Траектория жизни. Между вчера и завтра - Константин Феоктистов

В январе 1967 года при очередных наземных проверках корабля «Аполлон» на стартовом устройстве возник пожар от случайного короткого замыкания. Пламя бушевало в кабине всего несколько секунд, но три космонавта Гриссом, Уайт и Чаффи погибли, не успев открыть люк корабля. И все же тогда американцы отступить уже не могли, и, проведя тщательный анализ и доработку всех систем с точки зрения пожарной безопасности, летали на своих «Аполлонах» на Луну с той же кислородной атмосферой.

Но вернемся к «Салюту». Компоновка кораблей в значительной степени определялась функциональными соображениями и резкими ограничениями размеров и массы. Здесь же поле для маневра было значительно больше. Шли разговоры об обеспечении максимально возможного комфорта для экипажа, чтобы внутреннее помещение было достаточно просторное, а места для работы, отдыха и сна удобными. Тем не менее об особом комфорте на ста кубических метрах речь идти не могла. К тому же свободного пространства было намного меньше. Общий свободный объем можно представить в виде куба со стороной около четырех с половиной метров. Причем в этом «помещении» два человека должны были жить и работать месяцами. В этом же объеме требовалось еще разместить тонны оборудования, приборов, пультов, запасов пищи, воды, питания, а также туалет. Кроме того, нельзя забывать об обеспечении возможности ремонта и замены аппаратуры в полете силами экипажа. Необходимо было не только снабдить экипаж инструментом и приспособлениями, но и обеспечить доступ к местам возможных неисправностей и к расходуемым материалам. Придумали себе и проблему соблюдения привычной для человека ориентации внутри станции: ощущения «верх–низ», «право–лево». Договорились, что внутри станции «низ» там, где оказывается Земля при правильной ориентации станции в орбитальной системе координат. Всерьез обсуждали и заказывали своим доморощенным художникам-любителям виды внутреннего интерьера, где пол, потолок, правая и левая стены были выкрашены в разные цвета (модная тогда идея разноцветных стен и потолка в квартире).

Продолжительность пилотируемого полета на станции определяется запасами и возможностью длительного хранения расходуемых материалов: кислорода (в том или ином виде), воды, пищи, запасов белья, различных бытовых принадлежностей. Кроме того, к расходуемым материалам относятся запасы топлива, необходимого для управления ориентацией станции, для коррекции орбиты при встречах с кораблем, а также для борьбы с ее торможением за счет сопротивления остатков атмосферы на высоте полета станции. Атмосфера хотя на больших высотах и сильно разрежена, при космических скоростях заметно сказывается.

На высотах 200–250 километров станция будет сильно тормозиться, и для поддержания высоты орбиты потребуются частые включения двигателей. Соответственно возрастет расход топлива. Ракеты показали, что при высоте орбиты 300 километров на поддержание высоты орбиты «Салюта» нужно будет около трех тон топлива в год, при высоте 350 километров порядка одной тонны, а при 400 километрах — около 200 килограммов в год. Учитывая это, высоту орбиты при длительном полете выгоднее иметь больше. Однако при увеличении высоты орбиты придется тратить больше топлива на выведение каждого корабля на более высокую орбиту, а начиная с высоты 450–500 километров заметно возрастают дозы радиации, которые при длительном пребывании экипажа на станции могут оказаться выше допустимых. Таким образом, высота 350–400 километров оказалась оптимальной, вполне приемлемой с точки зрения радиационной безопасности, удобств наблюдения Земли и обслуживания транспортными кораблями, а также по количеству требуемого для поддержания высоты орбиты расхода топлива.

Что касается расхода топлива на ориентацию и коррекцию орбиты, а также расхода материалов, связанных с пребыванием на станции экипажа, то они не могут быть ниже определенных, достаточно высоких норм, определяемых уровнем систем ориентации и систем, обеспечивающих жизнедеятельность организма человека. Так, для обеспечения потребностей одного человека требовалось тогда в среднем до 10 килограммов материалов и оборудования в сутки. Таким образом, запас для двух человек на два года вместе с топливом составляет около 20 тонн. То есть больше, чем масса всего орбитального блока. Поэтому нам пришлось ограничить общее время полета экипажей тремя месяцами. Имелось в виду, что будет осуществлено несколько экспедиций на станцию.

Было решено, что необходимо установить нужное оборудование и во время полета первой станции провести определенный объем исследований и экспериментов: спектрографирование звезд, туманностей и ореола Земли в ультрафиолетовом диапазоне излучения; регистрацию первичного космического фона гамма-квантов и электронов, потоков нейтронов, многозарядной составляющей космических лучей; регистрацию микрометеорных частиц в околоземном пространстве на высоте полета станции; фотографирование поверхности Земли; медико-биологические исследования. Таким образом, можно будет объявить, что выполнена «большая программа научных исследований». Но мы понимали, что гордиться будет особенно нечем. И программа хилая, и инструменты, мягко говоря, так себе. Это был тревожный звонок — имелось немало оснований ожидать, что работа окажется неэффективной. Но было и оправдание перед собой — мы же только начинаем.

В 1970 году началось изготовление первого летного образца, а также наземные испытания отдельных систем.

Запуск «Салюта» состоялся весной 1971 года с помощью ракеты «Протон». Пробыла первая станция на орбите 175 дней. При этом с ней были осуществлены две стыковки кораблей «Союз-10» и «Союз-11». В обоих случаях сближение шло автоматически, а причаливание с расстояния примерно 200 метров — вручную. Экипаж первого корабля (Владимир Шаталов, Алексей Елисеев и Николай Рукавишников) осуществил проверку систем доработанного транспортного корабля, состыковался со станцией. Но стягивания корабля и станции до конца не получилось: при стыковке был поврежден стыковочный узел корабля. Экипаж второго корабля — Георгий Добровольский, Владислав Волков и Виктор Пацаев успешно состыковался со станцией, перешел в нее и проработал на орбите рекордное тогда время — более 23 суток.

Этот экипаж трагически погиб при возвращении со станции. Исследования показали, что произошел отказ в одной из вспомогательных систем спускаемого аппарата. Произошло преждевременное вскрытие клапана дыхательной вентиляции, соединяющего при его открытии внутренний объем спускаемого аппарата с наружной средой. Он должен вскрываться уже внизу, перед самой посадкой, для уравнивания давления внутри корабля с наружным, на высоте около пяти километров. В этом полете клапан вскрылся на высоте примерно 150 километров. Потом, уже после полета, во время расследования причин аварии, клапаны этого типа были проверены бесчисленное количество раз и ни разу не отказали. Так же безотказно до того случая и впоследствии работали многие десятки таких клапанов на других кораблях и аппаратах, но в этом случае открытие его произошло намного раньше положенного времени, задолго до раскрытия парашюта, в момент отделения орбитального отсека от спускаемого аппарата. В результате произошла разгерметизация корабля. Космонавты погибли от декомпрессии. Причину преждевременного вскрытия клапанов установить не удалось. Наиболее вероятной причиной могли оказаться перегрузки, возникающие при раскрытии стыка нижнего шпангоута орбитального отсека с верхним шпангоутом спускаемого аппарата. Этот стык соединялся пироболтами с суммарной силой затяжки порядка 100 тонн. При разделении отсеков подавалось напряжение на пирозаряды, находящиеся внутри болтов, они взрывались, болты разрушались, и стягивающая стык сила около 100 тонн за время приблизительно в миллионные доли секунды исчезала. Для конструкции соединительного шпангоута это эквивалентно удару силой 100 тонн. А именно на этом верхнем шпангоуте и установлены клапаны дыхательной вентиляции. Конечно, клапаны и их замки проверялись на эти ударные нагрузки, и при работе комиссии этот процесс воспроизводился много раз. Но прямого доказательства, что именно перегрузки, возникающие при вскрытии стыка, явились причиной вскрытия клапанов, получить не удалось. Конструкция соединения стыка тем не менее была доработана с целью уменьшения перегрузок на шпангоуте при разделении отсеков и предотвращения самопроизвольного вскрытия клапана. Хотя система была доработана и надежность ее стала близка к абсолютной, было решено с тех пор, что космонавты должны надевать скафандры при всех операциях, связанных с выведением, посадкой, стыковкой и расстыковкой кораблей.