«Техника-молодежи» 1971 г №6, с.4, 14-17, 23-24
 На Самотлоре побывали и гости встречи — летчик-космонавт СССР, Герой Советского Союза А. Филипченко, композитор А. Пахмутова, поэт Р. Рождественский, певец И. Кобзон. С трибуны слета они говорили о своем восхищении ударным трудом молодых самотлорцев. 5. Прославленный буровик Заки Ахмадишин показывает космонавту А. Филипченко и другим участникам и гостям встречи самотлорский керн — образец нефтесодержащей породы, добытый ребятами из комсомольско-молодежной бригады Степана Повха с глубины двух километров. Фото А. Кулешова |
Рис. Б.Лисенкова На схеме: ПК — пилотируемый корабль; ОБ — орбитальный блок; СА —— спускаемый аппарат; ТК — транспортный корабль. ОРБИТАЛЬНЫЕ СТАНЦИИ: время поисков и свершений А. ГОРОХОВ, инженер |
23 апреля 1971 года, стартовав на «Союзе-10», летчики-космонавты СССР В. Шаталов, А. Елисеев и Н. Рукавишников сделали новый шаг на пути к долговременным орбитальным станциям. В программе их полета — испытание новых систем сближения и стыковки космических кораблей, совместные эксперименты с научной лабораторией «Салют».
О том, что такое долговременные орбитальные станции, какие перспективы они открывают перед исследователями космоса, рассказывается в этой статье.
| М |
инувшее космическое десятилетие показало: космос можег служить людям в самых что ни на есть земных делах. Уже сейчас экипажи космических кораблей и автоматические аппараты поставляют ценнейшую информацию о погоде, о снежном покрове материков, о географии «белых пятен» нашей планеты. Но сколько бы таких кораблей и аппаратов ни запускали, научные исследования, проводимые на них, ограничены весьма жесткими рамками. Это незначительная длительность полета космических кораблей, ограниченность арсенала научных средств на космических автоматах. Конечно, никто не собирается списывать в утиль проверенные и летавшие в космос корабли и спутники-автоматы. Они еще долго будут служить науке. Но решение ключевых проблем космонавтики требует создания на околоземных орбитах долговременных научных лабораторий со сроком существования в несколько месяцев, а то и лет. Долговременные орбитальные станции — новый качественный этап космонавтики. Такие станции позволят провести фундаментальные исследования в космосе. Со станции можно контролировать состояние почвы, посевов, предупреждать тружеников сельского хозяйства о появлении вредителей, обнаруживать лесные пожары. Моряки получат с орбиты систематическую информацию о течениях, состоянии морей, о ледовой обстановке и штормах. Со станции будут вести поиск месторождений полезных ископаемых, оповещать о землетрясениях, извержениях вулканов. Услугами космонавтов воспользуются штурманы самолетов гражданской авиации. С появлением долговременных орбитальных станций ученые получат в свое распоряжение уникальные лаборатории для систематических астрономических, астрофизических, медико-биологических исследований, для экспериментов, связанных с дальнейшим освоением пространства. Инженеры смогут отработать важнейшие операции в космосе: спасение космонавтов, запуск с орбиты, заправку и ремонт кораблей.
Со временем орбитальные станции станут и в некотором роде промышленными предприятиями. Вакуум и невесомость сулят технологам исключительные условия. Жидкость принимает форму идеальной сферы; космос — совершенный цех по изготовлению, например, шариков для подшипников. В невесомости можно выдувать полые конструкции любых форм. Металлические и керамические изделия будут изготовляться без емкостей для плавки и кристаллизации. Разумеется, на первых порах это производство обойдется недешево, но транспортные корабли многократного использования могут сделать космическую технологию вполне рентабельным делом.
Экипажи орбитальных станций научатся проводить сборку и ремонт агрегатов в открытом космосе транспортировать грузы и т. д. Космическим монтажникам помогут аппараты, находящиеся на борту станций. В одном случае это платформа, в другом — герметичная кабина. Аппараты оснащены двигателями, запасом кислорода, источниками питания и дистанционно управляемыми захватами. Сблизиться с нужным объектом космической «летучке» помогут радиолокаторы.
 Схема орбитальной станции с экипажем из двух человек. |
Многими космическими профессиями овладеют экипажи орбитальных станций. Но это в будущем. А сегодня инженеры в поиске. И внимание, которое они уделяют околоземным лабораториям, — лучшая гарантия того, что мечты основоположников космонавтики обретут реальную металлическую плоть.
«ЭФИРНОЕ ПОСЕЛЕНИЕ ПОБЛИЗОСТИ ЗЕМЛИ...»
«Мне кажется, что первые семена мысли заронены были известным фантазером Жюлем Верном: он пробудил работу моего мозга в известном направлении. Явились желания, за желаниями возникла деятельность ума... Движение вокруг Земли снарядов, со всеми приспособлениями для существования разумных существ, может служить базой для дальнейшего распространения человечества». Эти строки из второго издания (1911) классической работы К. Э. Циолковского «Исследование мировых пространств реактивными приборами» дают очень точное определение орбитальной станции — база, космический корабль, постоянно находящийся на околоземной орбите, оснащенный всем необходимым для длительного пребывания экипажа в космосе.
|
Циолковский не был одинок в своих исканиях. Во Франции в 1913 году вышла работа известного авиатора Роберта Эсно-Пельтри о ракетных полетах. Спустя семь лет профессор колледжа Кларка в Массачусетсе Роберт Годдард публикует брошюру «Метод достижения крайних высот». В 1923 году в Мюнхене издается труд Германа Оберта «Ракета и космическое пространство». Значительное внимание немецкий ученый уделил межпланетным станциям, их возможным назначениям.
Все написанное этими авторами было в принципе повторением работ Циолковского. Тот же Оберт писал Константину Эдуардовичу в октябре 1929 года: «Я, разумеется, самый последний, который оспаривал бы Ваше первенство и Ваши услуги по делу ракет... Я был бы, наверное, в моих собственных работах сегодня гораздо дальше и обошелся бы без многих напрасных трудов, зная раньше Ваши превосходные работы».
В 1929 году появляется один из первых тщательно проработанных в конструктивном отношении проектов космической станции. Его автор — австриец Поточник, известный под именем Германа Ноордунга. Станция состояла из трех частей: «жилого колеса», «лаборатории» и «машинного отделения», соединенных между собой кабелями и воздушными шлангами. Кабины для экипажа Ноордунг расположил в ободе тридцатиметрового колеса, которое должно было вращаться вокруг своей оси, чтобы создать подобие гравитации. «Лаборатория» представлялась в виде цилиндра. В фокусе большого вогнутого зеркала, установленного в «машинном отделении», Ноордунг предлагал установить паровые трубы. Полученный пар приводил бы в действие турбины, соединенные с генератором. Так Ноордунг решил вопросы энергетического обеспечения станции.
Некоторые из элементов станции Ноордунга можно обнаружить и в сегодняшних проектах. Только вот жилые отсеки, лабораторные и машинные отделения, видимо, придется объединить общим орбитальным блоком.
В 1930 году Ф. Цандер подготовил доклад для V Международного конгресса воздушных сообщений. Вот выдержка из доклада: «Весьма важным будет устройство межпланетных станций около Земли и других планет. К ним могут подлетать самолеты и ракеты, поднявшиеся с Земли, там также могут отдыхать летчики после перенесенного подъема.
Межпланетные путешествия будут сильно удешевляться устройством этих станций, так как все необходимое для дальнейшего плавания на другую планету может сохраняться на межпланетной станции». А годом раньше механик-самоучка Юрий Кондратюк писал: «Обладание базой... даст ту большую выгоду, что мы не должны будем при каждом полете транспортировать с Земли в межпланетное пространство и обратно материалы, инструменты, машины и людей...
...Ракеты с Земли... будут направляться лишь для снабжения базы и смены через более или менее продолжительные промежутки времени одной бригады другой.
...Первоначально на базе должны быть:
1) люди — минимум 3 чел. с камерой для них и всем необходимым для их существования;
2) сильный телескоп...;
3) небольшие ракеты для 2 чел. с запасом топлива...»
Можно только удивляться гениальной прозорливости пионеров ракетного дела, которые полвека назад сумели определить и обосновать направления сегодняшних работ.
|
Несколько пессимистически настроены медики. По их мнению, самым слабым «элементом» орбитальной станции станет человек. В течение длительного времени члены экипажа будут подвергаться воздействию вибрации, нагрева, загрязнения атмосферы в кабине, радиации, эмоциональной нагрузки и, наконец, невесомости.
Невесомость — это как раз то, из-за чего в основном и ломают копья специалисты космической медицины. Как заявляют некоторые ученые, нельзя основываться только на утверждении космонавта, что у него отличное самочувствие. Необходимы очень точные измерения для регистрации даже весьма незначительного неблагоприятного воздействия невесомости. Пока специалисты сошлись на том, что космический полет длительностью в несколько недель не отразится на здоровье космонавтов, даже если не создавать на борту искусственной силы тяжести. А дальше? Одни считают, что уже за шестьдесят суток произойдет деминерализация костной ткани, грозящая целостности скелета после возвращения на Землю. А потому не обойтись без искусственной гравитации. Медики-оптимисты видят выход в активных физических упражнениях экипажа на борту корабля.
Так или иначе, но инженеры уже теперь предлагают способы создания искусственной тяжести. На свет появляется «гантельная система». Выведенная на орбиту, станция соединяется длинным полым цилиндром с последней ступенью носителя. И эта «гантель», длиною в сто метров, закручивается. Но ведь если придать вращение всей станции, как проводить на борту эксперименты, которым вес только мешает? Ведь ради них и нужно было лететь в космос! Значит, вращаться должна какая-то часть станции. Возникают проекты орбитальных станций, оснащенных центрифугами. А это нелегкое дело — найти на космическом аппарате свободное место для такого устройства, уложиться в заданный вес всей системы, выкроить энергию для привода. Ведь проектирование сложных машин напоминает цепную реакцию: решение одного вопроса приводит к появлению десятка других, требующих пристального внимания. Посудите сами. Мощность энергетических установок современных космических аппаратов составляет несколько киловатт. На больших орбитальных станциях она достигает нескольких десятков киловатт. И вот простые, надежные солнечные батареи в этом случае теряют свои преимущества: их площадь увеличивается пропорционально потребной мощности. Представьте себе цилиндр с огромными «лопухами» солнечных батарей. Появятся дополнительные возмущающие моменты вращения, резко усилится торможение станции. Эти возмущения нужно парировать, а следовательно, возить на борту дополнительные запасы топлива. Для развертывания огромных панелей солнечных батарей понадобятся мощные механизмы. Какие уж тут выгоды! Специалисты видят выход в использовании ядерных энергетических установок. Но и здесь своя цепочка вопросов: защита экипажа, опасность радиоактивного заражения атмосферы и поверхности Земли и т. д.
А жизнеобеспечение космонавтов?
Есть два пути. Первый — увеличение бортовых запасов кислорода и воды (в зависимости от заданной длительности полета). Второй путь — применение на борту регенеративных систем жизнеобеспечения. Расчеты показывают: для шестиместной орбитальной станции с годичной продолжительностью полета экономия веса при регенерации кислорода составит около двух тонн, а при регенерации воды — пять. К тому же отчасти решается и проблема удаления отходов. На той же шестиместной станции за год накопится несколько тонн отходов (остатки пищи, бумага, смывные воды, продукты жизнедеятельности человека и т. д.). Даже если этот «мусор» обезвоживать или сжигать, вес сухого остатка превысит тонну. Другой, очень соблазнительный вариант — использовать отходы в качестве топлива. ЖРД с тягой в 110 тонн, работающий на жидком горючем, состоящем на 40 процентов из отходов, успешно прошел испытания. Это сулит некоторое уменьшение запасов основного топлива, а кроме того, обеспечит работу двигателей в случае аварии основных топливных систем.
И, наконец, проблема номер один: как наладить надежную транспортную связь со станцией?
 Орбитальная станция Ноордунга. 1 — «жилое колесо»; 2 — лаборатория; 3 — машинное отделение.  Платформа и капсула для монтажных работ в космосе. |
КОСМИЧЕСКИЙ ТРАМВАЙ
Космическая станция — на орбите. Срок ее существования — несколько лет. Но персонал нужно периодически менять. Не обойтись и без обмена грузами между станцией и Землей. Короче — надо организовать «челночные» операции в космосе. Для того чтобы в любую минуту у экипажа под рукой был транспорт, своеобразный космический трамвай.
Через определенные промежутки времени ракета-носитель выводит на орбиту космический корабль. Ну, например, типа «Союз». В нем — либо очередная смена космонавтов, либо полезный груз. Состыковавшись со станцией, транспортный корабль разгружается, берет на борт все, что нужно переправить на Землю, и совершает спуск. В следующий рейс идут новый корабль и новая ракета. А как быть дальше, когда над Землей повиснет целый рой орбитальных станций? Ведь никаких денег не напасешься, потому что стоимость носителя и космического корабля исчисляется цифрами со множеством нулей. Нужно искать другие пути.
Самое рациональное — использовать в качестве транспортных кораблей космические аппараты многоразового применения. В наши дни космонавтика по освоенным высотам и скоростям далеко обошла авиацию. Вот данные нынешних самолетов: скорость — 4000 км/час, высота — 40 км. Космические же объекты поднимаются на 200 и выше километров, при скорости 28 000 км/час. Если самолетам удастся освоить диапазон, разделяющий сегодня авиацию и космонавтику, начнется применение летательных аппаратов многократного использования для транспортных связей в космосе.
Есть немало проектов таких машин. Они в основном похожи друг на друга: две или три ступени, все ступени возвращаемые, ракетный старт с Земли, «самолетная» посадка на Землю.
| Орбитальная станция со сменяемым экипажем. 1 — жилой отсек; 2 — панели солнечных батарей; 3 — лабораторный отсек; 4 — шлюзовая камера; 5 — причальная конструкция; 6 — пристыкованный к станции блок для проведения экспериментов; 7 — транспортный корабль. |  |
В общем, это не новые идеи. У Циолковского в работе «Звездолет с предшествующими ему машинами» (1933) можно найти описание двухступенчатой космической системы. Первая ступень используется для полета в плотных слоях атмосферы, вторая — в околоземном пространстве. Циолковский писал: «...полуреактивный аэроплан значительной величины может унести на буксире чисто реактивный прибор (звездолет) на возможно большую высоту. Тогда звездолет, предоставленный самому себе, приведет в действие свой чисто реактивный мотор и устремится уже за атмосферу».
Ф. Цандер в 1924 году опубликовал «Описание межпланетного корабля...». Его корабль тоже был двухступенчатым, состоящим из двух аппаратов самолетного типа. Большой самолет — для подъема, второй — для полета в космосе и спуска. Цандер предложил использовать элементы конструкции отработавшей первой ступени в качестве дополнительного горючего для второго самолета — принцип, который в наши дни взят «на вооружение» при создании ракет-носителей для дальних космических перелетов.
Сегодня уже разрабатываются транспортные корабли многократного использования. Выбраны схемы полетов, сформулированы основные виды применения, определены требования к главнейшим элементам кораблей. Аппарат должен совершать большое число полетов в космос и обратно. Называется даже цифра 100.
Эти корабли будут строиться в пассажирском и грузовом вариантах. Предусматривается создание транспортных кораблей-буксиров. Без них не обойтись при сборке в космосе отдельных частей, орбитальных станций.
Появление транспортных кораблей в том виде, в каком мы представляем их сегодня, станет возможным, очевидно, лишь к концу семидесятых годов. Слишком много проблем стоит перед их создателями. Одна из них — борьба с высоким нагревом элементов конструкции при возвращении на Землю. Конечно, есть способы защитить корабли одноразового применения — например, покрыть капсулу слоем аблирующей «обмазки». Но в этом случае подготовка «транспортника» к новому полету займет много времени, да и обойдется недешево. Видимо, конструкторам космической авиации придется искать иные решения, более приемлемые по эффективности и затратам. Но несомненно: в скором времени в космосе будут работать целые системы, включающие в себя орбитальные станции, грузовые и пассажирские транспортные корабли. В космонавтике начинается новый этап.
|
Николай АЛТУХОВ Музей будущего * * * Вырвалась громадина ракеты На одну из заповедных трасс. Чтоб добраться До чужой планеты. Где живут похожие на нас. А ракета с умным экипажем, Растворяющаяся вдали, — Вестница благодеянья Нашей прародительницы Земли. Ничего Земля не пожалела. Распахнула мощные крыла И частицу от живого тела Для других миров оторвала. г. Минск |  2. Фоторепортер М. Начинкин рассказывает о буднях группы спасения космических аппаратов в беспокойных водах Атлантики. Советское научно-исследовательское судно «Космонавт Владимир Комаров» вылавливает буй с гидрологической аппаратурой, только что всплывший на поверхность из самых нижних слоев океана. Ученые получат новые ценные сведения, которые пополнят летопись исследований океанских глубин. |