Космическая академия
Шрифт:
Уже сейчас можно сказать, что создание сложного и большого комплекса на орбите, оказание помощи экипажу космического корабля, потерпевшему аварию, а также техническое обслуживание орбитальных комплексов, проведение профилактических и ремонтно-восстановительных работ невозможно без непосредственного участия человека, без его работы в открытом космическом пространстве. Поэтому с каждым полетом очередного космического корабля расширяются задачи, выполняемые экипажами на орбите вне космического корабля с целью подготовки к предстоящим работам.
Эпоха внекорабельной деятельности в космосе была открыта советским летчиком-космонавтом Алексеем Леоновым. Незабываемым стал день 18 марта 1965 года, когда весь мир узнал о выходе космонавта в специальном скафандре в открытое космическое пространство. Время нахождения А. А. Леонова в условиях открытого космоса составило 23 мин 41 сек. Этим был дан ответ на самый важный вопрос: человек, снаряженный в специальный скафандр, который имеет автономную систему жизнеобеспечения, может выходить из кабины космического корабля и работать вне ее.
Универсальным режущим инструментом необходимо тоже хорошо владеть
В настоящее время советскими космонавтами совершено 18 выходов в открытое космическое пространство. Существенно изменилась конструкция скафандра, стали более совершенными системы жезнеобеспечения, поддерживающие комфортные условия внутри скафандра. На внешней поверхности орбительных комплексов типа «Салют» — «Союз» были проведены сложные монтажно-демонтажные и ремонтно-восстановительные работы, выполнен ряд научных экспериментов и других работ. Большим достижением в мировой практике явился также выход женщины в открытое космическое пространство и проведение ею работ с универсальным ручным инструментом.
Существенно увеличилось и время пребывания космонавтов вне корабля. Так, во время одного из выходов Л.Кизим и В.Соловьев находились в условиях открытого космоса до 5 ч. В табл. 14 отражены хронология и краткое содержание работ, выполненных в условиях открытого космоса.
Таблица 14. Хронология работ, выполненных космонавтами СССР в открытом космосе
| Космический корабль | Экипаж корабля | Кто выходил | Время работы в космосе | Дата выхода | Краткое содержание выполненных работ |
|---|---|---|---|---|---|
| «Восход-2» | П.И. Беляев, А.А. Леонов | А.А. Леонов | 20 мин | 18.03.1965 | Первый в мире выход человека в космическое пространство |
| «Союз-4» «Союз-5» | В.А. Шаталов, Б.В. Волынов, А.С. Елисеев, Е.В. Хрунов | А.С.Елисеев, Е.В.Хрунов | 37 мин | 14.01.1969 | Осмотр станции, снятие и установка кинокамеры, светильников, имитация монтажных работ. Переход из «Союза-5» в «Союз-4». Оценка нового скафандра |
| «Союз-26» «Салют-6» | Ю.В. Романенко, Г.М. Гречко | Ю.В. Романенко, Г.М. Гречко | 1 ч 28 мин | 20.12.1977 | Испытание систем шлюзования и выходного скафандра. Инспекция стыковочного узла и корпуса переходного отсека, выполнение научных экспериментов |
| «Союз-29» «Салют-6» | В.В. Коваленок, А.С. Иванченков | В.В. Коваленок, А.С. Иванченков | 2 ч 05 мин | 29.07.1978 | Испытание систем шлюзования и выходного скафандра |
| «Союз-34» «Салют-6» | В.А. Ляхов, В.В. Рюмин | В.А. Ляхов, В.В. Рюмин | 1 ч 23 мин | 15.08.1979 | Отцепка антенны КРТ |
| «Союз Т-5» «Салют-7» | А.Н. Березовой, В.В. Лебедев | А.Н. Березовой, В.В. Лебедев | 2 ч 33 мин | 30.07.1982 | Проведены монтажно-демонтажные работы со съемом научного оборудования, размещенного на ПХО |
| «Союз Т-9» «Салют-7» | В.А. Ляхов, А.П. Александров | В.А. Ляхов, А.П. Александров | 2 ч 50 мин | 1.11.1983 | Установлена дополнительная солнечная батарея на основную солнечную батарею, проведены работы со съемным научным оборудованием |
| 2 ч 55 мин | 3.11.1983 | Установлена вторая дополнительная солнечная батарея на основную батарею, проведены работы со съемным научным оборудованием | |||
| «Союз Т-10» «Союз Т-11» «Салют-7» | Л.Д. Кизим, В.А. Соловьев, О.Ю. Атьков | Л.Д. Кизим, В.А. Соловьев | 4 ч 15 мин | 23.04.1984 | Проведены подготовительные работы для проведения ремонтно-восстановительн. работ, оборудовано рабочее место на агрегатном отсеке |
| 5 ч | 26.04.1984 | Вскрыта обшивка корпуса в нише, разобраны горловины | |||
| 2 ч 45 мин | 29.04.1984 | Установлен трубопровод между горловинами и проверена его герметичность, разобраны горловины | |||
| 2 ч 45 мин | 4.05.1984 | Установлен второй трубопровод между горловинами. Работа со съемным научным оборудованием | |||
| 3 ч 05 мин | 18.05.1984 | Установлены две дополнительные солнечные батареи на основную солнечную батарею | |||
| 5 ч | 8.08.1984 | Произведен пережим трубопровода магистрали объединенной двигательной установки. Вырезан фрагмент на солнечной батарее. Работа со съемным научным оборудованием | |||
| «Союз Т-11» «Союз Т-12» «Салют-7» | В.А. Джанибеков, С.Е. Савицкая, И.П. Волк | В.А. Джанибеков, С.Е. Савицкая | 3 ч 35 мин | 25.07.1984 | Первый в мире выход женщины в открытый космос. Работа с универсальным ручным инструментом. Произведена резка, сварка, пайка, напыление. Выполнены работы со съемным научным оборудованием |
| «Союз Т-15» «Мир» «Салют-7» | Л.Д. Кизим, В.А. Соловьев | Л.Д. Кизим, В.А. Соловьев | 3 ч 48 мин | 28.05.86 | Подготовка оборудования к проведению научных экспериментов |
| 4 ч 58 мин | 31.05.86 | Проведение научных экспериментов по развертыванию конструкций, сварке, пайке |
Для выполнения многих научных экспериментов, технологических операций, монтажа и демонтажа съемного оборудования, сборки больших конструкций типа модульных блоков, ремонтно-профилактических работ необходим выход космонавтов в открытый космос. Условия невесомости, которые тысячелетиями оставались незнакомыми человеку, являются одним из основных неблагоприятных факторов космического полета. Успешное решение многих задач зависит от степени приближения условий подготовки к реальным. К наиболее сложной задаче при подготовке космонавтов к работе в открытом космосе относится имитация на Земле условий невесомости. Эта проблема актуальна и потому, что воспроизведение на Земле работ в невесомости позволяет помимо отработки штатных операций текущих программ исследовать перспективные работы на орбите.
Основной принцип имитации работ в невесомости — нейтрализация силы земного притяжения. В настоящее время для подготовки космонавтов в наземных условиях к выполнению работ в открытом космосе и отработки перспективных систем могут использоваться различные способы моделирования невесомости в наземных условиях: полеты на самолете по параболической траектории; обезвешивание с помощью систем подвесок; помещение объекта в трехстепенной карданов подвес; обезвешивание с помощью легких газов; установка объекта на платформу на воздушной подушке; электронное моделирование; гидроневесомость.
Разнообразие способов подтверждает тот факт, что ни один из них в настоящее время не решает комплексную задачу по подготовке космонавтов к работе в открытом космическом пространстве. Каждый способ, в определенной степени, может быть применен для воспроизведения тех или иных операций внекорабельной деятельности. В некоторых случаях для отработки ряда операций могут использоваться комбинации этих способов.
«Летающая лаборатория», оборудованная в салоне самолёта, на отдельных участках полёта имитирует состояние невесомости
Полеты в самолете по параболической траектории позволяют наиболее реально воссоздать условия невесомости в течение 20—30 с. Однако такой малый интервал не позволяет произвести в условиях невесомости многие операции, продолжительность которых, как правило, существенно больше. Кроме того, наличие перегрузок до и после действия невесомости, ограниченные размеры летающей лаборатории и относительно высокая стоимость полетов не позволяют широко использовать этот способ для моделирования различных операций, выполняемых в реальном масштабе времени. Этот способ в настоящее время широко используется для поэлементной отработки ряда операций, на выполнение которых не требуется большой длительности пребывания в условиях невесомости.
Способ обезвешивания с помощью системы подвесок (рис. 1) или многостепенного стенда с кардановым подвесом основан на компенсации веса человека в скафандре посредством противовесов и придании ему шести степеней свободы. Испытатель размещается в кардановом подвесе таким образом, что его центр тяжести совпадает с точкой пересечения трех осей карданова подвеса. Испытатель вращается на 360° вокруг каждой оси и перемещается в горизонтальной плоскости и по вертикали в пределах, ограниченных размерами стенда.
Рис. 1. Обезвешивание с помощью системы подвесок
Этому способу моделирования невесомости свойственны существенные искажения ощущения невесомости и, кроме того, при некоторых положениях испытателя в кардановом подвесе он может потерять сознание.
Такие стенды использовались на начальных этапах изучения деятельности космонавта в открытом космосе, но в последующем от них отказались.
Обезвешивание с помощью легких газов (гелий и др.) — один из способов моделирования перемещений элементов больших конструкций в космосе с шестью степенями свободы. При реализации этого способа на модульном блоке крепятся баллоны с легким газом, что позволяет испытателю перемещать его вручную или манипулятором. Инерционность конструкции совместно с баллонами существенно превышает собственную инерционность объекта. Для снижения возникающей при этом погрешности в моделировании невесомости до минимума баллоны с газом целесообразно размещать внутри объема, ограниченного внешним контуром перемещаемого объекта, что не всегда приемлемо.