В этот день… №1-19 (11-20 июля)
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.
Осуществление 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.
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. Этот 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.
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.
После 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.
Двухступенчатая 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.
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.
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).
Первыми 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 кабины. 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.
Предельный 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.
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».
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.
В 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… Пора 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.
После 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.
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:
- Космонавтика. Энциклопедия. — М.: «Советская Энциклопедия», 1985.
- Журнал «Америка», №132, сентябрь, 1967.
- Журнал «Америка», №157, ноябрь, 1969.
- Журнал «Америка», №238, август, 1978.
- Я. К. Голованов. Правда о программе «APOLLO». — М.: ООО Изд-во Яуза, ЗАО Изд-во ЭКСМО-Пресс, 2000.
- Иностранные авиационные и ракетные двигатели (по данным иностранной печати). Институт им. П. И. Баранова, 1967.
- 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.
- С. П. Уманский. Ракеты-носители. Космодромы. — М.: «Рестарт+», 2001.
« | В этот день… №1-18 (1-10 июля) | В этот день… №1-20 (21-31 июля) | » |