В этот день… №1-19 (11-20 июля)



Александр Грищенко Здравствуйте, уважаемые читатели!
Середина июля – «макушка лета». Но вместо того, чтобы отдыхать и заниматься ничегонеделанием, на космодромах СССР и США кипела работа. Иногда совместная.

 
 
 
 
15 июля 1975 года – начало первого международного космического полёта КК «Союз-19» — Алексей Леонов и Валерий Кубасов — и «Аполлон» (Apollo) — Томас Стаффорд, Вэнс Бранд, Дональд Слейтон (Thomas Stafford, Vance Brand, Donald Slayton), СССР и США.

В мае 1972 года в Советском Союзе Председателем Совета Министров СССР Алексеем Косыгиным и Президентом США Ричардом Никсоном было подписано Соглашение о сотрудничестве в исследовании космического пространства, которое предусматривало осуществление стыковки КК двух стран.

В результате интенсивного изучения специалистами обеих стран технических аспектов дела, правительства СССР и США решили оснастить свои космические корабли совместными средствами сближения и стыковки. Первый экспериментальный полет для испытания новых стыковочных систем был запланирован на 1975 год.

К. Д. Бушуев, В. Н. Кубасов и А. А. ЛеоновОсуществление стыковки в космосе двух кораблей, стартующих с противоположных сторон земного шара, создавало возможность в будущем приходить на помощь экипажам кораблей обеих стран в случае аварии или затруднительного положения. Основная задача экспериментов, запланированных на 1975 год, — повысить безопасность полётов человека в космос.

Первое совещание специалистов по технике сближения и стыковки состоялось в Москве 26 октября 1970 года и продолжалось три дня. Советскую делегацию возглавляли академик Борис Петров и космонавт Константин Феоктистов, член экипажа корабля «Восход», совершившего в 1964 году 16 витков вокруг Земли. Руководителем американской делегации был д-р Роберт Р. Гилрут (Robert R. Gilruth), директор Центра пилотируемых полётов в Хьюстоне.

Кадры расстыковки КК «Аполлон» и «Союз-19»На первом совещании было решено организовать три смешанные группы специалистов, которые займутся разработкой основных принципов стыковки. Группе №1 поручили разработать технические аспекты конструкции корабля для обеспечения сближения и стыковки в будущем; её возглавили два руководителя.
С советской стороны это член-корреспондент Академии наук СССР Константин Бушуев (заместитель С. П. Королёва, а затем и В. П. Мишина). С американской стороны это Гленн С. Ланни (Glynn S. Lunney). Во время высадок экспедиций «Аполлона» на Луну он возглавлял отдел управления полётами в Хьюстоне. В апреле 1970 года за свою работу по организации полёта «Аполлона-13» был награждён медалью НАСА «За выдающиеся заслуги».

Из-за различия между советскими и американскими космическими кораблями в составе атмосферы кабин пришлось специально сконструировать отсек — соединительный модуль. В советских кораблях использовался нормальный воздух, содержащий примерно 80% азота и около 20% кислорода при барометрическом давлении, равном земному на уровне моря. В американских кабинах использовался чистый кислород, а барометрическое давление в три раза меньше нормального. Поэтому соединительный модуль служил воздушным шлюзом для перехода одного или одновременно двух человек из одного корабля в другой. РН «Сатурн»: слева – последний старт РН «Сатурн-1», в центре – старт РН «Сатурн-V» с КК «Аполлон-11», справа – последний старт РН «Сатурн-1В» 15.07.1975Этот модуль — длина около 2,8 метра, диаметр около 1,5 метра — размещался над второй ступенью ракеты-носителя «Сатурн-1В» (Saturn-1B) в переходнике, который предназначался для лунной кабины. После выхода корабля со второй ступенью ракеты-носителя на орбиту, он отделялся от последней и, повернувшись на 180 градусов, соединялся со стыковочным модулем, после чего вторая ступень ракеты отбрасывалась. Последующие манёвры осуществлялись уже с помощью двигателя, расположенного в отсеке обслуживания.

Состыковавшись, «Аполлон» и «Союз» продолжали полет в течение двух дней. За это время космические исследователи совершали переход из одного корабля в другой. Они вместе принимали пищу и отдыхали. Проводились также некоторые научные (в основном, медико-биологические) эксперименты.

Послеполётная встреча командиров экипажей (Т. Стаффорд и А. Леонов)Проект запуска двух кораблей встретил широкую поддержку в Соединённых Штатах и Советском Союзе. Наиболее восторженно встретила сообщение о совместном полете космонавтов и астронавтов газета «Нью-Йорк таймс», которая в передовице заявила, что это лишь первый шаг.

«Впереди, — писала газета, — нас ожидает создание советско-американской орбитальной лаборатории, постоянная обитаемая база на Луне и, по всей вероятности, совместная экспедиция на Марс. Нужно полагать, с каждым новым совместным предприятием в космосе будет крепнуть и шириться наше сотрудничество на Земле». Сегодня мы можем разочарованно воскликнуть: «Ну и где это всё?» Ничего, кроме орбитальной станции, так и не было осуществлено.

Конечно, основная задача полёта «Аполлон-Союз» — пропаганда возможностей сотрудничества в космосе двух самых могущественных держав того времени – СССР и США. Но были также и технические достижения — например, разработка и испытания нового, т.н. андрогинного стыковочного узла. Кроме того, по программе было проведено 34 эксперимента: 5 совместных, 6 советских и 23 американских.

В центре пилотируемых полётов им. Джонсона в Хьюстоне: К. Д. Бушуев, А. Б. Татищев (переводчик), Б. Н. Петров, Г. ЛанниПосле полёта (15–21.07 для «Союза» и 15–25.07 для «Аполлона») космонавты и астронавты посетили с официальными визитами США и СССР, встречались с руководителями стран.

Во второй половине 70-х годов ХХ века началось сворачивание политики разрядки и продолжения полёт «Аполлон-Союз», к сожалению, не имел.

Советские корабли «Союз» продолжали совершать полёты в космос, а вот для США наступил шестилетний перерыв в пилотируемой космонавтике. Так что в 1975 году состоялся последний полёт КК «Аполлон» и последний старт РН «Сатурн-1В». Короткая эра РН «Сатурн» закончилась. Как ни странно, но ни «Сатурн-V», ни «Сатурн-1В» так и не были востребованы в последующих космических программах США. И если «Сатурн-V» — сверхтяжёлый носитель, был оптимизирован для выполнения программы пилотируемых полётов на Луну, то «Сатурн-1В» мог выполнять более широкий круг задач.

ЖРД Н-1Двухступенчатая РН «Сатурн-1В» начала разрабатываться в 1960 году. Первая ступень оснащалась восемью ЖРД Н-1 фирмы «Рокитдайн» (Rocketdyne). Каждый двигатель имел свой ТНА, предназначенный для подачи в камеру сгорания керосина (расход 107 кг/с) и жидкого кислорода (расход 238 кг/с). Камера ЖРД Н-1 конструктивно подобна камерам многих других американских ЖРД того периода – трубчатой конструкции, трубки изготовлены из нержавеющей стали. Основные технические характеристики двигателя: тяга у земли – 912 кН, в пустоте – 1023 кН; удельный импульс у земли – 2401 м/с, в пустоте – 2583 м/с; давление в камере сгорания – 4,37 МПа; время работы – 155 с; масса двигателя – 912 кг; коэффициент соотношения компонентов – 2,23; степень расширения сопла – 8; зажигание топлива в камере сгорания – за счёт пускового компонента, самовоспламеняющегося с жидким кислородом.

Половина двигателей имела возможность качания на карданном подвесе. Вторая ступень РН (она же третья ступень ракеты «Сатурн-V») оснащалась кислородно-водородным ЖРД J-2 (обзор №1-04 1–15.12.2015).

Ракета «Сатурн-1В» могла выводить на орбиту высотой 195 км полезный груз массой 18100 кг. Стартовая масса ракеты – 590 т, диаметр 6,6 м, длина 68,3 м. Стоимость вывода полезной нагрузки на орбиту – 77 млн.дол. (в ценах 1969 года).

Современная американская двухступенчатая ракета-носитель «Атлас-V», оснащённая ЖРД российского производства РД-180 тягой 3827 кН, может выводить на низкую околоземную орбиту до 18800 кг полезной нагрузки. Стоимость выведения – до 220 млн.дол.

Совершенствуя и развивая конструкцию РН «Сатурн-1В» можно было добиться уменьшения стоимости её запуска до вполне конкурентоспособного уровня по отношению к тому же «Атласу-V». Успешным примером такой эволюции является развитие российской РН среднего класса – от Р-7 к «Союзу-2». Но США полностью «забыли» все ракеты семейства «Сатурн» и пошли по пути разработки новых носителей.


 

16 июля 1965 года – первый успешный пуск ракеты-носителя «Протон» (СССР).

Своё наименование новая ракета-носитель УР-500 получила по имени полезной нагрузки, которая выводилась во время первых пусков ракеты.

Ракета-носитель УР-500 («Протон»)Первый успешный пуск двухступенчатая ракета УР-500 (8К82) совершила с целью вывода на околоземную орбиту исследовательского ИСЗ «Протон», который был предназначен для изучения космических лучей и взаимодействия с веществом частиц сверхвысоких энергий. Внутри цилиндрического корпуса (диаметр – 4 м) размещён герметичный отсек с научной аппаратурой. В полёте ИСЗ не ориентирован. Энергопитание бортовой аппаратуры от СБ, выполненных в виде четырёх панелей. Их размах – около 9 м. Масса ИСЗ «Протон» — 12,2 т; масса комплекса научной аппаратуры – 3,5 т. Полёты ИСЗ серии «Протон» открыли новое направление в развитии экспериментальной и теоретической астрофизики, а также физики элементарных частиц.

ИСЗ «Протон»В связи с указанием министерства общего машиностроения (МОМ) СССР о повышении требований к надёжности РН «Протон» и рекомендациями головного разработчика с декабря 1966 г. по август 1967 г. были проведены дополнительные работы по повышению надёжности и подтверждению работоспособности двигателей (варианта «П») в более широком диапазоне изменения внешних и внутридвигательных факторов. Например, двигатели второй ступени ракеты (обзор №1-12 16–30.04.2016) подверглись следующим доработкам:

  • введение теплозащитного покрытия двуокисью циркония внутренних полостей камеры;
  • упрочнение некоторых узлов и агрегатов, в частности – корпуса узла турбины;
  • введение газогенератора с пониженным перепадом давлений на форсунках окислителя (для повышения устойчивости к ВЧ-колебаниям);
  • изменение конструкции насоса окислителя, направленное на повышение антикавитационных качеств;
  • введение при контрольно-выборочных испытаниях (КВИ) от партий по ряду узлов испытаний до разрушения или испытаний при повышенных давлениях и длительности;
  • проверка герметичности двигателей воздушно-гелиевой смесью.

После проведения испытаний доработанных двигателей в августе 1967 г. началось их серийное производство на Воронежском механическом заводе, которое продолжается до настоящего времени. Конечно, их конструкция и технология продолжает совершенствоваться. И толчком к необходимым изменениям, как правило, выступали различные аварийные ситуации, о которых мы будем рассказывать в последующих обзорах.


 

16 июля 1969 года – старт и последующая первая посадка на Луну пилотируемого корабля «Аполлон-11» (Apollo, США).

Слева – монтажно-испытательный корпус (МИК) РН «Сатурн-V» на м.Канаверал, справа – РН с КК «Аполлон-11» начинает движение от МИКа к стартовой позицииПервыми людьми на Луне стали американские астронавты Нейл Армстронг (Neil Armstrong) и Эдвин Олдрин (Edwin Aldrin). Третий член экипажа «Аполлона-11» Майкл Коллинз (Michael Collins) дожидался их на окололунной орбите в командном модуле корабля.

Все трое членов экипажа были опытными астронавтами, уже побывавшими в космосе. Перед новым стартом они провели более 400 часов в корабле-тренажёре и специальных макетах, имитирующих посадку на Луну. Около 40% всего этого времени ушло на упражнения с бортовыми компьютерами.

Циклограмма траектории полёта к Луне РН «Сатурн-V» и выхода КК «Аполлон» на траекторию полёта к Луне

№ поз. Время Траекторные фазы Высота, км Скорость, м/с
1 0 Старт 0 0
161 с Отсечка тяги ДУ I ступени 66 2752
2 162 с Отделение I ступени 67
163 с Запуск ДУ II ступени 68
3 197 с Отстрел САС 96
551 с Отсечка тяги ДУ II ступени 185 6933
4 552 с Отделение II ступени 186
555 с Первый запуск ДУ III ступени 186
5 700 с Первое отключение ДУ III ступени 188 7791
6 710 с Переход на круговую орбиту 187
7 2 ч 44 мин 15 с Второй запуск ДУ III ступени 198 7790
2 ч 50 мин 03 с Второе отключение ДУ III ступени 323 10839
8 2 ч 50 мин 13 с Переход на траекторию полёта к Луне
3 ч 20 мин 00 с Отделение КК, орбитальный манёвр
9 4 ч 10 мин 00 с Перестроение КК и лунного модуля

 
После успешного старта корабль совершил полтора витка вокруг Земли. Затем повторно включился двигатель третьей ступени РН «Сатурн-V» и «Аполлон-11» ушёл к Луне. Без приключений прошла перестыковка лунной Типовая траектория полёта к Лунекабины. Вечером 19 июля корабль ушёл за Луну и начал торможение, переходя на орбиту лунного спутника. Около суток они кружили на орбите, а затем, после расстыковки лунного модуля с основным модулем корабля, приступили к процедуре прилунения. После достижения высоты 150 метров над уровнем поверхности Луны, Армстронг переключил управление с компьютера на себя. Посадка на Луну произошла 20 июля 1969 года в 23 часа 17 минут 42 секунды по московскому времени. Горючего в баках посадочной ступени оставалось ещё на 49 секунд полёта.

«Сатурн-V» с КК «Аполлон-11» движется к месту стартаПредельный срок пребывания на спутнике Земли был всего 41 час. Из лунной кабины астронавты вышли спустя пять с лишним часов после посадки. Сначала Армстронг, а затем, через 20 минут, Олдрин.
Надо сказать, что научная программа «Аполлона-11» была минимальной. Главным научным итогом экспедиции было: человек может жить и работать на Луне.

Кроме того, надо было добыть образцы лунного грунта, установить сейсмограф, счётчик фотонов и лазерный отражатель. Всё это было сделано. Экипаж собрал 22 килограмма лунных пород, установленный сейсмограф зафиксировал шаги по Луне астронавтов и их старт из Моря Спокойствия. Учёные в обсерватории Макдональда в Техасе получили отражённый луч лазера и установили, что от Луны до Земли 373787265+4 метра. «Научные результаты, которые следует ждать от этого завоевания, кажутся скромными, во всяком случае, несоизмеримыми с миллиардами долларов, которых они стоили…» — писала потом парижская газета «Монд». По некоторым подсчётам, стоимость одного килограмма лунного грунта, добытого в этой экспедиции, составляла 18 миллионов долларов за килограмм.

Старты с м.Канаверал: слева – запуск двухступенчатой ракеты Бампер-ВАК (24.07.1950), справа – старт «Сатурн-V» с КК «Аполлон-11» (16.07.1969)21 июля «Орёл» стартовал с Луны, и после стыковки с основным блоком «Аполлона» и перехода Армстронга и Олдрина, началось возвращение к Земле. 24 июля восьмисуточное путешествие было закончено в водах Тихого океана неподалёку от Гавайских островов. Астронавтов подняли на борт авианосца «Хорнет» через час после приводнения и поместили в специальный герметичный фургон. Через окошко фургона их могли приветствовать президент США Р. Никсон и моряки авианосца.

Через 18 дней карантин окончился и началась 38-дневная поездка астронавтов по 22 странам мира.

После того, как была достигнута цель программы «Аполлон», в августовском отчёте НАСА было сказано: «В момент величайшего триумфа космическая программа США переживает критический период».

Выход из лунного модуля «Орёл» астронавта Э. ОлдринаЭ. Олдрин возле сейсмографа

Посадка «Аполлона-11» на Луну стала определённым рубежом для многих энтузиастов этой программы. Дела с финансированием программы шли всё хуже. Достигнув своего пика в 1966 году (5,9 миллиардов долларов), бюджет НАСА уже на следующий год уменьшился до 4,7 миллиарда и покатился вниз.

На окололунной орбите перед стыковкой с основным модулемВ сентябре 1969 года, когда экипаж «Аполлона-11» совершал своё блицтурне по миру, в сенате СГА ещё говорили, что на Луне побывает десять экспедиций. Но уже в январе 1970 года начинают поговаривать о том, что лунную программу можно урезать, а интервалы между запусками увеличить. Сокращение бюджета вело к сокращению ещё 50 тысяч рабочих и служащих. Производство ракет «Сатурн-V» было прекращено. Никто уже не мечтал о десяти экспедициях на Луну…

— Может быть, это будет для вас неожиданностью, — говорил Вернер фон Браун (Vernher von Braun) корреспонденту журнала «Юнайтед Стейтс ньюс энд Уорлд рипорт» (United States news and World report), — но на протяжении последних двух лет моя деятельность в центре им. Маршала в основном сводится к выполнению приказов о ликвидации промышленных объектов, построенных нами на деньги налогоплательщиков, причём на немалые деньги. Создаётся впечатление, что единственная цель состоит в том, чтобы не оставить в 1972 году ничего из того, что создано… Астронавты в карантине и президент США Ричард НиксонПора кончать с периодическими подъёмами и спадами. Нужно планировать на долгие годы вперёд…

Все эти беды навалились на американскую астронавтику по причине исключительности программы «Аполлон». Программа полёта на Луну торпедировала множество интереснейших и важнейших для науки экспериментов. Была прикрыта программа исследования Солнца межпланетной станцией «Санблейзер» (Sunblaser), закрылся проект доставки на Марс научной аппаратуры «Вояджер» (Voyager), сокращены ассигнования на орбитальные научно-исследовательские станции (МОЛ закрыли, «Скайлэб» (Skylab) остался без продолжения) и т. д.

Именно тогда, во времена величайшего триумфа, американская космонавтика начала погружаться в пучину долгого застоя.


 

18 июля 1966 года – старт космического корабля «Джемени-10» (Gemini, США).

Середина 60-х годов ХХ века – время интенсивных полётов американских космических кораблей «Джемини». Шла подготовка полёта КК «Аполлон» и необходимо было получить опыт сближения и стыковки в космосе. Для этого и предназначались двухместные кораблики «Джемини». Подборка фотографий, посвящённых программе «Джемини», даёт некоторое представление об особенностях этих полётов.

Вверху – КК «Джемини-10» приближается к ракете «Аджена» (фото Майкла Коллинза); крайнее фото слева внизу – стыковка осуществлена, видна радарная антенна «Аджены»; второе фото слева внизу – выход Эдварда Уайта в открытый космос («Джемини-4»); следующее фото внизу – приводнение «Джемини-9» (Томас Стаффорд и Юджин Сернан); крайнее фото справа внизу – «Джемини-8» с Нейлом Армстронгом и Дэвидом СкоттомПосле старта корабля Джон Янг (John Young) и Майкл Коллинз (Michael Collins) произвели стыковку с беспилотной ракетой-мишенью «Аджена Д» (Agena) и, использовав тягу её двигателей, достигли рекордной высоты в 764 км. Потом они разъединились и провели встречу со второй ракетой «Аджена» Д, которая была выведена на орбиту в связи с полётом «Джемини-8». Корабль и ракета сблизились до 3 метров. Коллинз вышел из кабины космического корабля и достал с «Аджены-8» коллектор для микрометеоритов, который, к сожалению, затем уплыл из капсулы «Джемини» и исчез в пространстве. Космонавты оставались в космосе три дня. Кроме выполнения своих прямых обязанностей пилотов-испытателей, они произвели 14 научных опытов и в конце концов приводнились в 6,3 км от намеченного места.

Для более энергичного маневрирования ракета-мишень «Аджена Д», которая в данном случае выполняла функции межорбитального буксира, оснащалась, кроме маршевого ЖРД, силовой установкой Белл 8250.

Экипаж «Джемини-10»: Янг, КоллинзСекция вспомогательной силовой установки Белл 8250

Силовая установка состояла из двух одинаковых секций, каждая из которых имела по два рулевых ЖРД. Тяга меньшего ЖРД составляла 71 Н, тяга большего – 885 Н.

Камеры сгорания охлаждались излучением. Применялось самовоспламеняющееся топливо длительного хранения: горючее – несимметричный диметилгидразин, окислитель – смесь четырехокиси азота (83%) и окиси азота (17%) по весу. Система подачи топлива – вытеснительная. В зависимости от поставленной задачи двигатели могли запускаться раздельно. Электронная аппаратура управления размещалась в небольшой коробке, расположенной под ЖРД тягой 71 Н.

О маршевом двигателе ракеты «Аджена Д» и о его модификациях мы расскажем в обзоре №1-25 11–20.09.2016.


 

При подготовке материалов были использованы следующие источники:

  1. Космонавтика. Энциклопедия. – М.: «Советская Энциклопедия», 1985.
  2. Журнал «Америка», №132, сентябрь, 1967.
  3. Журнал «Америка», №157, ноябрь, 1969.
  4. Журнал «Америка», №238, август, 1978.
  5. Я. К. Голованов. Правда о программе «APOLLO». – М.: ООО Изд-во Яуза, ЗАО Изд-во ЭКСМО-Пресс, 2000.
  6. Иностранные авиационные и ракетные двигатели (по данным иностранной печати). Институт им. П. И. Баранова, 1967.
  7. Chariots for Apollo. A History of Manned Lunar Spacecraft. By Courtney G Brooks, James M. Grimwood, Loyd S. Swenson Published as NASA Special Publication-4205 in the NASA History Series, 1979.
  8. С. П. Уманский. Ракеты-носители. Космодромы. – М.: «Рестарт+», 2001.

 


« »



Оставьте свой комментарий

Вы должны быть авторизованы чтобы оставлять комментарии.

Рейтинг@Mail.ru