100 рассказов о стыковке. Часть 1
Шрифт:
С тех пор американцы стали называть своих наземных операторов на связи с астронавтами «кап–ком» (capsule?communication). С самого начала эту роль в ЦУПе стали выполнять астронавты, и это стало для них еще одной хорошей школой на Земле.
Форма капсулы, в виде усеченного конуса, выбранная далеко не случайно, тоже хорошо соответствовала этому названию. Ее замыслил тот самый Макс Фаже, который стал главным проектантом всех американских космических кораблей, включая «Спейс Шаттл». Работая в Лэнгли и экспериментируя по специальной программе НАКА с небольшими полезными нагрузками, которые запускались вертикально при помощи одноступенчатой ракеты, он обосновал оптимальную форму, которая стала классической для объектов, возвращаемых в атмосферу со сверхзвуковой скоростью. Капсула «Меркурий», выполненная в виде усеченного конуса, идеально подходила как для полета на ракете при запуске в космос, так и для входа в атмосферу и приземления при возвращении с орбиты. Ее обтекаемая форма естественно вписывалась в головную часть ракеты, а вот возвращаться из космоса и лететь в атмосфере обратной, тупой стороной вперед, казалось поначалу противоестественным.
Хотя корпус был герметичным, астронавт находился в кабине в скафандре. В верхней части капсулы размещались парашюты, а также бак с перекисью водорода для реактивной системы управления (РСУ). Это однокомпонентное топливо оказалось более эффективным, чем сжатый «холодный» газ, использованный на нашем «Востоке». «Перекисную» систему мы применили позднее, в первых вариантах кораблей «Союз».
Еще одним, надо сказать, очень удачным свойством предложенной концепции и конфигурации стало то, что направление перегрузок, действовавших на человека, помещенного в капсулу, сохранялось на обоих активных участках полета: на ракете и при возвращении с орбиты (при полете в атмосфере и при приземлении). В связи с формой капсулы нельзя также не упомянуть еще об одном ее качестве — о так называемом аэродинамическом. Так условно именуется свойство летательных аппаратов создавать подъемную силу. Путем специальной, несимметричной балансировки — за счет смещения центра тяжести капсулы от оси симметрии — удается создать такую, хоть и небольшую, силу — «малое качество». Еще одним по–настоящему замечательным качеством стала возможность управлять спуском в атмосфере, маневрировать в полете, хотя и в небольших пределах (опять же — малое качество). При этом оказалось возможным, что, пожалуй, самое главное, уменьшать перегрузки при возвращении с орбиты, из невесомости. Блестящей следует считать концепцию управления вектором подъемной силы, то есть ее направлением, для чего достаточно поворачивать капсулу вокруг продольной оси, по крену. Для этого требовались совсем небольшие управляющие моменты, а значит, и маленькие реактивные двигатели. В таком режиме полета капсула сама становится своеобразным усилителем реактивной силы. В полной мере американцы реализовали эту идею позднее, на «Джемини» и «Аполлоне». Надо заметить, что вернуться на Землю с Луны< со второй космической скоростью без подобного управления было бы просто невозможно.
Еще одна жизненно важная проблема, которую потребовалось решить, была связана с тем, что с самого начала после возвращения с орбиты решили приводняться. Такое возвращение давало ряд преимуществ: не требовалось большой точности при спуске, уменьшались некоторые проблемы, связанные с безопасностью и, конечно, имела место дополнительная амортизация при ударе о воду, а также быстрое охлаждение капсулы, сильно нагретой за счет торможения в атмосфере. Фактически, это было вынужденное решение: особого выбора на суше у Америки не было. Да ведь все равно (как и у нас) посадка на воду всегда вполне вероятна, не говоря уже об суборбитальных полетах напрямую в Атлантику. Приводнение потребовало обеспечить так называемую остойчивость: капсула должна устойчиво сохранять вертикальное положение даже при сильном волнении. Это в свою очередь повлияло на конструкцию капсулы, а также на процедуру эвакуации астронавта.
Чтобы смягчить удар при посадке, лобовой щит капсулы, воспринимающий максимальные тепловые нагрузки, отстреливался, но полностью не отделялся от капсулы (как у нас в СА"Союза"), а вытягивал дополнительный амортизатор из специальной прорезиненной ткани на целых 1,2 м. Не только это: выдвинутый таким образом щит обеспечивал повышенную остойчивость. Сильно нагретый при торможении в атмосфере лобовой щит не успевал охладиться при спуске на парашюте и, по словам астронавтов, шипел в воде, как раскаленная сковорода.
Надо сказать, что после приводнения космонавту было совсем не просто добраться до суши, и это был довольно опасный путь.
Следует также отметить, что морская страница космических полетов внесла свои особенности в организацию всей программы. В поиски и эвакуацию астронавтов были вовлечены огромные силы ВМФ США, американские"военные навигаторы"(Navy). Американские военные корабли выходили на дежурство, как в основные районы посадки, так и в резервные, как в Атлантике, так и в"Пасифике"(Pacific [Ocean] - Тихий океан). Дополнительно несколько кораблей было дооборудовано для расширения сети наземных станций слежения.
Забегая вперед, стоит упомянуть, что одна из капсул все?таки затонула. Новая, модифицированная после первого полета крышка с механизмом открытия при помощи пироболтов неожиданно отстрелилась, и капсула стала заполняться водой. Гасу Гриссому, второму астронавту, слетавшему по баллистической траектории, с трудом удалось выбраться из капсулы, успев отцепить шланг своего скафандра, однако в него через незакрытый патрубок стала набираться вода. Вертолетчики тогда тоже оказались не на высоте, лишь в последний момент подхватив утопающего. Однозначно установить причину самопроизвольного отстрела так и не удалось, разные группы экспертов тянули в разные стороны. Даже тогда, когда в 1999 году удалось поднять капсулу с 2000–метровой глубины, картина произошедшего не прояснилась. Это был тяжелый, но хороший урок для всех, инцидент со счастливым на тот момент концом. Гриссом был высокообразованным летчиком–испытателем и прекрасным астронавтом; несмотря на инцидент, ему верили и доверяли. В марте 1964 года в качестве командира он вместе Джоном Янгом успешно слетал на самом первом двухместном корабле"Джемини"под именем"Молли Браун"("непотопляемая леди"), а еще через пару лет его же назначили первым командиром"Аполлона". Однако он действительно оказался фатально невезучим человеком: вместе с Эдвардом Уайтом и Роджером Чаффи он заживо сгорел в чисто кислородной среде капсулы при наземных испытаниях в январе 1967 года. Вероятно, трагедию можно было бы предотвратить, если бы крышка"Аполлона"открывалась быстро, при помощи пироболтов. Как стало ясно позднее, эти жертвы оказались далеко не напрасны. Трагедия стала не только шоком, она заставила американцев по–настоящему мобилизоваться: перестроить и сам корабль, и организацию всех работ, что, как выяснилось, было абсолютно необходимо. Мне еще придется вернуться к этим событиям и делам в рассказе"К Луне и на Луну".
В целом программа"Меркурий"показала, что для полета человека в космос необходима действительно глобальная инфраструктура, создать которую оказалось под силу только супердержавам.
Капсулу"Меркурия"очень удачно скомпоновал мой будущий коллега Кэдвелл Джонсон. В целом конструкция сложилось очень удачно. Однако на этапе детального конструирования разместить все необходимое оборудование внутри капсулы оказалось очень непросто. Там было очень тесно, к тому же у конструкторов"Макдоннелла"не было поначалу нужного опыта. Трубок, шлангов и проводов там было намного больше, чем под капотом современного автомобиля. Ведь только реактивных двигателей РСУ для управления капсулой относительно всех трех осей координат набралось 18, а туда еще втиснули все остальное оборудование: что?то вроде кондиционера, систему радиосвязи, аккумуляторные батареи, приборы автоматики и телеметрии и многое другое. Особенно доставалось специалистам тогда, когда требовалось исправить или заменить какой?то узел или прибор: приходилось порой вытряхивать половину капсулы.
В своих первых космических программах американцы применили чисто кислородную атмосферу; это давало некоторые весовые и другие преимущества, но хлопот и неприятностей в космосе и на Земле прибавилось. Однако на"Меркурии"и"Джемини"Бог их миловал за это отступление от естественных условий.
Часть специалистов"Группы"под руководством К. Крафта, будущие операторы, довольно быстро и хорошо разглядели специфику космического полета, его отличия от авиации, которую они хорошо знали. Вскоре им стало ясно, какие операции мог выполнять астронавт в полете, что надо оставить за автоматом и что требовалось контролировать и чем управлять с Земли. Не ограничиваясь лишь аналитическими выводами, они предложили и затем сами реализовали эту концепцию на практике.
Концепция управления фактически распространялась на все разделы техники полета в космос и возвращения на Землю: на системы корабля, наземный комплекс и даже на ракету. В течение тех же считанных месяцев НАСАвцам удалось заложить основы космических операций и управления полетом, и это, опять же, относилось как к техническим средствам, так и к методам управления.
Прежде всего стало ясно, что для запуска на ракете в космос, для контроля за полетом капсулы необходим глобальный наземный комплекс слежения и управления. Первый ЦУП — Центр управления полетами ("MCC — Mission Control Center, в английской аббревиатуре «М» изначально стояло за «Mercury») стали строить там же, на мысе Канаверал, недалеко от стартовых площадок в то время лишь военных ракет. Еще один ЦУП, запасной, появился под Вашингтоном, в НАСАвском Центре Годдарда. Что касается системы станций слежения за полетом космической капсулы, то здесь американцам удалось проделать огромную организационно–техническую работу и тоже за удивительно короткий срок, создав целую сеть станций, разбросанных вокруг всего земного шара, и оснастив их самой современной по тем временам аппаратурой слежения, приема информации и связи. В том числе они реализовали компьютерную обработку данных с орбиты. Мы смогли прийти к этому только через много лет, когда стали готовиться к стыковке с заокеанской космической техникой.
В конце 50–х создание наземного комического сегмента, как его позднее стали называть, потребовало от американцев и сверхоперативности, и суперрасходов, и даже супердипломатии, ведь часть станций разместили в других странах. У нас такое было практически невозможно, прежде всего из?за глобальной системы секретности.
Как отмечалось, и первые НАСАвцы, и тем более, специалисты фирмы «Макдоннелл», создававшие те самые «дугласы», были авиационными инженерами. Несмотря на это, им пришлось многое поручить автомату, к тому же часть запусков производилась в беспилотном и «обезьяньем» варианте. В результате при проектировании «Меркурия» удалось полностью автоматизировать выполнение основной программы полета. На борту появился и инфракрасный датчик горизонта, очень похожий на нашу «инфракрасную вертикаль», и гирокомпас курсового угла, и командная радиолиния, по–нашему — КРЛ, и радиотелеметрическая аппаратура. Конечно же, бывшие самолетчики дали возможность первым астронавтам «порулить» капсулой, но это — лишь на орбите. Управлять ракетой было практически не нужно, за исключением, пожалуй, САС — в кабине установили кольцо, потянув за которое, астронавт мог включить эту систему аварийного спасения, чтобы оторвать капсулу от такой непредсказуемой и тогда совсем еще не знакомой им ракеты. САС устанавливалась на обеих ракетах: на «Редстоуне» и «Атласе». Американцы отказались от аварийного спасения только в программе «Джемини», почему?то посчитав свой «Титан» очень надежным. Правда, ни он, ни другие носители, включая «Сатурны» фон Брауна, на которых снова вернулись к САС, их ни разу не подвели.