Пілотований політ на Венеру – 1973 рік!
Автор - Олег Капцов
«…В античну епоху люди вдивлялися у небо, щоб серед сузір'їв побачити образи своїх героїв. З того часу багато чого змінилося: нашими героями стали люди з плоті та крові. За ними підуть інші і неодмінно знайдуть дорогу додому. Шукання їх будуть недаремними. Однак першими були саме ці люди і вони залишаться першими в наших серцях. Відтепер усі, хто б не спрямовував погляд до Венери, пам'ятатимуть, що крихітний куточок цього чужого світу назавжди належить людству».
— промова президента Б. Обами, присвячена роковинам 40-річчя відправлення пілотованої місії до Венери,
На цьому місці можна лише розвести руками і чесно зізнатися, що жодного пілотованого польоту до Венери ніколи не було. А сама «мова президента Обами» — лише уривок із заготовленої мови Р. Ніксона на випадок загибелі астронавтів, відправлених на підкорення Місяця (1969 р.). Проте, незграбне інсценування має цілком конкретні обгрунтування. Саме такими бачилися NASA подальші плани з освоєння космічного простору 1960-ті роки:
Зараз це здається науковою фантастикою, але тоді, півстоліття тому, вчені та інженери були сповнені найсміливіших планів та очікувань. У них виявилася найпотужніша і найдосконаліша техніка для підкорення космосу, створена в рамках місячної програми «Аполлон» та автоматичних місій з вивчення Сонячної системи.
Ракета-носій Сатурн-V — наймогутніша з усіх, коли-небудь створених людиною РН, стартова маса якої перевищувала 2900 тонн. А маса корисного навантаження, яке виводиться на низьку навколоземну орбіту, могла досягати 141 т!
Оцініть висоту ракети. 110 метрів - з 35-поверховий будинок!
Важкий 3-місний космічний корабель "Аполлон" (маса командного відсіку - 5500 ... 5800 кг; масаслужбового модуля - до 25 тонн, з них 17 тонн припадало на паливо). Саме цей корабель передбачалося використовувати для виходу за межі низької навколоземної орбіти та польоту до найближчого небесного тіла – Місяця.
Розгінний блок S-IVB (третій ступінь РН Сатурн-V) з двигуном багаторазового включення, що застосовувався для виведення КА Аполлон на опорну орбіту навколо Землі, а потім - на траєкторію польоту до Місяця. Розгінний блок масою 119,9 тонн містив 83 тонни рідкого кисню та 229 000 літрів (16 тонн) рідкого водню – 475 секунд суцільного вогню. Тяга - мільйон ньютонів!
Системи далекого космічного зв'язку, що забезпечують впевнений прийом та передачу даних із космічних апаратів на відстанях у сотні мільйонів кілометрів. Розвиток технології стикування в космосі - ключ до створення орбітальних станцій і до збирання важких пілотованих кораблів для польотів до внутрішніх та зовнішніх планет Сонячної системи. Поява нових технологій у мікроелектроніці, матеріалознавстві, хімії, медицині, робототехніці, приладобудуванні та інших суміжних областях означали неминучий швидкий прорив у сфері освоєння космічного простору.
Не за горами була висадка людини на Місяць, але чому б не використовувати існуючі технології для здійснення більш зухвалих експедицій? Наприклад - пілотованого обльоту Венери!
У разі успіху нам — уперше за всю епоху існування нашої цивілізації — пощастило б побачити той далекий, загадковий світ на околицях Ранкової зірки. Пройти в 4000 км над хмарним покривом Венери і розчинитися в сліпучому сонячному світлі з іншого боку планети.
Зв'язка КА "Аполлон" - S-IVB на околицях Венери
Вже на зворотному шляху астронавти мають знайомство з Меркурієм — вони побачать планету з відстані 0,3астрономічної одиниці: у 2 рази ближче, ніж спостерігачі із Землі.
1 рік та 1 місяць у відкритому космосі. Шлях завдовжки півмільярда кілометрів.
Здійснення першої в історії міжпланетної експедиції планувалося із застосуванням виключно існуючих технологій та зразків ракетно-космічної техніки, створених за програмою «Аполлон». Зрозуміло, така складна і тривала місія вимагала б низки нестандартних рішень під час виборів компонування корабля.
Наприклад, ступінь S-IVB після вигоряння палива повинна була бути провентильована, а після - використана як відсік (wet workshop). Ідея перетворення паливних баків на житлові приміщення для астронавтів виглядала дуже привабливо, особливо враховуючи, що під «паливом» малися на увазі водень, кисень, а також їх «отруйна» суміш H2O.
Маршовий двигун КА «Аполлон» передбачалося замінити на два ЗРД від посадкового ступеня місячного модуля. При аналогічній тязі це давало дві важливі переваги. По-перше, дублювання двигунів збільшувало надійність усієї системи. По-друге, коротші сопла полегшували конструкцію тунелю-адаптера, який згодом використовувався б астронавтами для переходу між командним модулем «Аполлона» та житловими приміщеннями всередині S-IVB.
Третя важлива відмінність "венеріанського корабля" від звичайної зв'язки S-IVB - "Аполлон" пов'язана з малим "вікном" для скасування запуску та повернення командно-службового модуля на Землю. При виникненні неполадок у розгінному блоці екіпаж корабля мав лічені хвилини, щоб увімкнути гальмівний двигун (маршовий ЗРД КА «Аполлон») і лягти на зворотний курс.
Схеми розміщення КА "Аполлон" у зв'язці з розгінним блоком S-IVB. Зліва - базовий відлітний ступінь з упакованим "місячним модулем". Праворучвид "венеріанського корабля" на різних етапах польоту
В результаті, ще ДО початку розгону до Венери мали бути проведені поділ і перестикування системи: «Аполлон» відокремлювався від S-IVB, «перекидався» через голову, а після — стикувався з розгінним блоком вже з боку командного модуля. При цьому маршовий двигун "Аполлона" був орієнтований назовні, у напрямку польоту. Неприємною особливістю такої схеми був нестандартний вплив навантаження на організм астронавтів. При включенні двигуна розгінного блоку S-IVB астронавти летіли буквально з «очима на лобі» — перевантаження замість того, щоб притискати, навпаки, «витягала» їх із крісел.
Розуміючи, наскільки складною і небезпечною є подібна експедиція, підготовку до польоту на Венеру пропонувалося проводити в кілька етапів:
- Випробувальний політ навколо Землі КА «Аполлон» з пристикованим масогабаритним макетом S-IVB;
- Річний пілотований політ зв'язки «Аполон» - S-IVB на геостаціонарній орбіті (на висоті 35 786 км над поверхнею Землі).
І лише потім – старт до Венери.
Орбітальна станція «Скайлеб»
Час минав, кількість технічних проблем зростала, так само, як і потрібний час на їх вирішення. «Місячна програма» ґрунтовно спустошила бюджет NASA. Шість посадок на поверхню найближчого небесного тіла: пріоритету досягнуто — більшого економіка США потягти не могла. Космічна ейфорія 1960-х підійшла до свого логічного завершення. Конгрес дедалі сильніше урізав бюджет на вивчення Національного аерокосмічного відомства, а про якісь грандіозні пілотовані польоти до Венери та Марса ніхто навіть не хотів чути: з вивченням космосу чудово справлялися автоматичні міжпланетні станції.
У результаті 1973 року на навколоземну орбіту замістьзв'язки "Аполлон" - S-IVB була виведена станція "Скайлеб". Фантастична конструкція, яка багато років випередила свій час — досить сказати, що її маса (77 тонн) і обсяг відсіків (352 куб. м), що мешкають, у 4 рази перевищували аналогічні показники її ровесників — радянських орбітальних станцій серій «Салют»/«Алмаз» .
Головний секрет «Небесної лабораторії» (SkyLab): вона створювалася на базі того самого, третього ступеня S-IVB ракети-носія «Сатурн-V». Однак, на відміну від «венеріанського корабля», нутрощі «Скайлеб» ніколи не використовувалися як паливний бак. "Скайлеб" була відразу виведена на орбіту з повним комплектом наукового обладнання та систем життєзабезпечення. На борту був запас 2000 фунтів продовольства та 6000 фунтів води. Стіл накритий, настав час приймати гостей!
А далі почалося… Американці зіткнулися з таким потоком технічних проблем, що експлуатація станції виявилася практично неможливою. Вийшла з ладу система електропостачання, порушився тепловий баланс: температура всередині станції піднялася до +50° за Цельсієм. Для виправлення ситуації на «Скайлеб» було терміново направлено експедицію з трьох астронавтів. За 28 діб, проведених на борту аварійної станції, вони розкрили панель сонячної батареї, що заклинила, змонтували на зовнішній поверхні теплозахисний «екран», а потім, за допомогою двигунів КА «Аполлон», зорієнтували «Скайлеб» під таким ракурсом, щоб освітлювана Сонцем поверхня корпусу мінімальну площу.
"Скайлеб". Добре видно встановлений на розтяжках теплозахисний екран
Станцію абияк привели до робочого стану, запрацювала бортова обсерваторія в рентгенівському та ультрафіолетовому діапазоні. За допомогою обладнання «Скайлб» було відкрито «дірки» в короні Сонця, проведено десяткибіологічних, технічних та астрофізичних експериментів. Крім «ремонтно-відновлювальної бригади», на станцію відвідали ще дві експедиції — тривалістю 59 і 84 діб. Надалі примхлива станція була законсервована.
Цікаво, що з аналогічним проектом працювали і нашій країні: з початку 1960-х років у ОКБ-1 дві робочі групи під керівництвом Г.Ю. Максимова та К.П. Феоктистова розробляли проект важкого міжпланетного корабля (ТМК) для відправки пілотованої експедиції до Венери та Марса (вивчення небесних тіл з прогонової траєкторії без висадки на їхню поверхню). На відміну від американців, які спочатку прагнули повної уніфікації систем Appolo Application Program, Радянський Союз розробляв повністю новий корабель зі складною конструкцією, ядерною енергетичною установкою та електрореактивними (плазмовими) двигунами. Розрахункова маса відльотного ступеня корабля на орбіті Землі мала становити 75 тонн. Єдине, що пов'язувало проект ТМК із вітчизняною «місячною програмою», — надважкий ракета-носій Н-1. Ключовий елемент усіх програм, від якого залежали наші подальші успіхи у космосі.
Обидва варіанти радянського ТМК мали складний алгоритм виведення на орбіту — «легший» варіант корабля, запропонованої робочою групою Максимова, передбачав виведення безпілотного модуля ТМК на низьку навколоземну орбіту з наступною посадкою в нього екіпажу з трьох космонавтів, доставлених у космос. Союзі». Варіант Феокістова передбачав ще більш складну схему з декількома запусками Н-1 з подальшим збиранням корабля в космосі.
У процесі роботи над ТМК було виконано колосальний комплекс досліджень щодо створення систем життєзабезпечення замкнутого циклу та регенерації кисню, обговорювалися питання.радіаційного захисту екіпажу від сонячних спалахів та галактичного випромінювання. Чимало уваги приділили психологічним проблемам перебування людини у замкнутому просторі. Надважка РН, застосування ядерних енергетичних установок у космосі, нові (на той час) плазмові двигуни, міжпланетний зв'язок, алгоритми стикування-розстикування багатотонних частин корабля на навколоземній орбіті — ТМК постав перед своїми творцями у вигляді неймовірно складної технічної системи, практично 1960-х років.
Концепт-проект важкого міжпланетного корабля заморожено після серії невдалих запусків «місячної» Н-1. Надалі від розробки ТМК було вирішено відмовитися на користь орбітальних станцій та інших більш реалістичних проектів.
А щастя було так близько...
Незважаючи на наявність усіх необхідних технологій і всю простоту польотів, що здається, до найближчих небесних тіл, пілотований обліт Венери і Марса виявився не під силу славним підкорювачам космосу періоду 1960-х років.
Теоретично все було порівняно непогано: наша наука та промисловість могли відтворити практично будь-який елемент важкого міжпланетного корабля і навіть запустити їх окремо в космос. Однак, на практиці, радянські фахівці ракетно-космічної галузі, як і їхні американські колеги, зіткнулися з такою жахливою кількістю проблем, що проект ТМК був похований «під грифом» на довгі роки.
Головним питанням при створенні міжпланетних кораблів, як і зараз, була надійність такої системи. А з цим були проблеми.
Навіть у наші дні, при сучасному рівні розвитку мікроелектроніки, електрореактивних двигунів та ін. хай-тека, відправка пілотованої експедиції до Червоної планети виглядає, як мінімум, ризикованою,важкоздійсненною, а головне, надмірно дорогою місією для того, щоб такий проект було здійснено насправді. Навіть при відмові від спроби висадки на поверхню Червоної планети, багаторічне перебування людини в тісних відсіках космічного корабля разом з необхідністю відродження надважких ракет-носіїв змушує сучасних фахівців зробити однозначний висновок: за існуючого рівня технологій пілотовані місії до найближчих планет «земної групи» практично не можуть.
Відстань! Вся справа в колосальних відстанях та часі, що витрачається на їх подолання.
Справжній прорив відбудеться лише тоді, коли будуть винайдені двигуни з високою тягою і не менш високим питомим імпульсом, що забезпечить розгін корабля до швидкості сотні км/с за короткий проміжок часу. Висока швидкість польоту автоматично зніме всі проблеми із складними системами життєзабезпечення та багаторічним перебуванням експедиції на просторах космосу.
Командно-службовий модуль КА "Аполлон"
everyday.in.ua (мобільна версія) Новини (стрічка) Статті