Страницы истории: на «Скайлэбе»

Т. САЛАХУТДИНОВ

Еще в 1963 г. руководители НАСА задумали создать орбитальную станцию и начать ее эксплуатировать одновременно с осуществлением «лунных» экспедиций. Но тогда огромные затраты на

48

программу «Аполлон» сделали их планы нереальными. В НАСА понимали, что мощную технику, созданную по этой программе, следовало бы как-то использовать и дальше. Был разработан ряд проектов орбитальных станций. Первый из них предполагал превратить в станцию корабль «Аполлон», второй касался станции военного назначения «МОЛ», рассчитанной на двух человек. В соответствии с третьим проектом предполагалось создать станцию МОР Л, вмешающую 6—10 человек экипажа, с искусственной силой тяжести в кабине. Были и другие проекты, но все их ожидала одна участь — они остались проектами. Причина этого состояла не только в отсутствии средств, пожираемых войной во Вьетнаме и лунной гонкой, но еще и в том, что никто не мог убедительно обосновать необходимость в таких станциях. Результаты полетов на «Джемини» убедительно свидетельствовали, что коэффициент полезного действия человека в космосе очень низок. Отношение времени, занятого научными и техническими экспериментами, к общему времени полета астронавтов составляло в лучшем случае 30%. Автоматические аппараты в этом отношении были более выгодны —« им не нужен был сон, принятие пищи, медицинское обслуживание. Их можно было, кроме того, запускать на более «выгодные» орбиты и повышать тем самым степень их эффективности. Для пилотируемых кораблей, наконец, требовались дополнительные затраты на систему жизнеобеспечения, повышение надежности, подготовку экипажей. Так зачем нужен астронавт на орбите?

По мере того как создание техники по программе «Аполлон» подходило к концу, в НАСА начинались трудные времена. Ассигнования уменьшались, а вместе с этим приходилось сокращать и сотрудников. Из НАСА постепенно уходили опытные, талантливые специалисты. Их нужно было как-то удержать, дать им работу. Это обстоятельство стало определяющим для решения правительства выделить средства на орбитальную станцию. С ее помощью надеялись детально изучить возможности человека в осуществлении космических работ. Предполагалось, что астронавты проведут исследования природных ресурсов Земли, попытаются получить информацию, полезную для сельского хозяйства, лесоводства, географии, экологии и метеорологии. Они должны будут изучать процессы, происходящие на Солнце, попробуют провести в космосе неко-. торые технологические эксперименты и, конечно, в процессе полета будут заниматься и' медико-биологическими исследованиями.

Полеты на станции должны были дать необходимую информацию для определения критериев, позволяющих выбирать целесообразное сочетание пилотируемых и автоматических объектов при решении различного рода космических задач.

Из всех существовавших проектов был выбран один, предусматривавший создание пилотируемой околоземной станции «Орби-тал уоркшоп» («Орбитальный цех»). Ее предполагалось создать на базе ракеты C-IVB, использовавшейся в качестве второй ступени на ракете «Сатурн-1Б»,

Идея проекта состояла в следующем. «Орбитальный цех» частично оборудовался на Земле с помощью соответствующих изменений в конструкции ступени C-IVB. Поскольку первая ступень «Сатурна- 1Б» не могла сообщить орбитальную скорость второй своей ступени, последняя частично заправлялась топливом. После вывода этой ступени на орбиту остатки топлива из нее стравливаются. С помощью другой ракеты «Сатурн-1Б» модифицированный основной

49

блок корабля «Аполлон» доставляет на ступень C-IV5 экипаж из трех человек, который осуществляет остальные работы по переоборудованию ракеты под станцию. После этого с помощью еще одной ракеты «Сатурн-1Б» на «Орбитальный цех» доставляется комплект астрономических приборов, установленный на модифицированной взлетной ступени лунной кабины «Аполлона». Этот комплект состыковывается со станцией, сборка на орбите завершается и экипаж переходит к научным исследованиям.

Запуск станции был запланирован на 1968 г., затем из-за отсутствия ассигнований этот срок был отложен сначала на 1969 г., затем на 1970 г. и, наконец, на 1971 г.

Очевидным недостатком проекта была необходимость «достраивать» станцию на орбите, дополнительно доставлять на нее комплект приборов. Проект был сложным, эксплуатация станции — дорогой.

После окончания летно-конструкторских испытаний и успешного завершения полета «Аполлона-XIII» оказалось, что в распоряжении НАСА оставалось больше ракет «Сатурн-V», чем это планировалось ранее, поскольку программа их летно-конструкторских испытаний была сокращена. Это обстоятельство и решило судьбу проекта «Орбитальный цех». Для вывода на орбиту этой станции теперь стало возможным использовать ракету-носитель «Сатурн-V», верхней, третьей ступенью которой также служила ракета «С-ГУБ». При этом две ступени ракеты «Сатурн-V» легко выводили на орбиту ее третью ступень. Использование «Сатурна-V», разумеется, позволяло полностью переоборудовать ступень «C-IVB» под станцию на Земле, снабдив ее при этом всеми необходимыми приборами. В начале 70-х гг. «Орбитал уоркшоп» была переименована в «Скайлэб» («Не-бесная лаборатория»).

Поскольку ракета-носитель «Сатурн-V» имела высокие энергетические характеристики, американским специалистам при проектировании станции не приходилось бороться за каждый фунт ее веса. В ряде случаев они попросту шли на увеличение массы станции с тем, чтобы сократить сроки работ или денежные затраты.

Станция «Скайлэб» состояла из блока, в котором находились бытовые и лабораторные помещения, а также емкость для сбора отходов, отсека оборудования ракеты «Сатурн-V», хоть и являвшемся элементом этой ракеты, но конструктивно входившем в состав станции, шлюзовой камеры с люком для выхода в открытый космос, комплекта астрономических приборов, располагавшихся на специальной ферме, «причальной» конструкции с двумя «причалами» для стыковки с модифицированным основным блоком космического корабля «Аполлон», служившим для доставки на станцию экипажей.

Блок станции, как уже отмечалось, был переоборудован из ракетной ступени «C-IVB». Водородный бак этой ступени был «перестроен» в жилое и производственное помещение для экипажей. Его объем составлял 280 м^{3. Кислородный бак объемом около 80 м3 служил емкостью для отходов. Жилое и лабораторное помещение были разделены между собой стенкой. К блоку станции крепились ланели солнечных батарей.}

С внешней стороны блока станции располагался противометеор-ный экран, состоявший из панелей толщиной 0,6 мм, изготовленных из алюминиевого спдава. Этот экран не только обеспечивал защиту от метеорных частиц, но и уменьшал потери тепла от станции в

50

космос и его поступление от Солнца, Земли и ее атмосферы к станции.

Жилой (или бытовой) отсек был разделен вертикальными перегородками на четыре помещения, предназначенные для сна, личной гигиены, проведения досуга и приготовления и приема пищи, а также для тренировок и экспериментальных работ. Помещение для сна состояло из трех спальных кабин — по одной на каждого астронавта. В «комнате» для тренировок был установлен велоэргометр. При упражнениях на нем астронавты одновременно вырабатывали и электроэнергию. Здесь же находилась установка для создания отрицательного давления на нижнюю половину тела, а также специальный пункт управления обоими устройствами с соответствующими средствами записи и индикаторами давления крови, частоты, пульса, дыхания, температуры тела и скорости обмена веществ. Стены всех помещений жилого отсека были выкрашены в желтый цвет, оказывавший благоприятное влияние на настроение астронавтов.

Лабораторный отсек был вдвое больше жилого. В нем имелся люк для перехода в шлюзовую камеру, лаз для перехода в жилой отсек и два шлюза для выноса приборов в космос. Кроме того, здесь же размещались резервуары для хранения воды, емкости с пищевыми продуктами, морозильник, холодильник и пр. Для того чтобы некоторые приборы, выставляемые через шлюз в открытый космос, можно было удалить от корпуса станции (что желательно при проведении некоторых экспериментов), было предусмотрено специальное раздвижное устройство длиной свыше пяти метров. На станции впервые в американской космонавтике была создана кислородно-азотная атмосфера вместо применявшейся чисто кислородной.

Станция в целом имела длину 25 м (без сбрасываемой части головного обтекателя ракеты-носителя и без комплекта астрономических приборов), ее масса составляла 83,2 т (наша станция «Салют» имела массу 20 т). Размах панелей солнечных батарей достигал 30 м.

На станцию «Скайлэб» астронавты доставлялись, как уже отмечалось, с помощью модифицированного основного блока корабля «Аполлон». Его отличия от своего прототипа были обусловлены иными условиями работы, чем при полетах к Луне, более продолжительным пребыванием в космосе (свыше 50 суток вместо 12 суток, требовавшихся для полета на Луну), иным режимом работы большинства бортовых систем, другой схемой сближения, причаливания и стыковки на орбите, увеличенной массой полезной нагрузки, возвращаемой на Землю, уменьшением скорости входа в атмосферу, поскольку на орбите скорость равна первой космической, а при возвращении с Луны — второй космической. Если масса блока, использовавшегося на «Аполлоне», достигала 30,3 т, то в программе «Скайлэб» ее величина не должна была превышать 14 т. Снижение массы было обеспечено за счет уменьшения запасов топлива на борту, которые были необходимы для маршевого двигателя при полете на Луну и становились избыточными при полетах «Скайлэб».

Запуск станции был намечен на 14 мая 1973 г. На нее планировалось послать всего три экспедиции. Первая из них должна была стартовать через сутки после выхода станции на орбиту. Командиром экипажа был назначен Ч. Конрад, должность пилота команд-

51

k

ного отсека занимал П, Вейц, Дж. Корвин выполнял обязанности

врача.

Экипаж станции усиленно тренировался. Наземные расчеты с 25 апреля в течение 9 суток репетировали операции подготовки к старту. В начале мая к этим работам были привлечены и астронавты. Одетые в скафандры, они разместились в командном отсеке основного блока «Аполлона» и провели в нем/несколько часов, еще и еще раз повторяя свои действия при запуске. Затем они продолжили тренировки в Центре им. Джонсона.

Предстартовые работы неожиданно осложнились забастовкой рабочих-электриков, но конфликт удалось быстро погасить. 10 мая новая неожиданность: в ферму обслуживания ударила молния. Наземным службам пришлось срочно проверять все системы ракеты-носителя и станции. К счастью, стихия не вызвала каких-либо неполадок.

Астронавты проходили последние медицинские проверки. Врачи должны были зафиксировать все параметры их организма, с тем чтобы в ходе полета и после него можно было сравнивать состояние здоровья астронавтов с предполетным. Обследование закончилось 13 мая. Теперь экипажу предстояло ждать результатов запуска станции и затем самим отправляться в космос.

При заправке ракеты-носителя топливом вышел из строя насос подачи жидкого кислорода. Однако эта неполадка была быстро устранена путем использования запасного насоса.

14 мая 1973 года в 17 ч 30 мин по Гринвичу ракета-носитель «Сатурн-V» стартовала, поднимая в космос станцию «Скайлэб». Наблюдать за запуском были приглашены 40 тыс. человек. В прилегающих к космодрому районах собралось почти полмиллиона зрителей.

Ракета-носитель довольно точно вывела станцию на орбиту, штатно прошли и операции по отделению от станции второй ступени «Сатурна-V», сбросу головного обтекателя, раскрытию панелей солнечных батарей комплекта астрономических приборов. Теперь должны были сработать пиротехнические заряды, освобождающие панели солнечных батарей самой станции. Однако эти панели не раскрылись. С Земли одна за другой трижды были посланы соответствующие команды, но ситуация не менялась. По данным телеметрии солнечные батареи вырабатывали всего 25 Вт энергии вместо 12,4 кВт. Это была серьезная неполадка. Фактически, если бы это положение не удалось исправить, станция оказалась бы неработоспособной. Причин отказа никто на Земле не знал. Специалисты приступили к серьезному всестороннему анализу. Шаг за шагом ситуация стала проясняться. Примерно через 60 с после старта, когда ракета проходила участок максимального скоростного напора воздуха, между противометеорным экраном и обшивкой станции возникло избыточное давление, из-за которого экран оторвался от корпуса станции. При этом он серьезно повредил крепления одной из панелей солнечных батарей. Когда включились тормозные двигатели для отделения второй ступени ракеты-носителя, один из двух «лепестков» панелей оторвался от станции. Положение усугублялось еще и тем, что второй «лепесток» оказался прижатым к корпусу из-за попадания частички экрана в механизм раскрытия.

Быстро подсчитали запасы энергетики на борту. Вывод оказался неутешительным — ее едва хватает для работы систем станции в дежурном режиме.

52

На Земле царило уныние. Журналистам сообщили, что экипаж не сможет исправить неполадку. На станции' в районе солнечных панелей не было поручней, и астронавты попросту не смогут добраться до места аварии. Кроме того, несработавшие пиротехнические устройства являлись источником потенциальной опасности для астронавта, проводящего ремонтные работы. Представители НАСА высказывали мнение, что программа «Скайлэб» полностью провалилась. Правда, в запасе была еще одна станция, но она могла быть запущена только через 15 месяцев. Расходы на запуск составили бы огромную величину, поскольку сама станция стоила 294 млн. долл. да плюс к этому еще 160 млн. долл. стоимости ракеты-носителя и работ по обслуживанию запуска. Эксперты считали, что последняя цифпа в сложившихся условиях достигла бы величины 200 млн. долл.

Пока велись все эти расчеты и обсуждались различные аспекты ситуации, руководители НАСА на всякий случай решили перенести запуск основного блока «Аполлона» с экипажем на 20 мая. Впрочем, мало кто всерьез считал, что этот пуск когда-либо состоится.

Следующий день принес новые огорчения. Поскольку противо-метеорный экран выполнял также и функции по тепловой защите, его потеря привела к резкому повышению температуры на борту станции. За сутки ее величина достигла в кабине 38°С и продолжала повышаться. На внешней поверхности станции она составляла свыше 80°С. 16 мая в кабине температура составила около 55°С. Так дальше продолжаться не могло — следовало принять какие-то срочные меры для ее стабилизации. Решили переориентировать станцию, направив ее продольной осью на Солнце. В этом случае площадь поверхности станции, освещаемая солнечными лучами, оказывалась минимальной, что уменьшало степень ее разогрева. Эта операция привела к успеху — температура стабилизировалась, хотя и оставалась довольно высокой — примерно 30°С.

Специалисты искали пути получения хоть какого-то научного результата от запуска «Скайлэба». Однако анализ приносил все новые неприятности. Предполагалось, что при столь высокой температуре некоторые материалы начнут выделять окись углерода и углекислый газ и отравят атмосферу станции. Из-за разогрева уменьшалась прочность алюминиевой обшивки станции и требовалось по крайней мере уменьшить давление газа в кабине. Наконец, специалисты опасались, что из-за высокой температуры испортятся продукты питания на борту.

На аварию «Скайлэба» остро отреагировали многие ,члены Конгресса США. Они требовали проведения расследования случившегося, полного отчета о возникших проблемах. Один из сенаторов заявил, что авария «Скайлэба» это «...трагедия для страны и налогоплательщиков». Он сказал также, что эта авария не должна служить поводом для выделения дополнительных ассигнований на космические исследования, и подчеркнул, что стоимость любой-программы НАСА превосходит возможную прибыль.

В этой довольно нервной обстановке инженеры искали способы устранить, насколько это было практически возможно, аварию на борту. Неизвестно, кому первому пришла в голову дерзкая мысль накрыть корпус станции специальным теплозащитным экраном. 17 мая руководитель программы «Скайлэб» сообщил, что если такой вкран удастся развернуть на станции, то полеты в 28 суток и в

53

56 суток вполне смогут быть осуществлены.

Запуск экипажа отложили до 25 мая. Астронавты срочно приступили к тренировкам по встрече и стыковке аппаратов в новых условиях. Специалисты провели ориентировочные расчеты размеров экрана — они оказались довольно значительными и должны были составлять не менее 4,2X3,5 м². Многое теперь зависело от того, сколь удачной будет конструкция экранов и как быстро они будут изготовлены. Чтобы застраховаться от неудачи, было решено разработать параллельно несколько их типов. Идея одного из них, получившая название «Зонт», была высказана руководителем отдела технического обслуживания Космического центра им. Маршалла доктором Джеком Кинзлером. «Зонт» представлял собой складывающееся полотнище, изготовленное из двух слоев майларовой и нейлоновой тканей. Для обеспечения необходимых терморегулирую-щих параметров Сторона «зонта», обращенная к Солнцу, была покрыта слоем алюминия, а другая сторона — специальным покрытием золотистого цвета. «Зонт» раскрывался в результате продольного перемещения центрального стержня внутри трубчатой штанги, которая наращивалась с помощью шести отдельных трубок длиной по 1,2 м. В раскрытом виде экран, подобно бытовому зонтику, удерживался пружинными ребрами. В свернутом виде «зонт» был довольно компактным и представлял из себя параллелепипед с квадратным основанием. Длина стороны квадрата составляла примерно 20 см, длина параллелепипеда — 135 см.

Работы над этой конструкцией начались с покупки в Хьюстоне обыкновенных фиберглассовых складных удочек и протекали весьма быстро. В них принимало участие сто пятьдесят человек, трудившихся в поте лица и забывших о сне и отдыхе.

Пожалуй, больше всего хлопот доставило изготовление самого полотнища. Оказалось, что в Центре им. Маршалла не нашлось мастера, способного сшить его из сверхтонкого материала. Начались поиски умельцев, к счастью закончившиеся благополучно. Из Хьюстона были срочно доставлены самолетом мастер и две швеи со своими швейными машинками. Они трудились по 14—20 часов в сутки, чтобы успеть к намеченному сроку.

Через неделю экран был готов* Астронавты в водолазных костюмах приступили к тренировкам по его развертыванию на макете станции, размещенном под водой в бассейне Центра.

К этому времени были изготовлены и другие типы экранов. Один из них работал по принципу оконной шторы, другой — трапецеидальной формы — устанавливался с помощью раздвижных шестов. Но руководство НАСА все больше склонялось к мысли о том, что наилучшим среди них оказался экран типа «зонт». Простое, казалось бы, устройство, но как много усилий потребовала его разработка. Достаточно сказать, что по разным оценкам его стоимость составила от 50 до 100 тыс. долл.

Между тем средства массовой информации приносили все новые тревоги всем, кто следил за полетом станции. 19 мая появилось сообщение, что из-за высокой температуры полиуретановая изоляция' может выделять токсичные вещества. Их концентрация при этом может достигнуть опасного для астронавтов уровня. В Центре управления полетом решили на всякий случай постепенно стравливать атмосферу станции, отчасти заменяя, таким образом, отравленный воздух чистым.