Проведение совместного советско-американского космического полета. Испытание систем обеспечения встречи и андрогинных стыковочных узлов. Создание долговременных орбитальных станций со сменными экипажами. Разработка космического корабля 7К-ТМ "Союз-М".
Одно из первых заявлений о возможности совместной работы в космосе советских и американских ученых, конструкторов и космонавтов прозвучало в приветствии Президента США Джона Кеннеди по случаю первого полета человека в космос. Далее американцы предполагали осуществить два полета к «Салюту»: во второй половине 1974 года со стыковкой и испытанием АПАС, но без перехода на станцию, через год - с переходом астронавтов на борт «Салют». В июне 1971 г., после удачной стыковки «Союза-11» с ОС «Салют» (но до трагической гибели экипажа «Союза-11» при возвращении на Землю) на встрече в Хьюстоне нашими руководителями был предложен вариант стыковки корабля «Аполлон» с советской орбитальной станцией «Салют». Этот корабль создавался с использованием задела по кораблю 7К-С (11Ф732), разрабатываемому для полетов к малой орбитальной станции «Союз-ВИ» военного назначения. (После выхода на орбиту корабль получил официальное название «Космос-670».) Всего до ЭПАС ЦУП-М управлял полетами трех беспилотных (в т.ч. кораблями «Союз-М» «Космос-638» и «Космос-672») и одного пилотируемого - «Союз-16» - кораблей.
Введение
Одно из первых заявлений о возможности совместной работы в космосе советских и американских ученых, конструкторов и космонавтов прозвучало в приветствии Президента США Джона Кеннеди по случаю первого полета человека в космос. В 1962 г. было даже подписано соглашение о взаимном сотрудничестве между СССР и США в области космической метеорологии. Взаимоотношения между двумя странами постоянно переживали времена то упадка, то подъема, но в начале 70-х годов двадцатого века начался процесс разрядки напряженности в отношениях между двумя сверхдержавами, который сделал возможным сотрудничество в различных областях культуры, науки и техники.
1. История проекта
Первое предложение по международному сотрудничеству в космонавтике было сделано американцами еще до начала космической эры: в январе 1957 года (Меморандум США 1-му Комитету Генеральной Ассамблеи ООН).
В феврале 1961 года администрация Дж. Кеннеди учредила «Оперативную группу по международному сотрудничеству в космосе» (Task Force on International Cooperation in Space). Одной из главных целей группы было определение «диапазона возможностей для совместных действий» и «оптимальных вариантов возможного международного сотрудничества в космосе… на основе объединения или даже слияния усилий в проектах мирового масштаба».
Еще в начале шестидесятых годов Первый секретарь ЦК КПСС и Председатель Совета Министров СССР Н.С. Хрущев обменивался письмами с Президентом США Дж. Кеннеди по поводу возможного сотрудничества в космосе, затрагивая идею совместного полета советского и американского пилотируемых космических кораблей.
В сентябре 1963 года Дж. Кеннеди, выступая с трибуны Генеральной Ассамблеи ООН, предложил СССР принять участие в организации пилотируемого полета с высадкой на Луну.
Несколько позже, в октябре на той же Генассамблее, Юрий Гагарин упомянул о возможности советско-американского сотрудничества в космосе, в частности в области обмена научными данными, поиска и спасения экипажей космических кораблей, совершивших аварийную посадку, а также развертывания международной системы связи.
Инициатором проведения совместного советско-американского космического полета было Национальное Агентство США по аэронавтике и космосу (NASA).
Что же давала американцам программа ЭПАС? Помимо официально объявленных задач программы (создание космических средств, позволяющих оказывать помощь космическим кораблям одной страны кораблями другой), ЭПАС позволял частично заполнить паузу в пилотируемых космических полетах после окончания программы «Скайлэб» и до начала полетов многоразового космического корабля по программе «Спейс Шаттл». Частично сохранялись кадры специалистов ракетно-космической отрасли, в том числе и астронавтов, частично продолжал использоваться обширный комплекс сооружений и материальной части, созданных по программе «Аполлон». Одной из причин стало и сокращение в США ассигнований на пилотируемую космонавтику.
Но в программе ЭПАС были заинтересованы не только американцы. Наша космонавтика также видела в совместной программе многие положительные стороны. Проблема будущего спасения в космосе, о которой уже шла речь, была не менее остра и для СССР. Кроме того, именно в начале 70-х годов в Советском Союзе началась программа по созданию долговременных орбитальных станций со сменными экипажами. Поэтому всякая отработка стыковки была выгодна для нас, будь то создание совершенного стыковочного узла, отработка систем сближения и ориентации или методик перехода из отсека в отсек. Ну и главное: фактор политический. Л.И. Брежневу было нужно показать пример своего миротворчества, о котором столько писали и говорили, с американцами надо было начинать замиряться.
Предложение о проведении совместного полета со стыковкой советского и американского космических аппаратов было высказано в начале 1970 г. директором NASA Т. Пейном в письме Президенту АН СССР М.В. Келдышу.
В рамках проводимой в то время СССР политики разрядки это предложение имело успех!
В октябре 1970 г. в Москву была приглашена инженерная делегация NASA. В ее состав входили: Р. Гилрут (директор Центра Космических Полетов в Хьюстоне, руководитель делегации), Г. Ланни, К. Джонсон, Дж. Харди, А. Фраткин. С нашей стороны во встрече участвовали - Б. ПЕТРОВ (руководитель делегации), К. Феоктистов (проектант корабля), В. Сусленников (разработчик системы сближения и стыковки «Игла»), В. Сыромятников (разработчик стыковочного агрегата).
Результатом этого визита стал документ, в котором одной из главных задач программы ставилось создание совместимых средств сближения и стыковки советских и американских пилотируемых кораблей.
Было образовано три рабочих группы: РГ-1 - проектная, РГ-2 - по средствам сближения, РГ-3 - по стыковочному устройству (в процессе работы были созданы еще три группы: РГ-4 (по средствам связи) и выделившиеся из РГ-1 РГ-5 (группа обеспечения жизнедеятельности) и РГ-0 (группа управления проектом)).
При проработке стыковки было рассмотрено несколько вариантов, в т.ч. и с использованием уже существовавших в то время механизмов.
Одно из первых предложений американцев состояло в установке в переходном отсеке «Союза» приемного конуса стыковочного узла типа конуса лунного модуля. В этом случае в бытовом отсеке «Союза» должна была устанавливаться система шлюзования.
Другим путем было введение небольшого промежуточного модуля, названного переходным, что позволяло решить две основные проблемы: обеспечить совместимость стыковочных механизмов без существенной переделки «Аполлона» и значительно упростить переход из одного корабля в другой, при существенной разности атмосфер на них.
Первоначально рассматривался только вариант стыковки «Аполлона» с «Союзом» (ОС «Салют» к тому времени еще не стартовала). Вторым этапом совместных полетов американцами предлагалась стыковка «Союза» с орбитальной станцией «Скайлэб», планы запуска которой уже были обнародованы. Далее американцы предполагали осуществить два полета к «Салюту»: во второй половине 1974 года со стыковкой и испытанием АПАС, но без перехода на станцию, через год - с переходом астронавтов на борт «Салют».
В начале 1971 г. в Москве прошла очередная встреча уже на более высоком уровне: Президент АН СССР М.В. КЕЛДЫШ принимал администратора NASA Дж. ЛОУ.
В июне 1971 г., после удачной стыковки «Союза-11» с ОС «Салют» (но до трагической гибели экипажа «Союза-11» при возвращении на Землю) на встрече в Хьюстоне нашими руководителями был предложен вариант стыковки корабля «Аполлон» с советской орбитальной станцией «Салют». (Любопытно, но контракт на изучение проблем, связанных со стыковкой «Аполлона» с орбитальной станцией, стоимостью 300 тысяч долларов фирме North Ameriken Rockwell (головной по КСМ «Аполлона») был выдан еще до запуска «Салюта»!).
На этой же встрече общественности были представлены технические руководители проекта: К.Д. БУШУЕВ (заместитель Главного Конструктора ЦКБ ЭМ В.П. МИШИНА) с советской стороны и Г. ЛАННИ - с американской.
Осенью 1971 г. был предложен следующий сценарий совместного полета: 10 июня 1975 г. - запуск станции «Салют»;
11 июня 1975 г. - запуск корабля «Союз» с тремя космонавтами для стыковки со станцией;
14 июня 1975 г. - запуск РН «Сатурн-1Би» с КСМ «Аполлон» с тремя астронавтами;
перестроение отсеков «Аполлона» (стыковка КСМ со шлюзовой камерой, установленной в переходнике РН);
15 июня 1975 г. - стыковка «Аполлона» к «Салюту»;
15...18 июня - совместный полет «Аполлона» и «Салюта», 4 периода совместных работ по 4…6 часов.
29 июня - посадка «Аполлона».
Рекомендовалось также летом 1976 г. провести второй полет, во время которого «Аполлон» должен был летать вместе с «Салютом» в течение двух недель.
Для выполнения этого эксперимента СССР должен был оснастить станцию «Салют» двумя стыковочными узлами, в т.ч. одним андрогинным.
США потребовалось бы создать шлюзовую камеру со стыковочным узлом (переходной модуль) для преодоления проблем разности атмосфер «Аполлона» и «Союза» («Аполлоны» имели кислородную атмосферу с давлением 260 мм рт. столба, а на «Салюте» (и на «Союзах») была обычная «земная» атмосфера под давлением 760 мм рт. столба).
Помимо различий в стыковочных узлах при реализации программы ЭПАС потребовалось решить еще несколько проблем совместимости космических аппаратов двух стран.
Одна группа проблем была связана с космическими кораблями: совместимость атмосфер;
электромагнитная совместимость;
оптическая совместимость (проблема наблюдения кораблей на орбите существующими бортовыми средствами).
Кроме того, существенное значение имела техническая совместимость проектов, ведь страны - участницы ЭПАС имели существенные различия в технологиях, методах проектирования, системах построения документации, стандартах и даже в системах единиц - на советские (и теоретически - международные) метры, ньютоны, килограммы, американцы отвечали футами и фунтами. А если к этому добавить режимы секретности?
Большой проблемой стал языковой барьер. Ведь в СССР в середине семидесятых говорили по-английски считанные специалисты, а в США и сейчас не встретишь особо много знатоков «великого и могучего» (не считая многочисленных теперь эмигрантов и обладателей «грин-кард»). Эта проблема была решена организацией переводов, параллельной подготовкой и сверкой документов на двух языках и созданием словаря терминов.
Но для оперативного управления полетом времени на принятие решения с учетом перевода могло не хватить. Было принято решение об усиленном изучении основными специалистами, включая экипажи, и операторами связи другого языка. Для уменьшения лингвистического недопонимания, особенно в терминологии, был принят, казалось бы, парадоксальный метод: переговоры велись на языке другой стороны: т.е. русские говорили по-английски, американцы - по-русски. Ближе к полету этот метод настолько вошел в практику участников ЭПАС, что появилось неофициальное название «официального языка ЭПАС» - «рустон» (от «РУССКИЙ» и «ХЬЮСТОН»).
2. Космические корабли по программе ЭПАС
«Соглашение между СССР и США о сотрудничестве в исследовании и использовании космического пространства в мирных целях» было подписано в Москве Председателем Совета Министров СССР А.Н. КОСЫГИНЫМ и Президентом США Р. НИКСОНОМ 24 мая 1972 г..
Третьей статьей этого соглашения предусматривалось проведение летом 1975 г. стыковки кораблей «Союз» и «Аполлон» с взаимным переходом космонавтов.
Эта программа получила название ЭПАС - Экспериментальный Полет (в ходе разработки - Проект) «Аполлон» - «Союз» (ASTP - Apollo - Soyuz Test Programme (Project)).
Основными целями программы являлись: испытание совместимых систем обеспечения встречи и стыковки;
испытание андрогинных стыковочных узлов;
отработка техники перехода на орбите членов экипажа из одного корабля в другой после стыковки;
проведение совместных научных и прикладных экспериментов;
получение опыта по проведению совместных полетов.
От первоначального плана стыковки «Аполлона» с «Салютом» отказались по следующим причинам: СССР пришлось бы осуществить два запуска: станции «Салют» и корабля «Союз» с экипажем;
«Салют» пришлось бы оборудовать вторым стыковочным узлом на том месте, где расположена основная ДУ станции. При этом возникали проблемы с новым расположением ДУ и усложнялась бы ориентация станции. Кроме того, в то время существовали опасения в возникновении «эффекта хлыста»: при стыковке второго корабля могли возникнуть напряжения (ударная волна) в конструкции станции, приводящие к разрушению противоположного стыковочного узла.
(Скорей всего, основной причиной отказа советского руководства от стыковки к «Салюту» были неудачи со станциями ДОС-1 (гибель экипажа) и ДОС-2 (невыход на орбиту ИСЗ). Кроме того, при стыковке «Аполлона» к «Салюту» советский корабль не мог выступать в качестве активного по отношению к «Аполлону».)
2.1 Космический корабль 7К-ТМ «Союз-М» космический стыковочный полет корабль
Для стыковки с «Аполлоном» была разработана новая модификация корабля «Союз» - 7К-ТМ (11Ф615А12). Этот корабль создавался с использованием задела по кораблю 7К-С (11Ф732), разрабатываемому для полетов к малой орбитальной станции «Союз-ВИ» военного назначения.
В связи с увеличенной по сравнению с кораблями 7К-Т продолжительностью автономного полета автономность «Союза М» была доведена до 6 суток (плюс одни сутки резерва) (у 7К-Т - 2 1 сутки), что было достигнуто установкой новой системы электропитания с панелями солнечной батареи и увеличением ресурса СЖО за счет установки дополнительных регенераторов, запасов пищи и воды.
Чтобы избежать сложностей перехода космонавтов из воздушной атмосферы «Союза» при давлении 760 мм рт. ст. в кислородную «Аполлона» с давлением 260 мм рт. ст., было введено шлюзование через специальный стыковочный модуль (СМ), разработку которого вела американская сторона. Для снижения времени десатурации с 2 часов до 25 минут было решено снизить давление в отсеках «Союза» до 520 мм рт. ст. (0,7 атм) с увеличением содержания кислорода до 40 %. (Повышение давления на «Аполлоне» было невозможно изза ухудшения прочностных характеристик отсека экипажа корабля).
Перед стартом «Союза М» бытовой отсек (БО) наддувался кислородом на 135 мм рт. ст. (в СА - нормальное давление). На орбите после открытия люка и смешения атмосферы давление сбрасывалось до 520 мм рт. ст. при заданном составе атмосферы. Перед спуском давление путем наддува восстанавливалось до нормального. Для выполнения этих операций была доработана система обеспечения газового состава с введением новых агрегатов наддува.
На «Союзе М» дополнительно были также установлены радиоответчик для канала измерения дальности «Аполлона», мишень для ручного причаливания, импульсные световые маяки, бортовые огни ориентации. Из состава оборудования корабля была исключена система стыковки «Игла». Была доработана система управления движением «Союза». Серьезным изменениям подверглись радиосистемы корабля. Телеметрическая система, имевшая времяимпульсную модуляцию, была заменена на цифровую, КРЛ - на цифровую систему «Встреча». Для обеспечения межбортовых переговоров с «Аполлоном» в дополнение к радиосистеме «Заря» была установлена радиосистема «Ветка». В телевизионной системе «Кречет» для улучшения качества телерепортажей был введен цветной канал с соответствующей новой телекамерой.
Для увеличения заметности в оптическом диапазоне часть поверхности «Союза» в районе ПАО была закрыта белой электронно-вакуумной теплоизоляцией (Остальная поверхность была прикрыта штатной ЭВТИ зеленого цвета).
Для повышения пожаробезопасности в атмосфере с повышенным содержанием кислорода были использованы новые негорючие или не поддерживающие горение материалы. Также на корабле были установлены пенные огнетушители, состав пены которых позволял экипажу дышать при нахождении ее в отсеках.
В целом объем модернизации корабля «Союз М» составлял 35…40 %. Масса корабля «Союз М» достигала 6790 кг, длина - 7,13 м.
Увеличение массы корабля потребовало применения РН 11А511У «Союз-У», которая разрабатывалась для запуска корабля 7К-С (впоследствии - «Союз Т»), и позволившая увеличить массу выводимой полезной нагрузки на 200 кг.
Была также применена новая САС с повышенным импульсом РДТТ увода и четырьмя РДТТ увода головного обтекателя. (Новая САС в случае аварии на старте уводила СА с космонавтами на высоту до 2 км и дальность от места старта до 3,5 км.)
На корабле устанавливался андрогинно-периферийный стыковочный узел (АПАС).
2.2 Космический корабль «Аполлон-ASTP»
Для полета по программе ЭПАС был использован модифицированный основной блок (ОБК) (командно-служебный модуль - КСМ (CSM)) корабля «Аполлон».
Поскольку для запуска ОБК было решено применить РН «Сатурн-1Би», потребовалось уменьшить стартовую массу «Аполлона» до 14,7 т (включая стыковочный модуль) (стартовая масса «Аполлона» серии J («Аполлон-15...17») достигала 30,3 т). Основные изменения были аналогичны изменениям, сделанным при подготовке кораблей для полетов на ОС «Скайлэб». Было снято оборудование для обеспечения выходов в открытый космос, часть аккумуляторов, был значительно снижен запас топлива для маршевого двигателя, а также увеличен до 1,2 т запас топлива для вспомогательных двигателей корабля. Длина ОБК составляла 11,1 м, максимальный диаметр - 3,9 м.
ОБК состоял из конического командного модуля (Command Module - CM) (масса 5,9 т, длина - 3,2 м) и цилиндрического двигательного (служебного - Service Module - SM) отсека (масса 6,8 т, длина 7,6 м).
В командном модуле размещался отсек экипажа (ОЭ) (герметизированный объем 11 куб. м). В ОЭ и вокруг него были смонтированы оборудование СЖО, СЭП, радиотехнической системы, систем навигации и управления, двигатели системы ориентации при спуске и входе в атмосферу. В передней части КМ находились активный стыковочный узел типа «штырь» и парашютная система. В ОЭ были установлены «скайлэбовские» контейнеры для возвращения на Землю результатов научных исследований. Поскольку возвращение на Землю должно было происходить с меньшей скоростью, чем при лунных экспедициях, то толщина теплозащитного экрана ОЭ составляла от 8 до 43,4 мм (у штатных ОБК 8-63 мм).
В служебном отсеке размещались маршевый двигатель тягой 9300 кг и двигатели системы ориентации (16 ЖРД тягой по 45 кг), топливные баки, кислородно-водородные топливные элементы, баки с водородом и кислородом, другое оборудование СЖО, СТР, СЭП. Все двигатели «Аполлона» работали на топливной паре «Аэрозин-50» - азотный тетраксид (АТ). В двигательном отсеке были демонтированы два из четырех топливных баков маршевого двигателя и один из двух баллонов со сжатым гелием системы вытеснительной подачи топлива в этот ЖРД. Опять была установлена снятая для полетов к ОС «Скайлэб» направленная антенна высокого усиления (при полетах к Луне эта антенна использовалась для связи в дальнем космосе, в этом полете - для передачи информации на Землю через геостационарный связной ИСЗ ATS-6).
На ОБК были также установлены дополнительные нагреватели и теплоизоляция для обеспечения теплового режима при длительной ориентации комплекса «Аполлон»-«Союз» в положении, наиболее благоприятном для зарядки аккумуляторных батарей «Союза», связное оборудование метрового диапазона, работающего на частотах, принятых в СССР, оборудование для связи через спутник ATS-6, а также телевизионные камеры и записывающие устройства для регистрации совместных операций.
Перед входом в атмосферу служебный модуль отделялся, а ОЭ совершал управляемый вход в атмосферу с использованием аэродинамического качества, после чего производил посадку на воду с использованием трехкупольной парашютной системы.
Для совместного советско-американского полета был выделен ОБК CSM-111.
КСМ «Аполлона» имел обычный стыковочный узел со штырем, и переделка его под АПАС потребовала бы слишком много затрат и времени. Было решено создать специальный отсек, имеющий на одном своем конце пассивный стыковочный узел «конус» для стыковки с КСМ, а на другом - АПАС для стыковки с «Союзом». Стыковочный модуль (СМ) представлял собой цилиндр длиной 3,15 м с диаметром 1,4 м (максимальный диаметр по элементам оборудования 2,4 м, герметизированный объем - 3,65 куб. м). Внутри модуля располагались пульты управления наддувом, УКВ-радиостанция, работающая на частотах, принятых в СССР и оборудование для проведения совместных экспериментов, например, электропечь для выращивания кристаллов в эксперименте «Универсальная печь». Масса стыковочного модуля составила 2,012 тонны.
Снаружи стыковочного модуля были укреплены баллоны с кислородом и азотом, стыковочная мишень, УКВ-антенна, контейнер с аппаратурой для эксперимента «УФ-поглощение».
При старте стыковочный модуль находился внутри переходной фермы между второй ступенью РН «Сатурн-1Би» и КСМ «Аполлона». После выхода на орбиту КСМ «Аполлона» отходил от второй ступени РН, разворачивался на 180° и стыковался своим активным стыковочным узлом («штырь») со стыковочным модулем. После стыковки «Аполлон» «извлекал» стыковочный модуль из переходника и начинал выполнение маневров по сближению с «Союзом».
В обоих кораблях было установлено большое количество разъемов и креплений для светильников, телевизионной и кинофотоаппаратуры.
Масса корабля «Аполлон-ASTP» со стыковочным модулем составляла 14,737 т, длина - 14,2 м.
Для запуска ОБК «Аполлона» использовалась РН «Сатурн-1Би» (Saturn-1B).
Двухступенчатая РН «Сатурн-1Би» могла вывести на орбиту с высотой апогея 220 км и высотой перигея 185 км с наклонением 55° полезную нагрузку массой до 18 т.
Первая ступень РН - ракета S-1В - массой 455 т имела 8 ЖРД Н-1 (керосин жидкий кислород) тягой по 93 т.
Вторая ступень - ракета S-4B - массой 114,3 т имела 1 ЖРД J-2 (жидкий водород жидкий кислород) тягой 102 т.
В полезную нагрузку РН «Сатурн-1Би» по программе ЭПАС входили ОБК «Аполлона» (масса 12,73 т), стыковочный модуль (масса 2,01 т), переходник между кораблем и РН SLA (масса 2,09 т) и САС (масса 3 т).
Для запуска ОБК «Аполлон» по программе ЭПАС была выделена РН «Сатурн-1Би» № AS-210, в качестве резервной - РН № AS-211.
Для запуска РН «Сатурн-1Би» в шестидесятые годы на мысе Кеннеди (в настоящее время - мыс Канаверал) были созданы два стартовых комплекса №№ 34 и 37. В конце шестидесятых с целью снижения затрат эти комплексы были законсервированы, а запуски РН «Сатурн-1Би» по программам «Скайлэб» и ЭПАС было решено осуществлять со стартовой позиции Би комплекса № 39, предназначенного для запуска РН «Сатурн-5». Для того чтобы поднять РН и ОБК до уровня площадок обслуживания корабля «Аполлон» на башне обслуживания, РН «Сатурн-1Би» устанавливалась на подвижной стартовой платформе на ферменной конструкции высотой около 40 м. Были также модифицированы трубопроводы для подачи компонентов топлива и сжатого газа, а перед полетом по программе ЭПАС - система молниезащиты.
Корабль «Союз М» и стыковочный модуль «Аполлона» были оснащены новым андрогинно-периферийным агрегатом стыковки АПАС-75. Название его означало: андрогинный - т.е. способный к активным и пассивным действиям;
периферийный - т.е. со свободной центральной частью.
Концепцию АПАС предложило NASA еще на первой встрече советских и американских специалистов по космической технике в Москве в октябре 1970 года.
Стыковочный агрегат делился на две функционально независимых части, интегрированные в единую конструкцию: стыковочный механизм и механизмы стыковочного шпангоута.
Рабочим элементом - буфером - стыковочного механизма стало кольцо с тремя направляющими выступами, расположенных на шести подвижных штангах, и благодаря этому имевшее шесть степеней подвижности. При взаимодействии с аналогичным кольцом ответного агрегата кольцо перемещалось произвольно, обеспечивая сцепку при смещениях и перекосах по всем шести степеням свободы. Подвижные штанги играли роль амортизаторов, поглощавших энергию относительного движения.
При стыковке один из АПАС играл активную роль, второй - пассивную. Кольцо с направляющими выступами пассивного агрегата подтягивалось перед стыковкой к шпангоуту. Кольцо активного агрегата оставалось подвижным, а после стыковки подтягивалось до совмещения шпангоутов.
Кольцо с направляющими выступами движется в двух случаях - при амортизации под действием сил соударения и при стягивании при помощи привода. Поэтому амортизаторы и привод кинематически связаны между собой.
Для оптимизации условий стыковки, демпфирования, выравнивания и стягивания в советском АПАС была применена схема с двумя дифференциалами, тремя электромагнитными тормозами, шестью шарико-винтовыми преобразователями. При некотором усложнении механизма эта кинематическая схема дала следующие преимущества: при стягивании кольца отсутствуют силы, препятствующие движению, появилась возможность принудительного выравнивания и фиксации в выровненном положении кольца и т.д.
После сближения лепестки помогают кольцам совместиться. Три защелки на кольце активного агрегата захватывают три защелки на корпусе пассивного.
Механизм «гасит» удар при сближении кораблей, сцепляет их, выравнивает и стягивает вплоть до соприкосновения стыковочных шпангоутов, которые затем достаточно жестко и прочно соединяются между собой. В этот момент сжимаются пружинные толкатели, «запасая» энергию для расстыковки. После касания резиновых уплотнительных колец включаются замки стыковочного шпангоута. Уплотнение на торцах шпангоутов герметизирует стык.
За основу была принята конструкция шпангоута стыковочного узла комплекса «Союз»-«Салют». На шпангоуте расположены восемь защелок-замков (8 активных и 8 пассивных крюков). Все активные крюки, имевшие эксцентриковые механизмы, соединялись между собой и приводились в действие общим приводом с замкнутой тросовой связью. Привод служил для зацепления активных крюков с пассивными и для подтягивания, а так же для расстыковки.
Корабли, оснащенные стыковочным узлом «штырь»-«конус», могут состыковаться с космическим аппаратом, имеющим стыковочный агрегат противоположного типа. Причем корабли с «конусом» активную роль могут выполнять крайне ограниченно. (Конструкция советских стыковочных агрегатов соответствовала принципу «обратной симметрии», сформулированному В. Сыромятниковым: все соединяемые при стыковке элементы располагались попарно симметрично относительно общей оси: штырь - гнездо, вилка - розетка, выступ - впадина, стыковочные шпангоуты активного и пассивного узлов были совершенно одинаковы. Это позволяло путем перестановки крышек со стыковочными механизмами прямо на орбите менять «пол» стыковочного агрегата.)
Корабли, оснащенные АПАС, могут стыковаться с любым другим кораблем с АПАС. Таким образом, решается проблема спасения космических кораблей, терпящих бедствие на орбите.
АПАС-75 имел три «лепестка» трапецеидальной формы. Лепестки были установлены на выдвижном кольце. Если кольцо выдвинуто, агрегат активен, его амортизаторы гасят соударение, выравнивают корабли.
Если кольцо втянуто («пассивный» корабль), оно просто принимает кольцо активного корабля, которое тут же втягивается.
Стыковочные агрегаты разрабатывались каждой стороной самостоятельно по единой схеме сопряжений и согласованным требованиям.
Проект американского АПАС первоначально имел четыре лепестка на четырех парах штанг и диаметр переходного тоннеля 1 метр.
Наш проект предусматривал кольцо с тремя лепестками и три пары штанг, при этом сокращалось количество деталей, и упрощалась конструкция. Наши конструкторы предложили еще одну оригинальную деталь: дополнительные направляющие, которые можно было использовать при отказе стыковочного механизма. На этот случай предусматривался отстрел основного кольца с направляющими и АПАС превращался в пассивный периферийный агрегат, способный стыковаться с «Аполлоном».
В результате обсуждения было принято советское предложение по количеству лепестков (направляющих) и диаметру люка (увеличить диаметр переходного тоннеля на «Союзе» без кардинальной переделки было практически невозможно). В обмен на количество направляющих и наши крюки на обоих агрегатах были использованы американские защелки.
Конструкции агрегатов были разные, в них не было ни одной одинаковой детали (кроме крюков и защелок). Американская сторона применяла гидравлические демпферы гашения энергии соударения, причем независимые от механизма привода выдвижного кольца. ЦКБ ЭМ использовало механизмы электромеханического типа, которые последовательно выполняли функции привода и демпфера. Кроме того, на советском агрегате для аварийной расстыковки были применены пиропатроны.
В конце 1974 г. была выявлена серьезная проблема при испытании американского стыковочного агрегата: при подтягивании кольца АПАС к стыковочному шпангоуту в работе гидравлических амортизаторов возникали различные условия, что приводило к несоосности кольца и шпангоута, заеданию и невыполнению стыковки. Была в срочном порядке произведена доработка гнезд и штырей американского агрегата.
3. Экипажи для ЭПАС
В соответствии с планом запусков кораблей «Аполлон», составленным в конце 1971 г. (предусматривавшего запуски кораблей для высадки на Луну до «Аполлона-20»), для совместного полета предполагалось выделить экипаж в составе Т. СТАФФОРДА, Р. КРИППЕНА и В. БРАНДА. После отмены последних экспедиций на Луну произошли также изменения в «листе ожидания» американского отряда астронавтов.
Командиром основного экипажа корабля «Аполлон» для совместного полета был назначен ветеран американской космонавтики Томас СТАФФОРД. Он стал первым космонавтом, который совершил полет в космос в звании генерала. Пилотом командного модуля был назначен Вэнс БРАНД, а пилотом стыковочного модуля - Дональд СЛЕЙТОН. Для них это был первый космический полет. Но назвать их новичками - особенно Д. СЛЕЙТОНА - было нельзя. СЛЕЙТОН был выбран в составе первой «великолепной семерки» американских астронавтов. Он должен был пилотировать «Меркурий» в его втором орбитальном полете. Но незадолго до старта у астронавта были выявлены нарушения в сердечной деятельности. О полете пришлось забыть. СЛЕЙТОН остался в NASA и в 1971 г. занимал должность руководителя летных экипажей (примерно соответствует должности командира отряда космонавтов). В начале 1972 г. медики сняли претензии к здоровью Д. СЛЕЙТОНА, он был признан годным к полетам и включен в экипаж. В 1971 г., еще до назначения в экипаж, Д. СЛЕЙТОН самостоятельно начал изучение русского языка.
Вместо В. БРАНДА, задействованного в программе «Скайлэб» (командир дублирующего экипажа второй и третьей экспедиций, командир «Аполлона-спасателя»), в экипаж первоначально был включен Дж. СУИДЖЕРТ. Но изза «филателистического» скандала (экипаж «Аполлона-15», в которой входил СУИДЖЕРТ, произвел в космосе гашение неучтенных конвертов для своих весьма корыстных целей) астронавт был сначала выведен из отряда, а затем ушел из NASA.
В дублирующий экипаж были назначены Алан БИН, Рональд ЭВАНС, Джек ЛУСМА. Экипаж поддержки составили Кэрол (Кароль) БОБКО, Роберт КРИППЕН, Роберт ОВЕРМАЙЕР и Ричард ТРУЛИ. (Астронавты Р. КРИППЕН, К. БОБКО и У. ТОРНТОН начали изучение русского языка еще осенью 1972 г. во время проведения 56-суточного эксперимента по пребыванию в наземном аналоге бытового отсека станции «Скайлэб».)
В конце марта 1973 г. были сформированы и три советских экипажа для программы ЭПАС: Анатолий ФИЛИПЧЕНКО - Николай РУКАВИШНИКОВ, Юрий РОМАНЕНКО - Александр ИВАНЧЕНКОВ и Владимир ДЖАНИБЕКОВ - Борис АНДРЕЕВ.
В качестве экипажа поддержки готовились космонавты Георгий ШОНИН и Валерий ИЛЛАРИОНОВ.
После обнаружения неисправности на вновь запущенной орбитальной станции ДОС-3 («Космос-557») и отмены запусков к ней пилотируемых кораблей, в т.ч. запуска 14 мая 1973 г. «Союза-(12)» с Алексеем ЛЕОНОВЫМ и Валерием КУБАСОВЫМ, этот экипаж был сразу же переброшен на программу ЭПАС, где стал первым (основным) экипажем.
Экипаж А. ФИЛИПЧЕНКО - Н. РУКАВИШНИКОВА стал называться дублирующим экипажем, экипаж Ю. РОМАНЕНКО - А. ИВАНЧЕНКОВА - резервным, экипаж В. ДЖАНИБЕКОВА - Б. АНДРЕЕВА - экипажем поддержки.
Экипаж Г. ШОНИНА и В. ИЛЛАРИОНОВА продолжил участие в подготовке программы без конкретного назначения. Космонавты совместно с американскими специалистами отрабатывали полетную документацию.
4. Командно-измерительный комплекс
Одной из задач, решаемых в ходе реализации программы ЭПАС, было организация взаимодействия между службами управления полетами космических кораблей, как в ходе предстоящего полета, так и в случае возникновения аварийных ситуаций на орбите в будущем. Этой проблемой занимались рабочие группы управления полетом (РГ-0) и связи (РГ-4).
Для управления полетом США выделили 12 станций слежения, СССР - 7 наземных КИПОВ, измерительный пункт Байконура (ИП-1), два корабля ОМ КИК - «Космонавт Юрий ГАГАРИН» и «Академик Сергей КОРОЛЕВ» (фактически от советской стороны в управлении полетом принимали участие и другие наземные и плавучие пункты Командно-измерительного комплекса).
Советские наземные командно-измерительные пункты были дооснащены техническими средствами для автоматизированной передачи на борт «Союза» команд и уставок, разрабатываемых в ЦУПЕ, сбора и передачи в ЦУП полных потоков телеметрической информации, сбора и выдачи советскому и американскому ЦУПАМ телевизионной, в том числе цветной, информации.
Непосредственно организация управления полетом осуществлялась из двух Центров управления полетами (ЦУП): американского - в Хьюстоне и советского - в ЦНИИМАШ в г. Калининграде Московской области (в настоящее время - город Королев).
Своеобразной «изюминкой» в развитии Командно-измерительного комплекса для программы ЭПАС стало создание нового открытого (т.е. не засекреченного) Центра Управления Полетом.
Первым координационным центром стал большой зал в главном здании НИИ-4 (пос. Болшево). Он предназначался для сбора информации о полете первых советских ИСЗ и АМС. Вычислительная техника в первом ЦУПЕ была представлена трофейными счетными машинками фирмы «Рейнметалл», графоаналитическими планшетами, а также арифмометрами и логарифмическими линейками.
С 1960 года начал работу Вычислительный Центр, входивший в состав Государственного союзного НИИ № 88 (в настоящее время - ЦНИИМАШ), расположенном в г. Калининград Московской области (в настоящее время - г. Королев).
В оснащение Баллистического Центра - основной части ВЦ - уже входила одна из первых советских ЭВМ. В здании ВЦ был создан специальный «зал отображения», оснащенный большими экранами и табло, на которых на фоне карты СССР или мира отслеживались местоположения космических объектов на изображениях проекций их траекторий на земную поверхность (центральные экраны размером 2 х 4 м) с сопутствующей цифровой информацией о параметрах орбиты и основных данных о полете (боковые экраны).
В полном объеме «зал отображения» начал свою работу в 1964 году.
На всех этапах летно-конструкторских испытаний космических кораблей, автоматических межпланетных станций и других космических аппаратов в ВЦ обязательно присутствовало руководство ракетной отрасли, а также высокие должностные лица, вплоть до секретаря ЦК КПСС по оборонной промышленности Д.Ф. УСТИНОВА.
Параллельно существовал и развивался Центр Управления при КИП-16 (г. Евпатория). (Размещение ЦУПА в Евпатории во многом было обусловлено тем фактом, что тогдашний Первый секретарь ЦК КПСС Н.С. ХРУЩЕВ любил отдыхать в Крыму, рядом с Евпаторией, а также любил… вести телефонные разговоры с космонавтами, находящимися в полете.)
Вся работа в этих Центрах Управления проводилась в режиме строгой секретности, журналисты в «зал отображения» во время проведения реальной работы не допускались и могли рассчитывать только на беседы со специалистами во вспомогательных помещениях. Изредка в «зале отображения» проводилось «постановочное» фотографирование.
В 1965 году на базе ВЦ НИИ-88 было решено создать Координационно-Вычислительный Центр с размещением в нем служб Главных Конструкторов по обработке и анализу телеметрической информации, групп управления, представителей смежных организаций, прессы и руководства.
Этот КВЦ и стал основой для будущего Центра Управления Полетами, который сейчас, в эпоху МКС, называется сокращенно ЦУП-М.
Центр Управления Полетами должен был обеспечивать в рамках контура управления космическими объектами: - прием с командно-измерительных пунктов (включая корабельных) телеметрической, траекторной информации и передачу управляющих команд через них на космический аппарат;
- обработку и сокращенных и полных потоков информации в темпе поступления (в реальном времени), а также ее автоматизированный анализ;
- отображение всей использующей в КВЦ информации на всех рабочих местах операторов и на больших экранах залов управления в реальном времени;
- разработку алгоритмов и программного обеспечения для решения этих задач;
- информирование руководства и общественности о состоянии и успехах в космической деятельности.
Идея построения зала управления и отображения базировалась на сочетании зала с рядами рабочих мест операторов и больших экранов. Затем эта идея была дополнена проектированием двухуровневого зала: ряды рабочих мест операторов (РМ
Список литературы
Ю. КАРАШ «Тайны лунной гонки». Москва, ОЛМА-ПРЕССИНВЕСТ, 2001
В. СЫРОМЯТНИКОВ «100 рассказов о стыковке. Часть 1. 20 лет назад», Москва, «Логос», 2003
3. «Космонавтика. Энциклопедия», Москва, «Советская Энциклопедия», 1985
9. «Советские и российские космонавты. 1960 - 2000. - Москва, «Новости космонавтики», 2001
10. «Эстафета космических подвигов». - Москва, «Известия», 1981
11. «История Командно-измерительного комплекса управления космическими аппаратами от истоков до Главного испытательного центра имени Г.С. ТИТОВА». - Москва, «Контакт-РЛ», 2006
12. В. САМСОНОВ «Российский Центр Управления Полетами: некоторые аспекты создания». - «Космонавтика и ракетостроение», № 1 2005
13. О. ВЛАСЕНКО «Книга памяти. 1945 - 1990. Очерки по технической истории боевых ракетных комплексов и других видов вооружения и военной техники, а также космических программ, в которых участвовали ЦКБ и завод «Арсенал»». - Киев, 2000
14. «Рукопожатие в космосе» Специальный выпуск. - Москва, «Известия», 1975.
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
