Первая стыковка двух. От «Иглы» к «Курсу»: поколения СВИ

Оригинал взят у mikhaelkatz в Первая космическая стыковка
16 января 1969 года на околоземной орбите произошла стыковка двух советских космических кораблей «Союз-4» и «Союз-5». В сообщении ТАСС было объявлено, что впервые на орбите создана экспериментальная космическая станция с четырьмя космонавтами на борту. Впоследствии этот полёт в истории отечественной космонавтики стал рассматриваться как этап на пути к созданию долговременных орбитальных станций типа «Салют», «Мир» и МКС.

На самом деле история полёта «Союза-4» и «Союза-5» куда более драматична и связана с советской программой пилотируемых полётов на Луну, а также, как это ни удивительно, с историей покушения на главу советского государства.

Всем теперь известный космический корабль «Союз» изначально задумывался не просто как надёжная транспортная «лошадка» для полётов на околоземную орбиту, но и как корабль, на котором советские космонавты должны были отправиться на Луну.

«Битва за Луну» между СССР и США развернулась ожесточённая. Американцы, проигравшие к этому моменту в космосе всё, что только можно проиграть, бросили на «лунную программу» невероятные силы и средства, каких Советский Союз выделить не мог. Поэтому советская программа шла в условиях страшного дефицита времени и средств.

Строительство и испытания «Союза» шли в спешке. К чисто техническим проблемам добавилась смерть в январе 1966 года главного конструктора Сергея Павловича Королёва, являвшегося идеологом и настоящим «мотором» советской космической программы. Это утрата была поистине невосполнимой.

Программа полёта к Луне предусматривала стыковку двух космических кораблей «Союз», и эту операцию предстояло изначально провести на околоземной орбите в экспериментальном режиме.

После стыковки два космонавта должны были перейти из одного корабля в другой в открытом космосе (возможность перехода через стыковочный узел тогда не была разработана) и вернуться на Землю на другом корабле.

«Гонка за Луну» заставляла отказываться от традиционных испытаний в автоматическом режиме, поэтому было принято решение, что полёт «Союза-1» станет не просто первым пилотируемым полётом корабля новой конструкции, но и первым, в котором будет проведена стыковка в открытом космосе.

По плану полёта, сначала на орбиту должен был подняться «Союз-1», пилотируемый космонавтом Владимиром Комаровым, затем к нему присоединился бы «Союз-2» с экипажем в составе Валерия Быковского,Алексея Елисеева и Евгения Хрунова. После стыковки на орбите Елисеев и Хрунов должны были перейти на «Союз-1» к Комарову и приземлиться вместе с ним. После успешного осуществления этого полёта планировалось начать непосредственную подготовку к полёту на Луну.

Спешка была такой, что процесс стыковки в космосе не был даже предварительно отработан на автоматических аппаратах — всё предстояло делать сходу.

«Союз-1» с Владимиром Комаровым стартовал 23 апреля 1967 года, а через сутки должен был стартовать «Союз-2». Однако у корабля Комарова обнаружилась целая серия отказов и неполадок, в частности, не раскрылась одна из солнечных батарей. Возникла даже опасность, что космонавт навсегда останется на орбите.

Полёт «Союза-2» отменили, а Комарову дали команду на спуск с орбиты. Хотя в этих условиях данная задача была непростой, космонавт с ней справился. Однако на спуске обнаружился отказ парашютной системы, в результате чего основной парашют не сработал вовсе, а резервный закрутился и не обеспечил снижения с допустимой скоростью. В результате спускаемый аппарат «Союза-1» врезался в Землю и загорелся. Космонавт Владимир Михайлович Комаров погиб.

Гибель космонавта, ставшая первой в истории отечественной космонавтики, стала серьёзным ударом по советской программе освоения космоса в целом и по «лунной программе» в частности.

Пришлось вновь заняться выявлением и устранением недостатков, провести серию новых испытаний. «Союзы» ещё шесть раз запускались в беспилотном режиме, затем два из них под именами «Космос-186» и «Космос-188» осуществили успешную автоматическую стыковку.

26 октября 1968 года, спустя полтора года после трагедии, в космос отправился «Союз-3» с Георгием Береговым. Космонавту предстояло осуществить стыковку с «Союзом-2», который летал в автоматическом режиме.

Георгий Тимофеевич Береговой — уникальная личность. Он единственный из космонавтов, кто в первый раз стал Героем Советского Союза ещё во время Великой Отечественной войны. Лётчик-штурмовик, он в годы войны совершил 186 боевых вылетов, был трижды сбит, но каждый раз возвращался в строй. После войны он работал лётчиком-испытателем, а потом был зачислен в отряд космонавтов, где оказался самым старшим.

Но весь опыт и хладнокровие Берегового не помогли совершить ему стыковку с «Союзом-2», и фактически полёт «Союза-3» завершился неудачей, о чём, правда, советские СМИ предпочитали не сообщать. Тем не менее успешное возвращение Берегового на землю несколько реабилитировало сам корабль «Союз», доказав его надёжность. Георгий Береговой стал дважды Героем Советского Союза.

Несмотря на то, что «Союз-2» и «Союз-3» не состыковались, руководство приняло решение в полёте кораблей «Союз-4» и «Союз-5» осуществить ту программу, которую планировали ещё на трагически завершившийся полёт Владимира Комарова. Другого выхода не оставалось — шансов опередить американцев на Луне было всё меньше.

15 января 1969 года на орбиту успешно вышел «Союз-4», пилотируемый Владимиром Шаталовым, а вслед за ним стартовал «Союз-5» с экипажем в составе Бориса Волынова и всё тех же Алексея Елисеева и Евгения Хрунова. Корабли встретились на орбите около восьми утра 16 января. До расстояния 100 метров между ними их вела автоматика, а завершали стыковку уже командиры — Волынов и Шаталов. Именно Шаталов, когда корабли состыковались, не удержался от возгласа восторга: «Есть рукопожатие!»

После того как «Союзы» состыковались, пришло время выполнить вторую главную задачу полета: отработку перехода космонавтов из корабля на корабль через открытый космос. У Елисеева и Хрунова, которым Волынов помог надеть скафандры и оставил в орбитальном отсеке, задраив за собой люк пилотируемого, переход занял 37 минут. За это время оба вышли из «Союза-5», перебирая руками по поручню (наступать на обшивку, покрытую датчиками, было невозможно), добрались до «Союза-4» и вошли в его орбитальный отсек, где их после герметизации и уравнивания давления встретил Шаталов. Кстати, последние минуты перед выходом космонавтов командир «Союза-5» колебался, давать ли им «добро» на выход: медицинская телеметрия обоих показывала, что от волнения у них зашкаливают давление и пульс, однако это быстро прошло.

Владимир Шаталов показывает на макетах этапы стыковки «Союза-4» и «Союза-5»

Процесс перехода из одного пристыкованного корабля в другой в прямом эфире наблюдали тысячи советских телезрителей: он транслировался по центральному каналу. И все телезрители могли наблюдать за тем, как Хрунов, едва выйдя из люка, вдруг замер и перестал двигаться. Оказалось, что у космонавта не работала система вентиляции и охлаждения, и понадобилось несколько минут, чтобы разобраться: причиной неполадки был всего лишь невключенный тумблер. В итоге Елисеев и Хрунов благополучно перешли на борт «Союза-4», доставив Шаталову… свежие газеты, которые вышли уже после того, как он поднялся на орбиту.

Космонавт А. С. Елисеев в открытом космосе

Спустя четыре с половиной часа корабли расстыковались, и «Союз-4» с Шаталовым, Елисеевым и Хруновым 17 января благополучно сел в 40 километрах от Караганды.

До встречи на Земле. Космический корабль «Союз-5» после расстыковки

А вот Борису Волынову на «Союзе-5» пришлось значительно хуже. Когда он пошёл на посадку 18 января, у его корабля не отделился приборный отсек. Спуск пошёл по баллистической траектории с запредельными перегрузками. Кроме того, корабль с чудовищной скоростью вращался вокруг своей оси, что создавало риск того, что парашют закрутится и Волынов разделит печальную участь Комарова Тогда, в те роковые секунды, космонавт думал, что не выживет. Он сам участвовал в расследовании гибели Владимира Комарова, подробно изучил причины трагедии. И когда с огромной скоростью падал из космоса, понимал - впереди верная смерть. Он спасал бортовой журнал и записывал на магнитофон, что с ним происходит, надеясь, что информация уцелеет и поможет в расследовании катастрофы. К счастью, катастрофы не произошло, зато случилась другая беда — не сработали двигатели мягкой посадки. В результате спускаемый аппарат «Союза-5» сел настолько жёстко, что космонавт получил несколько тяжёлых травм, включая такую экзотическую для обычных людей, как «перелом корней зубов верхней челюсти». Тем не менее мужественный Волынов через несколько часов после посадки участвовал в традиционном рапорте космонавтов руководству страны, а затем продолжил службу в отряде космонавтов, совершив ещё один космический полёт на «Союзе-21».

Руководство советской космической программы выдохнуло: всё хорошо, что хорошо кончается. И напрасно, поскольку космический триллер в этот момент плавно перетёк в политический. По традиции того времени, каждый успешный полёт космонавтов завершался их проездом по Москве и торжественным заседанием в Кремле.

Кремлевский Дворец Съездов. Прием в честь экипажей космических кораблей «Союз-4» и «Союз-5». Генеральный секретарь ЦК КПСС Леонид Брежнев, Владимир Шаталов, Борис Волынов, Константин Феоктистов, Евгений Хрунов, Борис Егоров, Андриян Николаев, Алексей Елисеев, Павел Попович. 22 января 1969

22 января 1969 года экипажи «Союза-4» и «Союза-5», другие советские космонавты, высшие лица государства проследовали по столице, приветствуя восторженных москвичей. Советское ТВ вело прямой репортаж этих событий, который прервался на въезде космонавтов в Кремль. Трансляция возобновилась спустя некоторое время уже в Кремлёвском Дворце Съездов, причём многие зрители обратили внимание, что лица у космонавтов какие-то растерянные.

Владимир Шаталов, Валентина Терешкова, Борис Волынов

Дело в том, что традицию встречи космонавтов решил использовать младший лейтенант Советской Армии Виктор Ильин, намеревавшийся… убить главу государства Леонида Брежнева. Ильин, успешно совмещавший оппозиционные советской власти взгляды с явными проблемами с психикой (офицер неоднократно одобрительно высказывался о Ли Харви Освальде, застрелившем президента США Джона Кеннеди), похитил два пистолета из своей воинской части и отправился в Кремль убивать Брежнева во время встречи космонавтов.

Для маскировки он похитил у жившего в Москве дяди-милиционера милицейский плащ и фуражку. Ильину повезло в том, что, встав в оцепление у Боровицких ворот Кремля, рядом с Оружейной палатой, он удачно попал на стык между двумя милицейскими взводами, так что каждый из милиционеров-соседей посчитал чужака бойцом другого подразделения.

Ильин знал, что Брежнев обычно ездит во второй машине кортежа. Однако на сей раз этот порядок был изменён. Возможно, так получилось случайно, а вернее, информация о замыслах Ильина, которого к этому времени уже искали, стала известна охранникам Брежнева, и они решили подстраховаться. Когда вторая машина кортежа с космонавтами поравнялась с Ильиным, он открыл по ней шквальный огонь из двух пистолетов. Террорист был уверен, что всё делает правильно, так как увидел… Брежнева, сидящего рядом с водителем.

На самом деле это был не Брежнев, а космонавт Георгий Береговой, который имел некоторое внешнее сходство с лидером страны. В машине, кроме водителя и Берегового, находились космонавты Алексей Леонов, Валентина Терешкова и Андриян Николаев. За шесть секунд Ильин выпустил 11 пуль, после чего его скрутили. Космонавтов спасла реакция — они успели пригнуться. Кроме того, кортеж прикрыл собой один из мотоциклистов кортежа сопровождения, получивший ранение.

Несмотря на реакцию, герои космоса всё же пострадали — Береговому поранило лицо осколками стекла, а Николаеву пуля поранила спину. Андриян Николаев проявил в этой ситуации большое мужество — он сумел перехватить управление и остановить машину после того, как был тяжело ранен водитель Илья Жарков. Именно Жарков стал единственной жертвой террориста — на следующий день он скончался в больнице.

Информацию о теракте в Кремле строго засекретили, хотя она всё равно просочилась в народ на уровне слухов. Что касается самого Ильина, то он был признан невменяемым и следующие 20 лет провёл в психиатрических больницах Казани и Ленинграда, а в 1990 году был освобождён и со статусом инвалида поселился в городе на Неве.

Хотя успешная стыковка «Союза-4» и «Союза-5» формально открывала советским космонавтам путь на Луну, этот полёт не был осуществлён. Хотя до самого старта «Аполлона-11» 16 июля 1969 года американцы с напряжением ожидали, не опередят ли их русские вновь в самый последний момент. И не без оснований — дело в том, что советские космонавты, готовившиеся по лунной программе, обращались к руководству с заявлениями о готовности совершить полёт, несмотря на риск для жизни и даже без гарантии возвращения на Землю.

Несмотря на это, советское руководство решило не рисковать людьми, осуществляя откровенно «сырой» и недоработанный проект. Гибель Комарова отрезвила многих, и губить космонавтов ради «лунного приоритета» больше не стали. Для того чтобы сделать хорошую мину при плохой игре, была запущена легенда под кодовым названием «Не очень-то и хотелось». Согласно ей, Советский Союз вовсе не собирался отправлять на Луну космонавтов, отдав предпочтение исследованию спутника Земли при помощи автоматических станций. И надо сказать, что со станциями и луноходами у СССР действительно получилось гораздо лучше. Но это уже немного другая история.

Основные вехи пилотируемой космонавтики

Начало эпохи пилотируемой космонавтики

День 12 апреля 1961 года стал точкой отсчета эпохи пилотируемых космических полетов. За 50 космических лет пилотируемая космонавтика прошла гигантский путь от первого полета Юрия Алексеевича Гагарина, протяженностью всего 108 минут до полетов экипажей на Международной космической станции (МКС), находящейся более 10 лет практически в непрерывном пилотируемом режиме.

В течение 1957— 1961 годов были проведены космические запуски автоматических аппаратов для изучения Земли и околоземного космического пространства, Луны и дальнего космоса. В начале 60-х годов отечественными специалистами под руководством Главного конструктора ОКБ-1 Сергея Павловича Королёва было завершено решение сложнейшей задачи - создание первого в мире пилотируемого космического корабля «Восток».

Выполнение программы «Восток»

В полетах «Востоков» исследовалось воздействие на организм космонавтов перегрузок и невесомости, влияние длительного пребывания в кабине ограниченного объема. Первый «Восток», пилотируемый Юрием Алексеевичем Гагариным, совершил только 1 оборот вокруг Земли. В том же году Герман Степанович Титов провел в космосе целые сутки и доказал, что человек в невесомости может жить и работать. Титов первым из космонавтов сделал фотоснимки Земли, он стал первым космическим фотографом.

Полёт корабля «Восток-5» с космонавтом Валерием Федоровичем Быковским продолжался уже около 5 суток.

На корабле «Восток-6» 16 июня 1963 года полет в космос выполнила первая в мире женщина-космонавт Валентина Владимировна Терешкова.

Первый «выход» человека в открытый космос

«Восход» - первый в мире многоместный пилотируемый космический корабль. Из корабля «Восход-2» 18 марта 1965 года Алексей Архипович Леонов совершил первый в мире выход в открытый космос продолжительностью 12 минут 9 секунд. Теперь внекорабельная деятельность космонавтов стала неотъемлемой частью почти всех космических полетов.

Первая стыковка в космосе двух пилотируемых кораблей

16 января 1969 года - первая стыковка на орбите (в ручном режиме) двух пилотируемых кораблей. Выполнен переход двух космонавтов - Алексея Станиславовича Елисеева и Евгения Васильевича Хрунова через открытый космос из «Союза-5» в «Союз-4».

Первые люди на Луне

Июль 1969 года - полет «Аполлона-11». В ходе полёта 16—24 июля 1969 года люди впервые в истории совершили посадку на поверхность другого небесного тела — Луны. 20 июля 1969 года, в 20:17:39 UTC командир экипажа Нил Армстронг и пилот Эдвин Олдрин посадили лунный модуль корабля в юго-западном районе Моря Спокойствия. Они оставались на поверхности Луны в течение 21 часа 36 минут и 21 секунды. Всё это время пилот командного модуля Майкл Коллинз ожидал их на окололунной орбите. Астронавты совершили один выход на лунную поверхность, который продолжался 2 часа 31 минуту 40 секунд. Первым человеком, ступившим на Луну, стал Нил Армстронг. Это произошло 21 июля, в 02:56:15 UTC. Через 15 минут к нему присоединился Олдрин.

Первая экспедиция на долговременную орбитальную станцию

Новый этап орбитальных полетов начался в июне 1971 года полетом «Союза-11» (Георгий Тимофеевич Добровольский, Виктор Иванович Пацаев, Владислав Николаевич Волков—на фото слева направо) и экспедицией на первую долговременную орбитальную станцию «Салют». На орбите космонавты в течение 22 суток впервые отработали цикл полетных операций, ставших впоследствии типовыми для длительных экспедиций на космических станциях.

Первая международная экспериментальная программа «Аполлон-Союз»

Особое место в пилотируемой космонавтике занимает проходивший с 15 по 25 июля 1975 г. полет в рамках «Экспериментальной программы «Аполлон-Союз». 17 июля в 19 часов 12 минут была совершена стыковка «Союза» и «Аполлона»; 19 июля была проведена расстыковка кораблей, после чего, через два витка «Союза», совершена повторная стыковка кораблей, ещё через два витка корабли окончательно расстыковались. Это был первый опыт проведения совместной космической деятельности представителей разных стран - СССР и США, положивший начало международному сотрудничеству в космосе - проектам «Интеркосмос», «Мир-НАСА», «Мир-Шаттл», МКС.

Многоразовые транспортные космические системы программы «СпейсШаттл» и «Буран»

В начале 70-х годов в обеих «космических державах» - СССР и США - были развернуты работы по созданию многоразовых транспортных космических систем по программам «Спейс шаттл» и «Энергия-Буран».

Многоразовые ТКС располагали возможностями, недоступными для одноразовых ПКА:

• доставка крупногабаритных объектов (в грузовом отсеке) на орбитальные станции;
• выведение на орбиту, снятие с орбиты искусственных спутников Земли;
• техническое обслуживание и ремонт спутников в космосе;
• инспекция космических объектов на орбите;
• повторное использование многоразовых элементов транспортной космической системы.

Свой первый и единственный космический полёт «Буран» совершил 15 ноября 1988 года. Космический корабль был запущен с космодрома Байконур при помощи ракеты-носителя «Энергия». Продолжительность полёта составила 205 минут, корабль совершил два витка вокруг Земли, после чего произвёл посадку на аэродроме «Юбилейный» на Байконуре. Полёт прошёл без экипажа в автоматическом режиме с использованием бортового компьютера и бортового программного обеспечения, в отличие от шаттла, который традиционно совершает последнюю стадию посадки на ручном управлении (вход в атмосферу и торможение до скорости звука в обоих случаях полностью компьютеризованы). Данный факт — полёт космического аппарата в космос и спуск его на Землю в автоматическом режиме под управлением бортового компьютера — вошёл в книгу рекордов Гиннеса.

За 30 лет пятью кораблями «Спейс шаттл» было выполнено 133 полета. К марту 2011 года больше всего полётов—39— совершил шаттл «Дискавери». Всего с 1975 по 1991 год было построено шесть шаттлов: «Энтерпрайз» (не летал в космос), «Колумбия» (сгорел при посадке в 2003), «Челленджер» (взорвался во время запуска в 1986), «Дискавери», «Атлантис» и «Индевор».

Орбитальные станции

В период с 1971 по 1997 год, нашей страной было выведено на орбиту восемь пилотируемых космических станций. Эксплуатация первых космических станций по программе «Салют» позволила получить опыт в разработке сложных орбитальных пилотируемых комплексов, обеспечивающих долговременную жизнедеятельность человека в космосе. На борту «Салютов» в общей сложности работали 34 экипажа.

Американским аэрокосмическим агентством была выполнена интересная программа полетов на «Скайлэб», (англ. Skylab, сокращенное от sky laboratory — небесная лаборатория), американская космическая обитаемая орбитальная станция. Выведена на околоземную орбиту 14 мая 1973. На «Скайлэб» работали три экспедиции космонавтов, доставлявшиеся космическими кораблями "Аполлон".

Ч. Конрад, Дж. Кервин, П. Вейц с 25 мая по 22 июня 1973; А. Вин, О. Гэрриот, Дж. Лусма с 28 июля по 26 сентября 1973; Дж. Карр, У. Поуг, Э. Гибсон с 16 ноября 1973 по 8 февраля 1974. Основные задачи всех трёх экспедиций — медико-биологические исследования, направленные на изучение процесса адаптации человека к условиям длительного космического полёта и последующей реадаптации к земному тяготению; наблюдения Солнца; изучение природных ресурсов Земли, технические эксперименты.

Орбитальный комплекс (ОК) «Мир» стал международным многоцелевым комплексом, на котором была осуществлена практическая отработка целевого применения будущих пилотируемых космических комплексов, выполнена обширная программа научных исследований. На борту ОК «Мир» работало 28 основных экспедиций,
9 экспедиций посещения, выполнено 79 выходов в открытый космос и проведено более 23000 сеансов научных исследований и экспериментов. На «Мире» работали 71 человек из 12 стран. Выполнено 27 международных научных программ. Космонавтом Валерием Поляковым в 1994-1995 годах был выполнен полет, равный по длительности полету на Марс и обратно. Он продолжался 438 суток. В течение 15-летнего полёта комплекса был приобретён опыт устранения нештатных ситуаций различной значимости и отклонений от нормы, возникавших по различным причинам.

Международная космическая станция - это проект, в котором участвуют шестнадцать стран. Она вобрала в себя опыт и технологии всех предшествующих ей программ развития пилотируемой космонавтики. Вклад России в создание и обеспечение эксплуатации МКС весьма значителен. К началу работ на МКС в 1993 году Россия уже имела 25-летний опыт эксплуатации орбитальных станций и соответственно развитую наземную инфраструктуру.

Использование орбитальной станции в пилотируемом режиме (в % к общему времени полета).

В соответствии с «Долгосрочной программой научно-прикладных исследований и экспериментов, планируемых на российском сегменте МКС» на борту станции выполняются 276 космических экспериментов. Они сгруппированы в тематические разделы по десяти направлениям научно-технических исследований. Программа дает представление о целях, задачах и ожидаемых результатах исследований и является основанием для разработки планов ее реализации в зависимости от имеющихся ресурсов и готовности аппаратуры и документации.

На начало февраля 2017 года на РС МКС выполняются следующие научные исследования и эксперименты:

Космические исследования расширяют и углубляют знания о нашей планете, окружающем мире, закладывают основы для решения фундаментальных научных и социально-экономических проблем. Объем проводимых исследований на РС МКС неуклонно растёт, что связано с увеличением числа российских космонавтов на борту МКС до трёх человек.

В декабре 2017 года планируется дооснащение станции российским многоцелевым лабораторным модулем (МЛМ), позволяющим существенно увеличить российскую программу научных исследований за счет доставки на МКС целого комплекса новой научной аппаратуры. Кроме того, вместе с МЛМ планируется доставка европейского манипулятора ERA для обеспечения внекорабельной деятельности экипажей МКС. В дальнейшем предполагается доставить на РС МКС узловой модуль и два научно-энергетических модуля.

Космический туризм

В ряде стран уже разворачивается целая индустрия по обеспечению полетов в космос обычных граждан, не имеющих профессиональной квалификации космонавта. Частный космос может не только приносить прибыль владельцам соответствующих средств, но, как и традиционный, государственный ведет к созданию новых технологий, а, значит, к расширению возможностей общества.

К полету на РС МКС прошли подготовку 20 космических туристов, 10 из них совершили космический полет:

На этой неделе отмечается пускай и не самый громкий, но достаточно важный космический юбилей. 50 лет назад, 16 марта 1966 года космический корабль «Джемини-8» под управлением Нила Армстронга и Дэвида Скотта, совершил первую в истории космическую стыковку. Его целью стала ступень-мишень Аджена-VIII.

Как и в с случае с многими другими «первыми в космосе», миссия пошла совсем не по плану и чуть не закончилась трагедией. Хотя начиналось все хорошо. Через четыре часа после старта система сближения «Джемини-8» нащупала цель, находившуюся на расстоянии 332 километров. Астронавты смогли визуально идентифицировать Аджену, когда расстояние до нее уменьшилось до 140 километров.

После сближения со ступенью и получасового визуального осмотра, началась сама стыковка. Процедура прошла в штатном режиме. Вскоре после этого «Аджена» получила команду развернуться на 90 градусов. Тут то и пошли проблемы — связка из ступени и корабля начала вращаться. Экипаж использовал двигатели системы орбитальной ориентации, чтобы остановить вращение. Однако по завершении маневра оно снова возобновилось. Ситуацию осложняло то, что в этот момент корабль находился за пределами зоны, где могла поддерживаться радиосвязь с ЦУПом

Астронавты приступили к выполнению инструкции, предписывавшей в случае возникновения каких-либо проблем немедленно отстыковаться от ступени. Но это только ухудшило ситуацию — скорость вращения увеличилась, достигнув одного оборота в секунду. У экипажа начало мутнеть в глазах, перегрузка достигла 3.5 g, и все могло закончиться очень плохо. В этой ситуации Армстронг принял верное решение отключить двигатели системы орбитальной ориентации и стабилизировать корабль, использую двигатель, предназначавшийся для посадки. Ему удалось остановить вращение, использовав 75% имевшегося топлива.

Разумеется, после всего случившегося о продолжении полета не могло идти и речи. Спустя виток «Джемини-8» вошел в атмосферу и приводнился в Тихом океане. Во время последующего расследования инженеры пришло к выводу, что наиболее вероятной причиной произошедшего стало короткое замыкание, из-за которого один из двигателей орбитальной ориентации «Джемини-8» самопроизвольно заработал, раскрутив корабль.

Известно, что Нил Армстронг был удручен результатами полета — пускай стыковку и удалось осуществить, но большая часть целей миссий не была выполнена. Но в то же время хладнокровие, проявленное им при спасении корабля, в дальнейшем сослужило ему добрую службу. Многие считают, что инцидент с «Джемини-8» повлиял на решение назначить Армстронга командиром «Аполлоном-11».

Раньше стыковку пытались осуществлять через сутки после старта, но потом обнаружили, что именно в это время у космонавта пик расстройства вестибулярного аппарата - даже если космическая болезнь движения проявляется в слабой форме, все равно координация некоторое время оставляет желать лучшего. Поэтому решили дать возможность экипажу некоторое время адаптироваться к невесомости и стыковку проводить через двое суток Хотя адаптация вестибулярного аппарата в это время еще продолжается, но космонавты более готовы к проведению ответственной операции.

Стыковка, то есть «встреча» космических аппаратов на орбите, когда-то была настоящим чудом. Если говорить простым языком, стыковка - это присоединение двух или нескольких космических аппаратов герметично друг к другу, включая электрические и гидравлические разъемы, и объединение их объемов путем открытия люков. Чтобы осуществить стыковку на орбите, нужно сначала приблизиться к космическому аппарату, с которым необходимо стыковаться. А для этого требуется владение космической навигацией и системой сближения, которая помогала бы двум космическим кораблям найти друг друга в космосе.

Первая автоматическая стыковка на орбите была выполнена космическими аппаратами «Космос-186» и «Космос-188» 30 октября 1967 года. Правда, полной стыковки тогда не получилось - корабли выполнили лишь жесткий механический захват, но и это было уже большим достижением.

Первая успешная стыковка пилотируемых космических кораблей состоялась 16 января 1969 года. Это были корабли «Союз-4» и «Союз-5», в состав экипажей которых входили Владимир Александрович Шаталов, Борис Валентинович Волынов, Алексей Станиславович Елисеев и Евгений Васильевич Хрунов. При этом Хрунов и Елисеев осуществили переход из корабля в корабль через открытый космос. Так фактически была создана на короткое время (четыре с половиной часа) первая в мире космическая станция.

Без стыковки не обходится ни один современный полет в космос. Разработанная в СССР система стыковки оказалась настолько хороша, что американцы установили ее и на своих космических кораблях - «шаттлах», и на модулях космической станции.

Благодаря стыковке корабль доставляет на станцию космонавтов, припасы еды, контейнеры с топливом и другие материалы. Без стыковки не обойтись при подготовке к межпланетным полетам, когда идут сборка космических кораблей на орбите, заправка их топливом и доставка экипажа.

Готовятся к стыковке заранее. В ЦУПе планируются точное время старта корабля, высота и другие параметры орбиты станции, с которой предстоит совершить стыковку. После выведения корабля на орбиту он, как машина, которая перестраивается из одной полосы в другую, выходит на орбиту ожидания. Для этого он сделал - мы помним - два маневра. На вторые сутки, за два витка до встречи, ЦУП вводит в память бортового компьютера корабля информацию о параметрах двух орбит: корабля и станции. При помощи этой информации компьютер определяет путь, по которому корабль будет приближаться к станции - он называется траекторией сближения.

На тридцать втором витке система управления космического корабля приступает к выполнению процесса автономного автоматического сближения. Алгоритмы бортового компьютера корабля «Союз ТМ» самостоятельно рассчитывают необходимые импульсы для выполнения процесса сближения по оптимальным траекториям и для их осуществления выдают необходимые команды в бортовые системы.

Космонавты в корабле надевают скафандры, потому что вероятны нештатные ситуации, в которых произойдет разгерметизация или потребуется срочный спуск. Для иллюстрации расскажем про один случай, который произошел в симметричной ситуации на расстыковке 14 января 1994 года. Рассказывает космонавт Александр Александрович Серебров:

«Расстыковку мы проводили на дневной части витка. Перед спуском мы с Василием Васильевичем Циблиевым обнаружили, что лампа освещения в спускаемом аппарате не светит. Правый иллюминатор у нас был полностью закрыт возвращаемым грузом, а с левого я снял шторку, чтобы посветлее было, коль уж лампа не горит Однако теперь яркое солнце засвечивало Василию приборную доску, поэтому контролировать показания люминесцентных (светящихся) приборов ему было очень сложно. У нас была задача после расстыковки сфотографировать и отснять на видео и фото стыковочный узел для предстоящей стыковки американского „Шаттла“. Для этого я перешел в бытовой отсек И тут новое дело: корабль почему-то не слушался Василия, и нас несло на солнечную батарею станции, в район стыковочных узлов. Мы набирали скорость, сближаясь с „Миром“. Виктор Михайлович Афанасьев, командир сменившего нас экипажа, отдал команду „Всем в корабль!“, когда увидел, что мы летим прямо на них, и правильно - сейчас как разнесет станцию, надо и им срочно на спуск! Да и я думаю: „Кранты!“ У бытового отсека стенки тонкие, хрупкие, и при столкновении он обязательно треснет. Воздух выйдет минуты за две. Понял, что через виток меня вместе с бытовым отсеком отстрелят, а спускаемый аппарат перейдет в баллистический спуск Это все я просчитал мгновенно, да, собственно, и оставались какие-то секунды. Но за метр до станции скорость погасла. Алюминиевая антенна сдемпфировала. Затем последовал удар по солнечной батарее и - страшный грохот! Неужели сорвали у станции батарею? На Земле убьют ведь! Посмотрел - батарея на месте. Стало легче. Станция от удара потеряла ориентацию, потому что гиродины (силовые гироскопы) стали тормозиться. И так удачно получилось, что она повернулась к нам нужным стыковочным узлом. И я отснял всё наилучшим образом. Огляделся - мы чуток порвали экранно-вакуумную теплоизоляцию, с помощью которой поддерживается температурный режим внутри станции, других повреждений не заметил. Перешел обратно в спускаемый аппарат, и мы доложили о случившемся на Землю. Дело было вот в чем. Есть такой тумблер „Управление спускаемым аппаратом“, который должен стоять в положении „1“. Василий видел, что „клювик“ тумблера стоит правильно. Мы должны точно следовать бортинструкции. В ней имелось указание проверить ручку управления ориентацией, а про ручку управления движением, с помощью которой выполняются линейные перемещения корабля, почему-то ничего не было сказано. Иначе мы, конечно, заметили бы неладное. Просто особенность данного конкретного тумблера: его надо было чуть дальше „единички“ в сторону нуля продвинуть (подобные вещи требуется на примерке на Байконуре выявлять, да не заметили). Тем временем Василий дожал-таки тумблер, и корабль снова стал послушным. Мы построили ориентацию на торможение (потом оказалось, хорошо построили: меньше двух килограммов перекиси затратили на спуск)».

А вот как вспоминает об этой ситуации бортинженер Юрий Владимирович Усачев:

«На транспортном корабле включается тормозной двигатель для схода с орбиты. Он (транспортный корабль) увеличивается в размерах, кажется, начинает раскручиваться какая-то пружина - расстояние между нами сокращается все стремительнее. И я понимаю, что если „этому“ суждено случиться, то уход в спускаемый аппарат нас не спасет.

Я замер у иллюминатора. Корабль проносится около нас на расстоянии 30–40 метров!

Это было похоже на фантастику из серии „Звездные войны“. Когда он проскочил, я бросился к иллюминатору в каюте командира, увидел удаляющийся транспортный корабль и почувствовал, что мы были близки к…

И Господь спас нас пятерых - экипажи станции и корабля. Было немного жутковато осознавать, что можно вот так столкнуться, и привет».

Нечто похожее может произойти и на стыковке, потому скафандры обязательны.

Начинается дальний участок сближения. Теперь надо успешно провести космический корабль по выбранной траектории. Это делает система управления сближением. Космонавты контролируют информацию о параметрах сближения, отображаемую на пульте.

Чтобы избежать возможного столкновения со станцией на конечном этапе, сближение осуществляется в так называемую «вынесенную точку». Наверное, опасно прямо с проспекта на скорости зарулить в ворота гаража? Лучше заехать на площадку перед ним («вынесенная точка»), а потом аккуратно поставить машину в гараж. Так и в космосе: корабль ведут к пустому, не занятому, участку пространства примерно в километре от станции.

На расстоянии менее 200 километров радиотехническая система сближения обнаруживает и захватывает «цель». Теперь сближение можно производить более точно, и на дальности 20 километров вынесенную точку приближают к станции - на расстояние 750 метров. Когда расстояние от корабля до станции станет меньше восьми километров, бортовой компьютер переносит и вынесенную точку - теперь она находится на расстоянии всего 300 метров.

Корабль оказался на ближнем участке сближения. Теперь осуществляется облет станции - экипаж корабля подбирается к выбранному стыковочному узлу. При этом есть опасность повредить оборудование, находящееся на станции: с одной стороны - солнечные батареи, с другой - антенны и прочие приборы. Кораблю надо так приблизиться, чтобы ничего не задеть. Поэтому желательно делать это на свету и в зонах радиовидимости ЦУПа и наземных измерительных пунктов. Чтобы светотеневая обстановка благоприятствовала космонавтам при стыковке, стараются к сеансу радиосвязи вывести корабль в окрестность станции на дальность около километра.

За 100–200 метров корабль зависает напротив стыковочного узла, то есть его скорость относительно станции равна нулю. И вот, наконец, он начинает медленно-медленно приближаться к станции - два метра в секунду, чтобы не врезаться или не пролететь мимо нее. Если возникает опасность столкновения, происходит автоматический увод корабля от станции.

Желательно осуществить стыковку с первого раза. Выполнить вторую попытку будет гораздо сложнее. Причаливание осуществляется аккуратно, экипаж как бы подкрадывается к цели. Чтобы стыковочный механизм сработал нормально, необходимо расположить корабль и станцию на одной линии, совсем как ключ от двери перед тем, как вставить его в замочную скважину. Конечно, при этом неминуемо будут возникать боковые смещения и отклонения от оси. Как следствие этого, после сцепки два космических аппарата начинают немного колебаться один относительно другого. Однако эти колебания быстро прекращаются, как говорят, успокаиваются. Чтобы упростить этот процесс, сгладить колебания, предусмотрены амортизаторы.

Стыковка корабля к станции планируется в начале третьих суток его полета (на втором витке третьих суток, то есть на тридцать четвертом витке). Обычно стыковка осуществляется в автоматическом режиме. Приборы и системы, установленные на корабле, действуют по определенной программе, заложенной еще на Земле. Однако бывают случаи, когда командиру экипажа рекомендуется принять управление на себя и осуществить стыковку вручную, а это куда сложнее, чем продеть нитку в иголку. Для ручной стыковки командир использует специальную мишень, расположенную на причале станции. В процессе сближения экипаж осуществляет визуальный контроль стыковки по стыковочной мишени, которая подсвечивается Солнцем или фарой корабля. Наконец следует доклад: «Есть касание!»

«Причал», «причаливание» - термины из словаря моряков. Ничего удивительного - ведь и название «корабль» пришло из морского дела. Да, и в космосе, и в морском порту есть «причал». Однако на космической станции он не такой, как на морском берегу. Прибывшее судно достаточно принайтовить канатами или тросами к чугунному кнехту на причале, и экипаж может по трапу легко покинуть его. В космосе все сложнее. Причаливший космический корабль надо накрепко зафиксировать, плотно присоединить корабль к станции, проверить герметичность перехода и только потом переходить в космическую станцию.

Для этого придумали удобную систему стыковки с внутренним переходом. Она состоит из двух частей. Одна установлена на крышке переходного люка бытового отсека космического корабля, а ее автоматика размещена в самом отсеке. На другом космическом объекте, например станции, которая ожидает прилетающий корабль, находится вторая часть стыковочного устройства. Все операции по стыковке выполняются механизмами корабля, а механизмы станции находятся в ожидании.

Стыковочный механизм корабля представляет собой довольно сложное устройство со штырем, точнее штангой, которая может втягиваться в стыковочный механизм и выдвигаться. Она и выдвинулась, если читатель помнит, после первого витка.

Главная деталь ответной части, находящейся на станции, - приемный конус с гнездом, в которое должен попасть штырь. Сразу точно попасть в гнездо трудновато. Поэтому для облегчения дела перед гнездом расположен металлический конус. Наливая воду из чайника в бутылку, легко промахнуться мимо узкого горлышка, но если вставить в бутылку воронку (а она обычно делается в форме конуса), то струя воды, ударив в стенку воронки, затем неминуемо попадет в горлышко. Так и в стыковочном устройстве: достаточно попасть штырем в конус, и форма воронки сама загонит штырь в гнездо.

Мы не случайно только что сказали, что струя воды ударяет в стенку воронки. Так и для двух космических кораблей любая стыковка начинается с удара. Существует целая наука, называемая теорией удара, без которой разработать систему стыковки в космосе невозможно.

Чтобы сделать удар как можно слабее, надо уменьшить скорость сближения. Соударение штыря и конуса начинается с касания. В этот момент относительная скорость корабля и станции очень мала - обычно около 10 сантиметров в секунду, но не более 35 сантиметров в секунду. Касание и есть первый момент стыковки.

Главное сделали - попали! На конце штанги находится головка, вроде кулачка. На головке сделаны четыре защелки, которые зацепляются в гнезде. Как будто кулачок раскрылся и пальцы зацепились за гнездо. После того как взаимные колебания успокоятся, штанга начинает втягиваться и обе сцепившиеся части стыковочного устройства все плотнее и плотнее прижимаются друг к другу. Это одна из сложных операций, которую надо выполнить. Если ее проделать аккуратно, то стык окажется герметичным благодаря механизму его герметизации, который располагается на стыковочном шпангоуте (еще один морской термин!): он сделан в виде металлического кольца. Такое же кольцо находится и в стыковочном механизме станции. На каждом шпангоуте по восемь замков. После стягивания замки шпангоутов защелкиваются. Объединяются электрические цепи и другие коммуникации корабля и станции.

Специальные резиновые уплотнения не дадут воздуху выходить из корабля и станции. Но герметичность стыка надо проверить с помощью датчиков. И когда космонавты убедятся, что воздух не вырвется наружу, можно открыть внутренние люки и спокойно перейти через внутренний тоннель с корабля на станцию. Процесс этот долгий, занимает около двух часов. Поэтому журналистам, коллегам и родным космонавтов, иностранным гостям, руководителям космической отрасли и другим важным персонам, которые сейчас в ЦУПе внимательно следят за информацией на больших экранах, придется запастись терпением. Но вот, наконец, один из наиболее ответственных этапов полета успешно завершен.

А когда космический корабль уходит от станции, направляясь обратно на Землю, все проделывается в обратном порядке: люки закрываются, замки открываются, штанга выдвигается, штырь и гнездо расцепляются, пружинные толкатели отталкивают корабль от станции, космические аппараты расстыковываются.

С 2013 года космические корабли «Союз» летают на МКС по короткой шестичасовой схеме. Она более комфортна для экипажа, и переход на двухсуточную схему стыковки обычно означает, что «что-то пошло не так». Но в этот раз не было никаких неисправностей, и для «Союза ТМА-18М» двухсуточная схема была запланирована изначально. Почему так получилось?

Экскурс в историю

За десятилетия развития космонавтики СССР/Россия и США успели перепробовать алгоритмы стыковки самой разной длительности. Абсолютный рекорд по скорости стыковки принадлежит нам - весной 1968 года два беспилотных «Союза» под названиями «Космос-212» и "-213" сумели состыковаться всего через 47 минут после старта второго корабля. Пилотируемый рекорд также был бы нашим, если бы у Георгия Берегового на «Союзе-3» получилось бы состыковаться с беспилотным «Союзом-2» - он был на расстоянии 200 метров от цели меньше, чем через час после старта. Но Береговому не повезло, а рекорд самой быстрой пилотируемой стыковки принадлежит Конраду и Гордону, которые сумели состыковать «Джемини-11» с мишенью «Аджена» за 1 час 34 минуты. Если говорить про полеты к орбитальным станциям, до 2013 года рекорд был у американцев - миссии к станции «Скайлэб» стыковались через 8 часов после запуска. В СССР же до 1986 года была принята суточная схема стыковки, а после начала работы станции «Мир» перешли на двухсуточную схему, которую перенесли и на МКС.

Немного физики

Фазовый угол - это угол между кораблем и целью в плоскости орбиты.
Фазовый диапазон - это допустимые значения фазового угла, при которых возможна стыковка.

Для двухсуточной схемы фазовый диапазон очень большой - порядка 150°, а фазовый угол находится обычно в диапазоне 200-400°. Шестичасовая схема гораздо строже - надо уложиться в фазовый угол 30±15°. Для того, чтобы успеть состыковаться за шесть часов, баллистики даже пошли на хитрость - сразу после выведения корабль получает данные для коррекции орбиты по расчетным параметрам выведения (а в реальном мире ракета-носитель всегда чуть-чуть промахивается). Затем, на втором витке, его орбиту анализируют на Земле и отправляют данные для двух импульсов коррекции, которые исправляют ошибку выведения. Не забывайте о том, что один виток - это примерно 90 минут, т.е. на все операции по стыковке есть всего четыре витка.

Схема маневров «Союза ТМА-16М». Первые два импульса расчетные, вторые два - корректирующие. Обратите внимание на активное маневрирование - импульсы идут примерно каждые полчаса

Схема маневров «Союза ТМА-18М».

Математик-жонглер

• Старт к МКС с Байконура возможен один раз в сутки.
• МКС теряет высоту непредсказуемо - в зависимости от солнечной активности.
• МКС может быть вынуждена выполнить маневр уклонения от космического мусора в заранее неизвестный день
• Нужно, чтобы стыковка происходила на дневной стороне орбиты и в видимости наземных пунктов управления на нашей территории.
• Параметры орбиты необходимо сохранять совместимыми с последующими стартами и посадками с горизонтом планирования примерно год.

Солнце подвело

В теории, можно было бы попытаться затормозить МКС, но это очень дорогое решение - для того, чтобы тормозить двигателями «Прогресса», который пристыкован к модулю «Звезда», пришлось бы два раза разворачивать четырехсоттонную станцию на 180°. Слишком много топлива потратилось бы зря. Есть еще один любопытный вариант - ЦУП Москвы мог бы попросить ЦУП Хьюстона держать панели солнечных батарей МКС перпендикулярно направлению полета, чтобы они «ловили» максимум молекул атмосферы и тормозили бы станцию. Но такое решение тоже не всегда возможно, солнечные батареи должны снабжать станцию энергией и не могут поворачиваться произвольно.

Нет пределов совершенству

При подготовке публикации использовались