтов.
В орбитальном отсеке кроме аппаратуры специальной связи имеется всеволновый радиоприемник для приема программ наземных радиовещательных станций. Агрегаты жизнеобеспечения, научная аппаратура, аптечка и предметы гигиены размещены в серванте.
Когда орбитальный отсек используется в качестве шлюзовой камеры для выхода в космос, он оборудуется системой шлюзования, которая обеспечивает стравливание воздуха из отсека в его наддув. Выходят космонавты через люк, открываемый как автоматически, так и вручную.
Для стыковки с другими космическими аппаратами космический корабль «Союз» может оснащаться устройствами для стыковки. Они устанавливаются в передней части орбитального отсека. С их помощью происходит жесткое соединение аппаратов, стыковка их электрических и гидравлических коммуникаций. В последнее время стыковочные узлы снабжаются люками с герметическими крышками, открыв которые можно перейти после стыковки из одного космического аппарата в другой.
С противоположной стороны к кабине космонавтов примыкает приборно-агрегатный отсек. (Сейчас он под нами.) В нем размещаются основная бортовая аппаратура и двигательные установки корабля, работающие в орбитальном полете. В герметичном отсеке находятся агрегаты системы терморегулирования, системы электропитания, аппаратура радиосвязи и радиотелеметрии, приборы системы ориентации и управления движением со счетно-решающими устройствами.
В приборно-агрегатном отсеке установлена жидкостная ракетная установка, которая используется для маневрирования корабля на орбите, а также для спуска его на Землю. Состоит она из двух двигателей тягой по 400 килограммов каждый. Для ориентации и перемещений корабля при маневрировании имеется система двигателей малой тяги.
...По громкой связи сообщается получасовая готовность. Что происходит сейчас на стартовой площадке?
Чтобы понять смысл происходящих в данный момент операций, нам придется вернуться несколько назад.
Накануне старта на космодроме, в огромном монтажно-испытательном корпусе, был выполнен монтаж блоков ракеты-носителя, проведены поагрегатные проверки ее систем, сборка блоков космического корабля и стыковка его с последней ступенью ракеты-носителя. После того как закончился монтаж и были соединены бортовые кабельные цепи, состоялась тщательная проверка всего ракетно-космического комплекса. Затем ракету на ложементах-опорах доставили на стартовую площадку, где установили на стартовый стол. Потом к ракете подвели фермы обслуживания и заправочную кабель-мачту. В этих конструкциях уложены заправочные трубопроводы, по которым подаются компоненты топлива и сжатые газы. Здесь также проходят электрокабели, питающие до старта ракеты ее бортовую аппаратуру, кабели цепей контрольно-измерительной аппаратуры и телеметрии.
При установке ракеты на стартовый стол ей придали строго вертикальное положение. Было также выдержано направление плоскости полета - азимут траектории - угол между плоскостью траектории и направлением на север (местным меридианом). Затем соединили трубопроводы заправочных и дренажных устройств, штепсельные разъемы наземных и бортовых кабельных цепей.
Незадолго до старта начинается заправка топливных баков ракеты компонентами топлива и сжатыми газами. Этот процесс полностью автоматизирован. Перед заправкой трубопроводы и баки окислителя - жидкого кислорода - продули азотом, чтобы удалить из них остатки влаги и воздуха во избежание образования кристаллов льда.
Вместе с заправкой топливных баков ракеты производятся последние предстартовые проверки, имитация работы систем, приборов и агрегатов, настраиваются всевозможные устройства.
В это время в запоминающее устройство бортовой системы управления вводятся данные (их называют уставками), в результате чего система управления настраивается на выполнение определенной программы выведения корабля на орбиту.
Процесс заправки, а затем предстартовые операции определяют соответствующие готовности ракеты-носителя: часовую, получасовую, пятнадцатиминутную, пятиминутную и т. д. Все готовности сообщаются по громкой связи с пульта управления полетом представителем группы телеметрии. Ее слышат все специалисты, работающие на стартовой площадке.
Поскольку компоненты топлива в баках ракеты испаряются, постоянно идет их подпитка и дренаж (отвод) продуктов испарения. Вот почему на старте ракета как бы окутана клубами пара. Это пары жидкого кислорода выбрасываются в окружающее пространство.
Когда все предстартовые работы заканчиваются, последние специалисты стартовой команды покидают площадку и уходят в укрытие. Объявляется пятиминутная готовность.
Покоряя пространства, человек создавал различные средства передвижения по суше, по воде, по воздуху. Однако космический корабль существенно отличается от всех движущихся аппаратов.
До полета в космос человек все время оставался в привычном для него мире. Он не был ограничен в скорости передвижения, то есть передвигался с любой доступной ему скоростью. Мало того, в живой природе он постоянно видел пример для подражания.
Но в космосе не было ничего, что могло бы поддерживать жизнь человека. Здесь не оказалось ни пищи, пи воды, пи кислорода. Новая среда была чуждой, враждебной всему живому. Чтобы передвигаться здесь, требуется не любая, а лишь вполне определенная скорость. Чтобы космический корабль вышел на орбиту искусственного спутника Земли, ему надо было сообщить скорость, равную почти 28 тысячам километров в час. А чтобы отправиться к Луне или планетам, нужна еще большая скорость.
Сообщить кораблю такую скорость могут лишь мощные двигатели. И притом не любые, а только работающие на реактивном принципе, создающие силу тяги в результате истечения струи газов.
Дело в том, что в космосе движущийся аппарат практически не взаимодействует со средой. Поэтому здесь не применимы двигатели, движители, органы управления, применяемые на суше, в воде и воздухе. Чтобы маневрировать, уменьшать или увеличивать скорость, придавать космическому кораблю определенное положение в пространстве, нужно отбрасывать какую-то массу, взятую с собой на борт. Попробуйте, находясь в лодке, бросить в сторону тяжелый предмет - лодка тотчас двинется в противоположном направлении. Это и есть реактивный принцип движения. Источником энергии на борту является топливо. Химическая энергия топлива преобразуется в ракетном двигателе в кинетическую энергию газового потока, истекающего из сопла.
Нередко спрашивают: сколько же энергии нужно израсходовать для того, чтобы ракета могла достигнуть нужной скорости полета?
На этот вопрос дает ответ теория реактивного движения.
Чем большим запасом энергии обладает каждый килограмм топлива и чем совершеннее двигатель, тем большую скорость истечения приобретают продукты сгорания.
Циолковский установил зависимость скорости, которую может достигнуть ракета, от количества заправленного в нее топлива и от скорости истечения продуктов его сгорания из сопла двигателя.
Чем больше топлива находится на борту ракеты, тем выше достигаемая ракетой скорость. При этом речь идет не об абсолютных запасах топлива, а об отношении массы топлива к массе полезного груза и конструкции ракеты. Чтобы ракета могла достигнуть возможно большей скорости полета или смогла вывести па орбиту наибольшую полезную нагрузку, инженеры стремятся сделать ее конструкцию наилегчайшей, с тем чтобы возможно большая доля начальной массы ракеты приходилась на топливо и возможно меньшая на конструкцию, то есть на топливные баки, корпус, двигатель, аппаратуру управления и другие агрегаты.
Путь космического аппарата - это орбита, когда он движется вокруг Земли, или трасса, когда он летит к планетам. В том и другом случаях направление движения задается ему в течение нескольких минут, когда работают двигатели ракеты-носителя. В эти буквально считанные минуты на активном участке траектории аппарат набирает высоту и нужную скорость. Дальнейший многосуточный полет происходит по законам небесной механики с выключенным двигателем. В этот период аппарат подвергается лишь воздействию сил притяжения Солнца и планет. Часто космический аппарат даже отделяется от последней ступени ракеты-носителя и совершает полет самостоятельно, располагая лишь небольшими двигателями для стабилизации и ориентации в пространстве, для коррекции траектории и торможения при посадке, если последняя предусматривается.
Чтобы вывести аппарат на орбиту искусственного спутника Земли, направить его к Луне или Марсу, необходимо точно рассчитать траекторию движения ракеты-носителя и обеспечить достижение ею строго расчетной скорости. Поэтому успех всего полета фактически решается на активном участке, а правильный расчет активного участка и выполнение полета в соответствии с исходными данными являются главными, определяющими.
Для того чтобы спутник стал спутником, а космический корабль достиг Луны или Марса, надо к моменту окончания работы двигателей ракет-носителей вывести их в строго определенные точки пространства над поверхностью Земли, сообщив точно рассчитанные по величине и направлению скорости.
Несоблюдение этих условий обрекает полет на неудачу. Например, при старте к Луне при отклонении скорости ракеты в конце активного участка всего на несколько метров в секунду или направления па десятую долю градуса от расчетных приведет к тому, что аппарат не достигнет Луны.
Для определения скорости ракеты, которой она может достичь, израсходовав все топливо, пользуются формулой Циолковского. Однако эта формула представляет собой уравнение движения ракеты за пределами атмосферы и вне поля тяготения, то есть в свободном пространстве, где на ракету, кроме силы тяги двигателя, не действуют никакие другие силы: ни сила сопротивления воздуха, ни сила притяжения Солнца, Земли, ни других планет. А ведь активный участок ракеты проходит вблизи Земли, причем большая его часть - в атмосфере. Поэтому, естественно, притяжение Земли, сопротивление атмосферы уменьшают ее скорость. Чтобы в этом случае вычислить скорость ракеты, необходимо знать ее массу, размеры, форму, а также время, в течение которого ракета будет набирать скорость.
Сложность этой задачи очевидна, так как при ее решении приходится иметь дело с непрерывно изменяющимися величинами: меняется масса ракеты по мере расходования топлива, происходит разделение отработавших ступеней, все время увеличивается скорость, а с высотой изменяется плотность атмосферы и т. д.
Русский ученый Иван Всеволодович Мещерский, разработавший основы механики тел переменной массы, составил уравнение, описывающее движение тела переменной массы. По этому уравнению и производится расчет активного участка полета ракеты. Суть расчета состоит в том, что для каждого момента времени вычисляются силы, действующие на ракету, по равнодействующей всех сил - ускорению, а по ускорению - увеличение скорости за определенный отрезок времени.
С какими силами при этом приходится иметь дело? Во-первых, с тягой двигателя, во-вторых, с силой сопротивления воздуха и, наконец, весом ракеты. Между этими силами, образно говоря, идет борьба: тяга двигателя влечет ракету вперед, сопротивление воздуха препятствует ее движению, а вес ракеты тянет вниз. В полете величины этих сил изменяются. Меняется и направление их действия.
Расчет свободного полета ракеты в космическом пространстве происходит по законам небесной механики, как движение любого небесного тела.
Расчет траектории ракеты - задача чрезвычайно сложная и трудоемкая. А так как обычно выбирают наиболее выгодный (с разных точек зрения: энергетики, времени запуска, научной и др.) вариант полета, то приходится производить расчеты многих траекторий. При обычном способе расчета это потребовало бы очень много времени. Но на помощь ученым пришли электронные вычислительные машины, которые быстро и точно выполняют эту работу.
...До старта остается несколько минут. Представитель группы телеметрии сообщает о прохождении первой стартовой команды - «Ключ на старт». Это значит, что включаются все цепи, обеспечивающие одновременный запуск двигательных установок с центрального пульта и управление запуском автоматикой, чтобы время старта соответствовало расчетному с точностью до сотых долей секунды.
Одна за другой проходят последующие стартовые команды: «Протяжка», «Продувка», «Ключ на дренаж». По команде «Протяжка» осуществляется контроль состояния всех систем ракеты-носителя. Для этого протягиваются лепты телеметрической записи. Многоканальная телеметрическая информация, регистрируемая на лентах, позволяет оценить параметры всех систем и агрегатов ракетно-космического комплекса непосредственно перед стартом. По команде «Продувка» азотом продуваются трубопроводы и камеры сгорания двигательных установок. Команда «Ключ па дренаж» означает, что закрываются все дренажные клапаны и прекращается подпитка топливных баков.
Непосредственно перед стартом отводятся фермы обслуживания. По команде «Земля - борт» отсоединяются штепсельные разъемы кабелей, соединяющие ракету-носитель с наземными коммуникациями (она переводится на автономное управление и бортовое питание), отводится заправочная кабель-мачта. Заканчивается продувка азотом топливных магистралей.
Открывается главный клапан горючего, а затем клапан окислителя на предварительную ступень.
...В шлемофонах, надетых на голову, мы слышим команду «Зажигание». Это значит, что горючее и окислитель уже поступили в камеры сгорания. Сейчас сработает пирозажигающее устройство; оно создаст в камерах сгорания факел пламени.
Из-под ракеты вырывается ослепительное пламя. Раздается оглушительный грохот. Но ракета еще неподвижна. К нам в кабину не проникает ни ослепительный отблеск пламени, ни грохот включившихся двигателей. Мы слышим лишь небольшой шум и ощущаем вибрацию.
Двигатели ракеты выходят сначала на промежуточный, а затем на расчетный режим тяги. Вот они набрали полную мощность, давление в камерах сгорания достигло рабочего, тяга двигателей превысила вес ракеты-носителя - и она медленно поднимается над стартовым столом, освобождаясь от захватов поддерживающих ферм. Ракета начинает стремительный разгон в космические дали.
Автоматические и пилотируемые аппараты запускаются на орбиты искусственных спутников Земли и к другим небесным телам с помощью космических ракет. Их называют ракетами-носителями. В Советском Союзе создано несколько типов таких ракет. Это ракета-носитель «Космос», которая выводит на околоземные орбиты спутники, ракета-носитель «Восток», благодаря которой стал возможен полет человека, ракета-носитель «Протон», обеспечивающая запуск тяжелых спутников. Создаются еще более мощные и совершенные космические ракеты.
Традиционным при встречах со школьниками стал вопрос, почему ракеты делают многоступенчатыми.
Одноступенчатая ракета, даже самая лучшая, с самым хорошим двигателем, заправленная лучшим топливом, не в состоянии вывести на орбиту даже маленький спутник Земли. В гравитационном полете без учета сопротивления воздуха она в лучшем случае сможет достичь скорости около 4570 метров в секунду. Как же быть? Увеличить скорость можно, соединяя последовательно две или несколько ракет, то есть образуя многоступенчатую ракету!
Почему же все-таки нельзя создать одну большую одноступенчатую ракету? А дело в том, что в соотношении масс топлива и конструкции ракеты устанавливается определенный предел. Помните, мы говорили, что хороша та ракета, у которой наибольшую массу занимает топливо. Но количество топлива при заданной конструкции имеет определенную конечную величину. Попытки увеличить количество топлива неизбежно приведут к утяжелению конструкции ракеты. А чтобы сообщить ускорение этому дополнительному весу конструкции, опять нужно топливо. Словом, достигнув определенного соотношения масс топлива и конструкции ракеты, мы окажемся в заколдованном круге.
Выход тут в одном - как можно быстрее отделять от ракеты те массы, которые уже не нужны для продолжения ее движения, - отработавшие двигатели, пустые баки. Этого можно достичь в схеме многоступенчатой ракеты, где каждая ступень представляет собой самостоятельный блок с собственным двигателем и собственными баками для топлива. Когда все топливо в ступени сгорает, она отделяется от остальной ракеты, и таким образом масса, которой двигатель следующей ступени должен сообщить ускорение, становится значительно меньше.
Но не следует думать, что число ступеней ракеты можно увеличивать неограниченно. Расчеты показывают, что, если максимальная скорость, которую можно достичь с помощью многоступенчатой ракеты, возрастает в арифметической прогрессии, полная масса ракеты возрастает в геометрической прогрессии. В стремлении получить все большую скорость ракеты мы очень скоро убедимся, что достигается это слишком дорогой ценой.
...Однако вернемся к нашему полету, тем более что сейчас самый ответственный момент - выведение корабля на орбиту. Надо доложить на Землю, как у нас обстоят дела: там, естественно, беспокоятся.
Вы чувствуете, как наливается свинцом тело, плотнее вдавливается в кресло? Попробуйте поднять руку! Она стала тяжелей в несколько раз. Во сколько? Вот прибор, показывающий величину перегрузки. В его окошечке цифра «2,5». Это значит, что вес нашего тела стал как бы в два с половиной раза больше.
Исследованиями и экспериментами установлено, что здоровый и тренированный человек удовлетворительно переносит 6-7-кратное превышение своего веса в течение пяти минут и более; 10-кратное - в течение двух минут и 12-кратное - в течение нескольких десятков секунд. И это не в любом положении тела, а лишь тогда, когда перегрузка действует в направлении «грудь - спина». В таком положении мы сейчас с вами находимся. Так в космическом корабле устанавливаются кресла.
А что случится, если перегрузки превысят те, о которых мы говорили выше? В этом случае человек может потерять сознание. С нетренированным человеком это может произойти, когда перегрузка достигнет всего лишь пяти единиц.
...Нас продолжает сильнее вдавливать в кресло. Перегрузка растет. Но вот, достигнув максимума, она ослабевает. Уменьшились шум, вибрация. Это значит, произошло отделение первой ступени, в результате чего тяга снизилась. Через несколько секунд перегрузка снова возрастает.
Снижение и увеличение перегрузки происходит и после отделения второй ступени - это время выключения двигателей одной ступени и выхода на расчетный режим тяги другой.
Наконец наступает полная тишина. Отработала третья ступень ракеты-носителя. Вскоре она отделяется от корабля и, сверкая в солнечных лучах, остается позади.
Мы на орбите!
По команде программно-временного устройства раскрываются панели солнечных батарей, антенны бортовых радиотехнических средств.
Но что это, наш корабль медленно вращается? В иллюминаторах попеременно показываются Земля, Солнце. Здесь нет ничего необычного: произошло это из-за возмущений при отделении от последней ступени. Сейчас включится одна из основных систем корабля - система ориентации и управления движением, и вращение прекратится.
Не успели мы прийти в себя от состояния перегрузки, как оказались в другом - в состоянии невесомости. Оно наступает сразу же, как только корабль достигнет орбитальной скорости и прекратится работа двигательной установки последней ступени ракеты-носителя.
Невесомость - наиболее характерный фактор космического полета. С другими факторами - шум, вибрация, ограниченный объем жизненного пространства, искусственная атмосфера - человек в той пли иной мере встречается в земной деятельности, например во время плавания па подводных лодках, в полетах на самолетах. Невесомость же присуща только космическому полету.
Когда наш корабль достиг первой космической скорости, сила земного тяготения уравновесилась центробежной силой, действующей в противоположном направлении. В результате этого возник эффект потери веса. Появилась так называемая динамическая невесомость. При полетах к планетам, далеко удаленным от Земли, возможен другой вид невесомости - статическая невесомость. В этом случае тело практически не будет испытывать воздействия силы тяжести или в равной мере будет подвергаться притяжению Земли и других небесных тел.
Еще недавно писатели-фантасты писали о невесомости как об удивительно приятном состоянии, чувстве пьянящей легкости. В действительности дело оказалось сложней.
Организм человека в течение миллионов лет формировался под воздействием силы тяжести. Под ее влиянием человек после рождения вырабатывает координацию движений. Работа органов человеческого тела также в значительной мере связана с действием силы тяжести. Поэтому каждый дерзнувший отправиться в космос сознательно обрекает себя на испытание невесомостью.
Но невесомость действует на разных людей по-разному. Специалисты космической медицины установили, по крайней мере, три группы людей, резко различающихся поведением в условиях невесомости.
Первая группа вообще не переносит невесомости. Люди этой группы испытывают непроходящее чувство падения. Их поведение напоминает поведение до смерти напуганного человека. Ни о каких осознанных действиях такого человека не может быть и речи. Путь в космос таким запрещен.
Люди, относящиеся ко второй группе, испытывают всевозможные неудобства, или, как говорят, дискомфорт. Например, им кажется, что они находятся в перевернутом положении или что они опрокидываются на спину: невесомость отвлекает их внимание, снижает работоспособность. Если степень снижения работоспособности не очень велика, такие люди могут быть космонавтами.
К третьей группе относятся люди, которым невесомость не доставляет заметных неприятностей. Оказавшись в ней, они быстро приспособляются и даже испытывают радость, возбуждение, подъем. Это, прежде всего летчики-истребители, много летавшие на реактивных самолетах, люди, которым чувство невесомости более или менее знакомо.
Можно ли повысить устойчивость организма к невесомости? Можно. Для этой цели разработаны специальные тренажеры. У нас, в Центре подготовки, такую тренировку проходят люди, уже отобранные в космонавты. Относятся они, понятно, ко второй и третьей группам.
А теперь давайте понаблюдаем, что происходит в корабле, проанализируем наши ощущения.
Все, что не было закреплено, вдруг оказывается плавающим по кабине. Бортжурнал, немало весивший на Земле, висит в воздухе. Стоит его слегка толкнуть пальцем, как он уплывает в сторону. Едва освободившись от привязных ремней, мы сразу же оказываемся у потолка. Свои движения приходится соизмерять. Помните: сила действия равна силе противодействия! В земных условиях противодействие не столь заметно. Зато здесь с какой силой оттолкнешься от кресла, с такой и встретишься со стенкой кабины.
Открываем крышку люка, ведущего в орбитальный отсек, убедившись предварительно, что там такое же, как в кабине, давление. Ныряем в образовавшееся над головой отверстие. Здесь, в серванте, в застегивающихся карманах уложены научная аппаратура, приборы. На первом витке инженер-исследователь обычно занят тем, что достает их и укрепляет на рабочих местах. Делать это не трудно: тяжелые на Земле, они теперь легче пушинки.
Помню, от кинокамеры, с которой мы бегали по Звездному в поисках объекта для съемки во время подготовки к полету, очень быстро уставали руки: как-никак больше трех килограммов. Зато здесь с ней можно было делать что угодно.
Для удобства передвижения к полу отсека прикреплены петли, куда можно вставлять носки ног, а вдоль стен, чтобы держаться руками, укреплен поручень.
Фиксация тела в невесомости превратилась в настоящую проблему. К примеру, вам надо сфотографировать через иллюминатор горизонт Земли. Аппарат установлен на специальном кронштейне. А чтобы горизонт попал в кадр, надо заглянуть в видоискатель. Попробуйте-ка сделать это, не зафиксировав положение своего тела!
Не очень-то удобно и спать, плавая по всему отсеку.
В корабле еще до полета поддерживают чистоту не хуже, чем в хирургической палате. Пылесосами из него убираются все до последней соринки. В противном случае весь мусор плавал бы по кабине.
Пищу готовят в таком виде, чтобы она не крошилась. А чтобы удобно было ее употреблять, помещают в тубы разных размеров.
Много хлопот доставляет вода. Пить ее приходится через мундштук с краником. Разливаясь, она приобретает форму шариков различных размеров и летает по отсеку, подобно мыльным пузырям. Попробуйте их потом собрать!
В невесомости нарушается привычная координация движений. Требуется какое-то время, пока держать, доставать предметы вы будете так же, как на Земле. Вот вы протягиваете руку, собираясь нажать кнопку на пульте управления, а палец попадает выше кнопки - вес руки исчез, а координация движений осталась земная. Все движения, которые в земных условиях мы делаем как бы автоматически, здесь первое время приходится тщательно контролировать визуально: смотреть, куда, к примеру, достает рука, и корректировать ее движения.
Новая координация движений в невесомости вырабатывается довольно быстро - в течение нескольких часов, но влияние невесомости на этом не кончается. При длительных полетах мышцы, скелет, все органы тела человека, лишенные привычной нагрузки, претерпевают изменения. Правда, мы пока еще не знаем, как далеко могут зайти эти изменения. Однако чтобы длительное пребывание в невесомости не вызвало серьезных нарушений в организме человека, его загружают в полете физическими упражнениями. Для этой цели были созданы специальные снаряды: эспандеры, тренировочно-нагрузочный костюм, бегущая дорожка и другие. Но, несмотря на это, после возвращения из полета космонавтам все равно трудно снова привыкать к земной тяжести. Первые дни они как бы испытывают перегрузку. Им трудно ходить, жестко лежать. Они быстро утомляются.
Ученые считают, что решением этой проблемы могло бы стать создание на космических кораблях, отправляющихся в дальний космос, и на долговременных орбитальных станциях искусственной силы тяжести, равной хотя бы 0,3 земной. Но это - задача чрезвычайной сложности. Поэтому специалисты космической медицины настойчиво ищут другие пути повышения устойчивости человеческого организма к длительной невесомости.
Конечно, невесомость создает неудобства в корабле, но их еще больше, когда космонавты покидают его и выходят в открытое космическое пространство. Для чего? Чтобы заменить неисправные антенны и датчики, проверить состояние обшивки и агрегатов, установленных на внешней поверхности корабля, чтобы провести профилактику автоматическим аппаратам, выполнить монтаж крупногабаритных устройств. Да мало ли для чего понадобится космонавтам выходить за борт своих кораблей и орбитальных станций! Для космонавта это все равно что моряку уметь плавать.
Послушаем человека, который первым вышел в открытый космос, - Алексея Архиповича Леонова.
«Экипажу «Восхода-2» нужно было испытать шлюз для выхода в космос, новый скафандр, систему жизнеобеспечения, определить способность человека жить и работать в условиях открытого космического пространства. Мне предстояло выйти из корабля, выполнить ряд операций, установить, а затем демонтировать кинокамеры, после чего войти в корабль.
В результате многочисленных тренировок я не только мог на память в нужном темпе выполнить все операции, но и знал, в какой момент какой район поверхности Земли подо мной окажется.
Казалось, что ничего непредвиденного произойти не может. И, тем не менее, я страшно удивился, когда, выйдя из корабля и держась за поручень, установленный на срезе шлюза, почувствовал, как корабль начал медленно поворачиваться. Сравнить это можно с состоянием, когда пловец пытается влезть в лодку, а она под его тяжестью накреняется. А до моего выхода «Восход-2» был сориентирован, как и предусматривалось: внизу - Земля, вверху - Солнце. Мой выход должен был сниматься на фоне Земли. Солнце должно было меня освещать, а не лезть в объективы аппаратов. Словом, все предусматривалось, как в павильоне Мосфильма. Но космос стал диктовать своп условия. Пришлось быстро вводить поправки в свой сценарный план.
До полета мы предполагали, что передвижение вне корабля как-то скажется на его ориентации, но не думали, что в такой степени. Казалось, разница в весе человека и корабля огромная (в скафандре я весил около 100 килограммов, а корабль около 6 тонн), а если еще не делать резких движений, толчков, то, казалось, все будет нормально. И тем не менее...
Я вышел над Черным морем. Высота равнялась примерно 450 километрам. Поэтому в поле зрения находилось все море - от Одессы до Батуми, от Ялты до Синопа. Были видны весь Крымский полуостров, часть Кавказа. Впечатление было такое, словно я лечу над знакомой с детства большой географической картой.
Эффектно выглядел корабль, ощетинившийся пиками антенн. Он сверкал, переливался на солнце, разбрасывал во все стороны стрелы ослепительных лучей и безмолвно парил в черно-синем небе».
В это время командир корабля Павел Иванович Беляев управлял аппаратурой, предназначенной для выхода в космос, наблюдал за Леоновым, контролировал его состояние и поддерживал с ним непрерывную связь, обеспечивая безопасность эксперимента.
Вопрос о наиболее целесообразном способе выхода в космос тщательно изучался специалистами, и, прежде чем они пришли к окончательному решению, были взвешены все плюсы и минусы.
Практически возможны два основных способа выхода человека в открытое космическое пространство: с помощью шлюзования и разгерметизации кабины корабля. Шлюзование - более сложный способ, но зато менее опасный, а выход с разгерметизацией кабины менее сложен, но зато в этом случае в вакууме оказываются все члены экипажа и все оборудование, находящееся здесь. Уже тогда было ясно, что наибольшее распространение получит первый способ. И, несмотря на то, что установка шлюза на корабле типа «Восход» была сопряжена с определенными трудностями, специалисты пошли на это.
С созданием кораблей «Союз» роль шлюза стал выполнять орбитальный отсек, оснащенный соответствующим оборудованием. В январе 1969 года советские космонавты Алексей Станиславович Елисеев и Евгений Васильевич Хрунов перешли через открытое космическое пространство из корабля в корабль, выполнив по пути ряд научных экспериментов.
Выход человека в открытый космос имел огромное значение. Он открыл путь большому направлению в разработке космических аппаратов и в космических исследованиях.
Не следует думать, что работать за бортом корабля просто и легко. Как только человек выходит в открытый космос, сразу возникает несколько проблем: как и с помощью чего передвигаться, как и с помощью чего фиксировать свое тело в нужном положении для работы. Здесь нужен специальный безынерционный рабочий инструмент: ключи, отвертка. Нужны специальная технология монтажных и ремонтных работ, комплекс устройств для передвижения космонавтов.
Простейшее приспособление, обеспечивающее выход космонавта и его возвращение в корабль, - это тросовая система, гибко связывающая космонавта с аппаратом. Однако, как показывают исследования, тросовая система позволяет космонавту удаляться от корабля лишь на сравнительно небольшое расстояние - порядка десяти метров. При дальнейшем увеличении расстояния может возникнуть нежелательное вращение корабля относительно его центра масс, в результате чего трос будет накручиваться на корабль, а это в свою очередь приведет к увеличению скорости сближения космонавта с кораблем и чрезмерному натяжению троса. Конечно, можно устранить закручивание троса за счет активного управления пространственным положением корабля, созданием реактивной тяги на обоих концах троса, применением дополнительной, «якорной», массы и другими способами. Но вполне очевидно, что подобная система не даст возможности космонавту работать на значительном удалении от корабля.
Для проведения работ в открытом космосе, когда возникает необходимость в передвижении космонавта от одного космического объекта к другому, он должен будет располагать специальным устройством.
К настоящему времени с этой целью созданы или создаются различные устройства такого рода. Уже существуют устройства ручные, ножные, ранцевого типа. Есть проекты специально оборудованных платформ.
Ручное устройство, представляющее в простейшем случае реактивное сопло или систему из нескольких сопел, смонтированных на рукоятке, создает небольшую тягу и позволяет космонавту перемещаться в пространстве в непосредственной близости от корабля. Рабочая смесь (например, гидразин с водой) хранится в бачке, который крепится к рукоятке или помещается в ранце на спине космонавта.
Подобная система при всей простоте имеет, однако, существенные недостатки: небольшие запасы рабочего тела, а, следовательно, ограниченный радиус действия, заняты руки космонавта, не обеспечивается стабилизация тела.
Ножное устройство перемещения в космосе отличается от ручного тем, что реактивные сопла устанавливаются на ботинках космонавта под некоторым углом к плоскости подошвы. Освобождаются руки космонавта. Однако испытания такого устройства, проводившиеся на орбитальной станции «Скайлэб», показали, что пользоваться им практически невозможно из-за трудностей управления пространственным положением тела.
Устройства ранцевого и контейнерного типа предназначаются для перемещения космонавта на значительно большие расстояния от космического аппарата. Ранцевая установка может быть довольно массивной (свыше ста килограммов) и состоять из нагрудного и заплечного ранцев. В этих ранцах наряду с элементами системы жизнеобеспечения можно разместить баллоны с рабочим телом для двигательной установки, гироскопическую систему управления, телеметрическую и радиотехническую аппаратуру. Датчики расхода, связанные со световыми и звуковыми сигнальными устройствами, вовремя предупредят космонавта, если запас рабочего тела или кислорода для дыхания будет на исходе. Такая установка, имеющая несколько групп реактивных сопел, в состоянии обеспечить не только перемещение в пространстве, но и стабилизацию работающего в космосе относительно осей тангажа, рыскания и крена. Управлять ею может как сам космонавт, так и другие члены экипажа, оставшиеся на космическом аппарате.
Поскольку мы коснулись дистанционного управления установками для перемещения космонавтов в открытом космосе, очевидно, следует несколько слов сказать о беспилотных устройствах такого рода. Специалисты считают, что беспилотные устройства (среди них дистанционные манипуляторы, управляемые оператором с Земли или с борта орбитальной станции) найдут применение в первую очередь при выполнении операций, не гарантирующих безопасности космонавтов. Это операции по сборке и обслуживанию ядерных энергетических установок и двигателей. При выполнении опасных для человека операций они обеспечат гибкость, недоступную полностью автоматизированным системам.
Одна из наиболее важных операций в открытом космосе - проведение спасательных работ. Здесь может понадобиться установка, управляемая дистанционно с космического аппарата, например, с помощью телевизионной или радиолокационной системы.
Представим себе, что вышедший в открытый космос потерял способность управлять установкой для перемещения. В этом случае находящиеся на борту корабля возьмут дистанционное управление на себя и возвратят установку и космонавта на борт корабля.
При возникновении каких-либо технических неисправностей во время работы в открытом космосе члены экипажа, оставшиеся на базовом корабле, могут выслать своему товарищу установку с оборудованием для ремонта или с запасными частями.
Еще более сложными аппаратами, предназначенными для различных операций на орбите, могут стать специально оборудованные платформы.
С. П. Королев называл подобные аппараты космическими «такси». Сергей Павлович говорил о возможности их использования для перевозки людей с корабля на корабль. Такая платформа служит для перемещения космонавтов на сотни километров от базового корабля. Она может иметь герметизированную кабину. Считается целесообразным оборудовать в ней два люка: один для выхода в открытый космос, другой для перехода в корабль, к которому пристыковывается платформа. Подобные аппараты могут также иметь дистанционно управляемые захваты, позволяющие закреплять их в нужном положении относительно обслуживаемого объекта.
Выход космонавтов в открытый космос, обеспечение их деятельности требуют от специалистов учета многих особенностей при разработке необходимой техники. Возьмем хотя бы закономерности движения космонавта относительно корабля после отделения от него и условия возвращения в корабль. Оказавшись за бортом, он сам становится искусственным спутником Земли и подпадает под действие законов небесной механики.
В принципе космонавт, снабженный установкой для перемещения, может направиться в любую сторону от космического аппарата. В зависимости от направления удаления космонавта будут складываться различные случаи движения.
Например, если он отправится от корабля в направлении его полета, то сначала обгонит корабль и одновременно поднимется над ним. Почему это произойдет? Потому, что любое, даже незначительное, приращение орбитальной скорости повышает высоту орбиты. Затем космонавт начнет отставать от корабля, все время находясь выше его. Здесь уже скажется большой период обращения. В дальнейшем характер движения будет повторяться, и космонавт все больше будет отставать от корабля.
При отделении космонавта в направлении, противоположном полету, он будет лететь ниже корабля, обгоняя его.
При движении в других направлениях результирующая траектория будет сложнее.
Эти особенности космонавт должен обязательно учитывать, иначе ему будет трудно вернуться на корабль или достичь другого корабля без использования каких-либо дополнительных средств. Кроме того, их нужно учитывать и для того, чтобы экономно расходовать рабочее тело установок.
В зависимости от предназначения установки для перемещения будут отличаться по конструкции, мощности двигателей и запасам топлива. В связи с этим оценка энергетических затрат для перемещения в открытом космосе также представляет сложную проблему.
Расход топлива для перемещения космонавта между двумя космическими объектами с возвращением на базовый корабль будет зависеть от большого числа факторов, к которым, очевидно, следует отнести массы устройства и космонавта, продолжительность операции и отдельных ее этапов, значения параметров относительного движения двух космических объектов, применяемые методы управления движением в открытом космосе. Не последнюю роль при этом будет играть натренированность космонавта для выполнения операций ручного управления устройством перемещения.
Учесть в полной мере все эти факторы, по-видимому, можно лишь в результате экспериментальной отработки конкретных устройств перемещения.
Таким образом, в создании средств для перемещения человека в открытом космосе еще много нерешенных проблем. Не до конца исследованы возможности их применения и требования, которым они должны удовлетворять. Однако основное требование можно сформулировать достаточно четко - это максимальная надежность. Космонавты, которым придется пользоваться такими средствами, должны быть уверены, что они не подведут ни в рабочей, ни в критической ситуации.
...С нашим кораблем поддерживается бесперебойная радиосвязь. Телеметрическая информация о состоянии бортовых систем и агрегатов корабля постоянно поступает на наземные измерительные пункты.
Ослепительно яркое солнце врывается в иллюминатор. Его свет напоминает свет электросварки. Незащищенными глазами на солнце смотреть нельзя - можно потерять зрение. Поэтому иллюминаторы снабжены специальными фильтрами.
Выключим в кабине освещение и посмотрим на Землю.
Внизу проплывают белые стайки облаков, в просвете между ними виднеется очертание морского побережья. Примерно 70 процентов поверхности нашей планеты постоянно закрыто облаками. Поэтому отсюда, из космоса, она кажется большим перламутровым шаром.
В кабине быстро темнеет - корабль входит в тень Земли. За бортом корабля, в бездонном небе, загорелись звезды. Точно яркие алмазы на черном бархате, горят, не мигая, далекие светила!
После «ухода» корабля с территории Советского Союза связь с космическим кораблем еще некоторое время поддерживается через научно-исследовательские суда Академии наук, находящиеся в Тихом океане. Но орбита уводит нас все дальше, и стрелки часов показывают, что близится момент выхода корабля из тени Земли. Прошло около получаса - и мы снова видим рассвет. Над Землей, там, где небо сливается с горизонтом, вспыхивают цвета радуги. Через иллюминатор она кажется предвестницей нового утра.
Велика наша планета Земля. Но в иллюминаторах космического корабля ее тысячеверстные материки проплывают быстро. Только что мы находились над Африкой, а теперь снизу уже просторы нашей Родины с ее огромными квадратами полей, массивами тайги, широкими реками, темными горными цепями, изрезанными глубокими ущельями. По окраске можно различить еще не сжатые хлеба и поля, уже вспаханные под озимь. У нас осень - уборка урожая, а через полчаса в Южной Америке мы наблюдаем весну.
В полетах космонавты, конечно, не просто любуются открывающимися внизу картинами. Визуальное наблюдение с орбиты составляет важную задачу любого полета космического корабля. Экипажи всех космических кораблей и орбитальной станции «Салют» наблюдали и фотографировали тайфуны и ураганы, облачный и снежный покров различных участков земного шара, проводили визуальные наблюдения дневного, сумеречного и ночного горизонтов Земли.
Во время полетов космонавты не раз предупреждали наземные службы о надвигающихся циклонах, пыльных бурях, степных и лесных пожарах.
Как мы уже говорили, космическому аппарату, чтобы он смог совершить полет, нужно сообщить строго определенную скорость.
Какую скорость должен иметь искусственный спутник Земли? А если космический корабль отправится к Луне? А с какой скоростью нужно отправить к Венере автоматическую станцию? Ответы на эти вопросы дает астродинамика - наука, являющаяся инженерным приложением небесной механики и ряда других дисциплин.
Многие слышали о трех космических скоростях. Определяют их так: «Первая космическая скорость - это та, которая необходима для запуска искусственного спутника Земли, вторая - для того, чтобы отправиться к планетам, а третья - чтобы улететь за пределы Солнечной системы». На вопрос «Чему равны первая и вторая космические скорости?» в подавляющем большинстве случаев можно услышать ответы: «7,9 и 11,2 километра в секунду». Однако такие ответы будут неправильными. Почему? Потому что спутники и космические корабли летают с меньшими скоростями.
В чем же дело? Оказывается, 7,9 или 11,2 (более точно 11,19) - это космические скорости, приведенные к поверхности Земли. А космические аппараты получают нужные скорости на удалении нескольких сот километров от ее поверхности, где отсутствует атмосфера. Но там и сила притяжения Земли меньше. Поэтому и скорости нужны меньшие. Другими словами, чем дальше от поверхности планеты проходит орбита, тем с меньшей скоростью летит космический аппарат. Первой космической скоростью должен обладать аппарат, чтобы стать искусственным спутником планеты и двигаться вокруг нее по орбите. Но поскольку на формирование такой орбиты решающее влияние оказывает сила притяжения планеты, то, очевидно, для разных планет круговая скорость на одной и той же высоте будет различной. Почему? Потому что планеты располагают различной массой и, следовательно, силой притяжения. На высоте 200 километров спутник Земли, например, имеет круговую скорость 7,791 километра в секунду, на такой же высоте спутник Венеры будет обращаться со скоростью 7,201 километра в секунду, спутник Марса - 3,461 километра в секунду, а у спутника Луны эта скорость составит всего 1,590 километра в секунду.
Второй космической скоростью называют скорость, которую надо сообщить аппарату, чтобы он преодолел притяжение Земли и улетел в космическое пространство. В этом случае он будет двигаться не по замкнутой орбите вокруг Земли, а устремится по параболической траектории, навсегда удаляясь от нашей планеты. Поэтому такую скорость часто называют параболической. Ее величина в √2 раза, то есть примерно на 40 процентов, больше круговой скорости. Это соотношение справедливо не только для Земли, но и для всех других планет.
Чтобы преодолеть притяжение Солнца и лететь к другим звездным мирам, аппарату надо сообщить скорость в 16,7 километра в секунду. Это третья космическая скорость. С ней аппарат станет удаляться от Земли по дуге гиперболы.
Рассказ о космических скоростях мы закончим ответом на вопрос: «Изменяются ли скорости космических аппаратов, если да, то как именно?»
В сообщениях ТАСС о запусках спутников и космических кораблей встречаются термины «апогей» и «перигей». Происходят они от греческих слов «апо» - вдали и «пери» - около, а также от греческого слова «ге» - Земля. Терминами «апогей» и «перигей» обозначают две самые характерные точки эллиптической орбиты, которая возникает, когда космическому аппарату сообщается скорость, отличная от круговой. Апогей - это точка орбиты, находящаяся на максимальном расстоянии от центра Земли, а перигей - на минимальном.
При полете по эллиптической орбите скорость аппарата будет непрерывно изменяться. Максимальную скорость он будет иметь в перигее. Здесь на минимальной высоте аппарат имеет наименьший запас потенциальной энергии. Зато величина кинетической энергии, определяемая его скоростью, имеет в этой точке максимум. Пройдя перигей, аппарат, двигаясь по эллиптической орбите, набирает высоту. Потенциальная энергия его возрастает за счет уменьшения энергии кинетической. Поэтому по мере увеличения высоты полета скорость аппарата убывает. Вот, например, какие скорости будут у аппарата, обращающегося на эллиптической орбите с апогеем 10000 километров, а перигеем 200 километров. Они равны в апогее 3,7-3,8 и в перигее 9,306 километра в секунду.
Термины «апогей» и «перигей» применимы только к орбитам искусственных спутников Земли. Противоположные точки эллиптической орбиты спутника Луны называются апоселений и периселений, спутника Солнца - афелий и перигелий.
Поскольку у нас зашла речь об элементах орбиты искусственных спутников, следует сказать и о периоде обращения и наклонения орбиты. Период обращения - это промежуток времени, в течение которого спутник совершает полный оборот вокруг небесного тела - Земли, Луны, Марса, Солнца и т. д. Наклонение орбиты искусственного спутника Земли представляет собой угол между плоскостью, мысленно проведенной через земной экватор, и плоскостью, в которой движется спутник. Это единственный параметр орбиты, обладающий тем замечательным свойством, что его значение остается практически постоянным на протяжении всего существования спутника, в то время как другие параметры могут претерпевать некоторые изменения.
Изменение плоскости орбиты (на несколько градусов и более) в принципе возможно, но для этого необходимо вмешательство в пассивный полет космического аппарата. Например, если включить реактивные двигатели при определенной ориентации аппарата. Однако чтобы изменить плоскости орбиты даже на несколько градусов, нужна большая энергия, сравнимая подчас с той, что была затрачена на выведение аппарата на орбиту. Изменение плоскости орбиты может произойти также, если космический аппарат будет пролетать в зоне протяжения Луны. Тогда под действием возмущающих сил наклонение орбиты может измениться. Однако, приняв новое положение, в дальнейшем она уже существенных изменений не претерпевает.
Есть еще одна космическая скорость, имеющая важнее значение для межпланетных перелетов. Речь идет о скорости, с которой космический аппарат, преодолев силу притяжения планеты, удаляется от нее в бескрайние просторы Вселенной. Ее называют скоростью удаления.
Вторая космическая скорость, как мы уже говорили, равна 11,2 километра в секунду. Если мы сообщим межпланетному аппарату такую скорость, он преодолеет силу земного притяжения и не упадет обратно на поверхность Земли, но и не удалится от ее орбиты. Вместе с Землей он станет двигаться вокруг Солнца по одинаковой или близкой к ней орбите.
Чтобы послать корабль или автоматическую станцию к планетам, надо при старте сообщить им такое количество энергии, чтобы они не только преодолели силу земной тяжести, но и сохранили за пределами сферы земного притяжения необходимую скорость.
Например, чтобы достичь орбиты Венеры, аппаратам нужно удаляться от Земли со скоростью минимум 2,494 километра в секунду. Для этого скорость его отлета с Земли должна составлять 11,462 километра в секунду. Для достижения орбиты Марса требуется скорость удаления 2,943 километра в секунду, а скорость отлета в этом случае должна быть равна 11,570 километра в секунду.
Неизменный интерес у всех аудиторий, в которых мне довелось бывать, вызывает вопрос о том, как управляют космическим кораблем.
Наиболее часто выполняемой в полете операцией является ориентация корабля в пространстве. Большее время полета он медленно вращается вокруг своих осей. Но в таком случае его солнечные батареи будут лишь время от времени освещаться солнцем и не дадут нужной электроэнергии. Тут нужна одноосная ориентация корабля на Солнце. Для связи с Землей при полетах к Луне и другим планетам антенны корабля должны быть ориентированы на Землю. Для коррекции орбиты, стыковки с другими кораблями и орбитальными станциями, для проведения многих научных и технических экспериментов, для спуска с орбиты необходима также пространственная ориентация космического корабля.
В настоящее время пространственная ориентация корабля может осуществляться с помощью различных систем: инерциальных, ионных, инфракрасных, радиотехнических, оптических и других. Однако наибольшую точность обеспечивают астрономические системы.
Расположение небесных объектов - Солнца, Луны, планет, звезд относительно друг друга в каждый момент времени точно известно, и если мы под нужными углами придадим осям корабля направление на небесные объекты, то получим требуемое положение корабля в пространстве.
Вот, например, как проводится астроориентация корабля по Солнцу и звезде.
Сначала в программно-временное устройство по командам с Земли вводятся необходимые данные, содержащие нужные нам значения углов. Один из оптических датчиков устанавливается в такое положение, чтобы угол между осью этого датчика и осью датчика Солнца соответствовал взаимному расположению Солнца и звезды в данный момент.
Процесс ориентации начинается с поиска Солнца. Двигатели малой тяги разворачивают корабль вокруг продольной оси до тех пор, пока Солнце не попадет в поле зрения датчика Солнца. Если мы в этом положении удержим корабль, то он окажется сориентированным лишь в одной плоскости: например, мы будет видеть внизу Землю. Но по орбите корабль может двигаться и задом наперед и боком. Чтобы этого не произошло, другие двигатели малой тяги разворачивают корабль вокруг оси, направленной на Солнце, до тех пор, пока звездный датчик не «захватит» нужную звезду. В этом положении корабль стабилизируется и далее удерживается двигателями ориентации по командам от гироскопических приборов, волчки которых раскручиваются во время стабилизации.
Почему звездный датчик не путает звезды, ведь их так много? Действительно, в каждый момент под одним и тем же углом от Солнца со всех сторон могут оказаться десятки звезд. Тем не менее, датчик «захватывает» только нужную звезду. Не ошибается он потому, что для ориентации берутся не любые звезды, а лишь самые яркие.
На высотах около 200 километров над поверхностью Земли, где чаще всего проходят орбиты космических кораблей, плотность атмосферы сравнительно невелика. Но, несмотря на значительное ее разрежение, она все же оказывает определенное тормозящее воздействие на корабль таких размеров, как «Союз». Если полет продолжается долго, к примеру несколько недель, то высота орбиты будет постепенно снижаться, а тормозящее влияние атмосферы возрастать. Если не предпринять мер, корабль войдет в плотные слои атмосферы, потеряет орбитальную скорость и совершит «вынужденную» посадку.
Чтобы продлить полет, посредством коррекции увеличивают высоту полета корабля.
Но коррекция орбиты проводится и для других целей. Например, для того чтобы обеспечить прохождение космического корабля под заданным районом в определенное время. Если мы увеличим высоту полета, возрастет период обращения корабля вокруг Земли. Проведя соответствующую коррекцию, можно обеспечить прохождение своего корабля над местом старта другого корабля и наблюдать из космоса за его выведением на орбиту.
Коррекция орбиты может проводиться вручную или автоматически, с использованием астроориентации.
Давайте выполним коррекцию орбиты с использованном ручной ориентации.
Обычно необходимые данные для коррекции поступают с Земли и фиксируются в бортовом запоминающем устройстве. Однако величину разгонного или тормозного импульса, а также время включения двигательной установки может рассчитать и ввести в запоминающее устройство экипаж корабля. Для этого существует специальный пульт. Но поскольку параметры орбиты корабля более точно определяются средствами наземного комплекса, специалистам координационно-вычислительного центра, как говорится, и карты в руки.
Предположим, что данные для коррекции рассчитаны и введены в запоминающее устройство. Теперь включаем клавишу. Засветились надписи «Маневр с ручной ориентацией», «Визир для ориентации». Беремся за ручки управления. Внимание - на экран визира. Медленно движется по экрану Земля. Оперируя ручками управления, включаем реактивные микродвигатели и поворачиваем корабль до совмещения центральной части экрана с направлением на центр Земли. Вот перекрестие совпало с этим направлением. Корабль сориентирован. Нажимаем другую кнопку - вспыхивает транспарант «Ориентация на гироскопах». Это значит, что волчки-гироскопы начали стремительное вращение и «запомнили» пространственное положение корабля. Теперь при любых отклонениях автоматически выдаются команды на двигатели, которые возвращают корабль в исходное положение.
Но произошла пока только одноосная ориентация корабля. Теперь надо развернуть его так, чтобы основная двигательная установка была направлена вперед по движению. Все последующие операции выполняются автоматически. Из запоминающего устройства поступает сигнал на разворот корабля в горизонтальной плоскости. Вот корабль занял нужное положение в пространстве. Автоматически выдается команда на включение двигательной установки.
На индикаторе «скачут» цифры, показывающие вели чину отработанного импульса скорости. Вот их бег остановился - двигатель выключился. Нам остается доложить на пункт управления полетом, что коррекция прошла нормально, корабль был сориентирован правильно, а двигатель включен в расчетное время.
Теперь координационно-вычислительный центр по данным траекторных изменений определит нашу новую орбиту и сообщит нам ее параметры. А можем сделать это мы и сами.
Однако пока мы занимались ориентацией корабля и коррекцией орбиты, наши источники электроэнергии несколько израсходовались. Надо их пополнить.
Электрическим током бортовая аппаратура и оборудование корабля снабжаются от аккумуляторов, которые подзаряжаются от солнечных батарей.
Вот как это делается.
Находим на пульте клавишу с надписью «Закрутка». Что означает это странное слово? Сразу же после нажатия на клавишу включаются двигатели малой тяги, обеспечивая вращение корабля вокруг одной из осей. На экране, сменяя друг друга, проплывают изображения Земли, Луны, звезд. Как только появляется изображение Солнца, я делаю небольшое движение правой ручкой управления (помните, для чего она предназначена?) - и Солнце начинает описывать круг в поле зрения визира. Еще одно движение - и перекрестие совпадает с изображением Солнца. В этом положении корабль сориентирован так, что ось корабль - Солнце перпендикулярна поверхности панелей солнечных батарей. А это значит, что на них теперь падает максимальный световой поток и вырабатывается наибольший электрический ток. Электроэнергия, собираемая с поверхности солнечных батарей, подзаряжает аккумуляторы корабля.
Но чтобы долго удерживать корабль в таком положении, пришлось бы все время расходовать топливо в двигателях системы ориентации, а космонавту следить, чтобы Солнце находилось в центре визира-ориентатора. Однако этого можно избежать, если придать кораблю вращение вокруг оси корабль - Солнце со скоростью в несколько градусов в секунду. В результате гироскопического эффекта ориентация солнечных батарей на Солнце будет сохраняться.
...Одной из самых сложных операций, выполняемых в полете космических кораблей, является их стыковка между собой и с беспилотными аппаратами. Она выполняется автоматически и с участием экипажей. Стыковка может понадобиться для монтажа крупных орбитальных станций, межпланетных кораблей из отдельных блоков, последовательно выводимых на околоземную орбиту. Стыковка необходима также для оказания помощи или спасения экипажа корабля, терпящего бедствие. Предложена она К. Э. Циолковским.
Впервые эта сложная научно-техническая задача была успешно разрешена советскими учеными, конструкторами, космонавтами. Сначала в нашей стране была дважды выполнена стыковка автоматических аппаратов, а затем экипажи «Союз-4» и «Союз-5» осуществили ручную стыковку пилотируемых кораблей.
На устных выпусках журнала командир «Союза-4» Владимир Александрович Шаталов рассказывал о том, как выполняется стыковка. Его корабль стартовал 14 января 1969 года. А на следующий день он должен был состыковать его с кораблем «Союз-5», которым командовал Борис Валентинович Волынов, и принять на свой борт двоих космонавтов - Алексея Станиславовича Елисеева и Евгения Васильевича Хрунова.
«На второй день полета, пролетая в районе Байконура, я наблюдал по инверсионному следу выведение корабля «Союз-5».
После успешного выведения его на орбиту начался этап сближения и стыковки кораблей. «Союз-4» и «Союз-5» выполнили ряд маневров с ручным управлением, которые обеспечили их дальнее сближение с расстояния более 1000 километров. На удалении в несколько километров вступила в работу автоматическая система сближения. По командам этой системы на корабле «Союз-4» несколько раз включалась сближающе-корректирующая двигательная установка. При этом было обеспечено постепенное сближение кораблей с переменной в зависимости от расстояния скоростью. Автоматическое сближение контролировалось мною по приборам и визуально через оптический визир и телевизионную установку. Во время сближения космический корабль «Союз-5» ориентировался стыковочным узлом в направлении корабля «Союз-4».
С расстояния 100 метров я и Борис Волынов перешли на ручное управление кораблями.
Управляя кораблями, мы поддерживали необходимую их взаимную ориентацию. Скорость сближения кораблей я изменял в зависимости от расстояния между ними.
У берегов Африки, на удалении 7-8 тысяч километров от границ Советского Союза, мы подошли друг к другу на расстояние около 40 метров и выполнили зависание. На этом расстоянии мы с Борисом Волыновым провели несколько маневрирований, при которых изменяли взаимное положение кораблей, фотографируя при этом друг друга. Далее продолжали сближение и в зоне прямой телевизионной связи с Землей осуществили стыковку. Этот процесс можно было видеть на экранах телевизоров.
Во избежание грубого соударения относительная скорость к моменту касания была доведена до нескольких десятков сантиметров в секунду.
С этой скоростью и произошло причаливание кораблей «Союз-4» и «Союз-5». При причаливании штанга стыковочного механизма корабля «Союз-4» вошла в гнездо приемного конуса корабля «Союз-5», и произошел взаимный механический захват. Далее было осуществлено жесткое стягивание кораблей и соединение их электрических разъемов».
Напомним, что корабли в это время неслись над Землей с первой космической скоростью, делая один оборот вокруг шарика за 90 минут, и что сблизиться кораблям надо было со скоростью не больше чем 30 сантиметров в секунду.
...Космический полет подходит к концу. Остается заключительный этап - посадка. Но если посадка самолета представляет собой сложную задачу, то сход космического корабля с орбиты, спуск его в атмосферу - задача поистине колоссальной сложности.
Многотонный корабль, движущийся с орбитальной скоростью около 8 километров в секунду на высоте более 200 километров над поверхностью Земли, обладает огромной кинетической и потенциальной энергией.
Вы помните, какая энергия потребовалась для выведения нашего корабля на орбиту? Ее ему сообщила огромная трехступенчатая ракета-носитель. Казалось бы, для того чтобы осуществить сход с орбиты, нужны столь же мощные двигательные установки. Представляете, каким бы был вес нашего корабля? Но оказывается, полностью можно не гасить орбитальную скорость с помощью тормозных двигателей. Достаточно сообщить кораблю сравнительно небольшой тормозной импульс, чтобы он вошел в плотные слои атмосферы, где и будет происходить основное торможение за счет сопротивления воздуха.
Возвращение корабля на Землю можно разделить на два этапа: первый - сход корабля с орбиты и полет до входа в плотные слои атмосферы, второй - полет в плотных слоях атмосферы и посадка на Землю.
На предпосадочном витке орбиты в программно-временное устройство корабля с Земли поступают команды, содержащие информацию о времени включения двигательной установки и о величине тормозного импульса. В принципе эти данные может рассчитать и экипаж корабля.
На посадочном витке корабль надо сориентировать в пространстве таким образом, чтобы тормозная двигательная установка была направлена вперед по направлению полета.
После того как сопло двигательной установки будет направлено вперед по движению корабля, система ориентации и управления движением удерживает корабль в этом положении. В расчетное время по команде, поступающей из программно-временного устройства, включается двигательная установка. Другая команда, поступающая от измерителя скорости, производит «отсечку» двигателя, для того чтобы последующий спуск проходил по расчетной траектории.
После отработки тормозного импульса скорость корабля уменьшается, происходит разделение отсеков и спускаемый аппарат устремляется к Земле.
Дальнейший полет спускаемого аппарата может быть управляемым (с использованием аэродинамического качества) или неуправляемым (баллистическим).
Снижение кораблей «Восток» и «Восход», спускаемый аппарат которых не обладал аэродинамическим качеством, происходило по баллистической траектории. Неуправляемый спуск выполняется сравнительно просто. В плотных слоях атмосферы происходит аэродинамическое торможение аппарата, его скорость уменьшается примерно до 200 метров в секунду. Затем вводится в действие парашютная система, снижающая скорость до посадочной.
При баллистическом торможении спускаемого аппарата в плотных слоях атмосферы перегрузки возрастают довольно быстро и достигают значительной величины - 6-8 единиц, что находится почти на пределе физических возможностей человека.
Так обстоит дело с перегрузкой при неуправляемом, или баллистическом, спуске. При таком спуске нельзя добиться и высокой точности посадки в заданном районе, так как не представляется возможным учесть все факторы, влияющие на формирование траектории спуска.
Лучшие условия для космонавтов при спуске и большая точность приземления достигаются при управляемом спуске корабля, когда используется его аэродинамическое качество. Однако такой способ снижения с орбиты потребовал преодоления многих технических трудностей. Необходимо было найти наиболее приемлемую форму спускаемого аппарата, создать систему, обеспечивающую управление аппаратом на атмосферном участке полета.
Система, установленная на корабле «Союз», стабилизирует спускаемый аппарат па внеатмосферном участке спуска, выполняет программные развороты аппарата для ориентированного входа в атмосферу, управляет дальностью спуска путем изменения направления аэродинамической подъемной силы спускаемого аппарата по крену.
Исполнительными органами управления спускаемого аппарата являются бортовые реактивные двигатели малой тяги, установленные в его корпусе. В качестве же чувствительных элементов применяются гироскопические приборы. При управляемом спуске перегрузки снижаются до 3-4 единиц и становится возможным уменьшить разброс точки приземления.
При достижении спускаемым аппаратом заданного района на высоте около 10 километров вводится в действие парашютная система. Перед приземлением включаются двигатели мягкой посадки.
Полет окончен. Мы снова на Земле - земле первооткрывателей космоса, земле строителей коммунистического общества.
|
|
© Historik.ru 2001-2018 При копировании материалов проекта обязательно ставить ссылку на страницу источник: http://historik.ru/ "Книги по истории" |