ДОМОЙ1


Говорят: дорога домой короче. И, вероятно, по земным меркам это так. Позади успешно выполненная, сложная и ответственная работа, впереди — встреча с родными и друзьями, заслуженный отдых.
Лишь с большой натяжкой можно применить эту народную мудрость к дорогам космическим.
В самом деле, время выведения корабля на орбиту, как правило, не превышает и десятка минут, время же спуска космонавтов с орбиты приближается к часу. Но это — чисто формальное сопоставление. Если же, хотя бы и вкратце, познакомиться с технической стороной дороги «обратно», то станет ясно, почему возвращение корабля на Землю считается одним из самых ответственных этапов любого космического рейса.
Итак, экипаж на орбите. Идет подготовка к завершению полета.
Моменты включения тормозной двигательной установки и соответственно приземления спускаемого аппарата обычно известны еще до запуска космического корабля на орбиту, ибо они не могут быть произвольно заданы. Надо, чтобы предпосадочные витки корабля «захватывали» как можно большее число наземных станций слежения, обеспечивая активное участие Центра управления полетом в проверке бортовых систем корабля. Надо, чтобы определенная часть посадочного витка проходила над освещенной поверхностью Земли, что необходимо для визуальной проверки ориентации корабля
перед включением двигательной установки на торможение. Надо, чтобы корабль приземлился не где-нибудь, а в конкретно и заранее заданной точке земной поверхности, где его уже ожидают, при этом в светлое время суток, чтобы облегчить работу поисково - спасательного комплекса. Надо, чтобы работа тормозного двигателя корабля была четко зафиксирована измерительным пунктом (обычно плавучим), то есть чтобы корабль в это время находился в конкретной точке космического пространства в зоне радиовидимости измерительного пункта. Таких «надо» набирается множество. И чтобы избежать ошибок, вполне возможных при стольких ограничениях, время посадки корабля назначается и всесторонне проигрывается заранее. На случай же незапланированного прекращения полета (например, по причине неисправности корабля) на каждые полетные сутки предусматриваются основной и резервный посадочные витки.
Но вернемся на борт корабля. Известно, что подготовку к возвращению на Землю экипаж начинает с первого дня орбитального полета. С одной стороны — это подготовка организма к встрече с земной тяжестью, а именно, поддержание физического состояния на высоком уровне с помощью ежедневных физических упражнений и ношения нагрузочных костюмов в процессе полета и специальных солевых процедур и вакуумной камеры в предпосадочные дни. С другой стороны — это транспортировка и размещение в спускаемом аппарате космического корабля результатов исследований, отснятой фото- и кинопленки, различных документов. Чтобы сохранить заданную центровку корабля (что, безусловно, важно при вы-

полнении динамических операций и особенно при спуске)/ каждому возвращаемому на Землю предмету предусмотрено свое «штатное» место. Окончательная ревизия и упаковка научного багажа производится непосредственно перед посадкой.
За несколько часов до включения двигательной установки на торможение экипаж убеждается в работоспособности всех систем корабля — энергоснабжения, обеспечения жизнедеятельности, ориентации и управления движением и т. д. Но особенно важен контроль тормозного двигателя вплоть до его кратковременного (на несколько секунд) включения.
После перехода экипажа в спускаемый аппарат и закрытия переходного люка проверяется герметичность спускаемого аппарата по падению давления в нем в течение заданного времени. Для этого на крышке переходного люка создается перепад давления за счет частичного сброса в открытый космос атмосферы из примыкающего к спускаемому аппарату отсека. Аналогично для проверки скафандров космонавтов при закрытых гермошлемах в них подается избыточное давление, превышающее давление в спускаемом аппарате на несколько десятков миллиметров ртутного столба. Следуют непрерывные доклады на Землю, а обратно — на борт — уточнения, рекомендации.
На борту порядок. Все готово к спуску. Готовы к приему экипажа и наземные службы обеспечения полета. Заняли исходные позиции средства поисково-спасательного комплекса. Командно-измерительный комплекс выполнил необходимые траекторные измерения и уточнения баллистических параметров спуска. Сверены данные экипажа и Центра управления полетом. В систему управления космическим кораблем вводятся так называемые программные уставки, регламентирующие дальнейшую работу его систем — ориентацию, включение и выключение двигателя.
На предпосадочном витке корабль разворачивается «кормой» вперед и, запомнив свое положение в пространстве, уходит на последний виток. Требуемую ориентацию корабля сейчас обеспечивает так называемая инерциальная система ориентации, использующая комплект гироскопов и в случае отклонения корабля от заданного положения выдающая команды на включение соответствующих микродвигателей. В начале посадочного витка, то есть незадолго до торможения, экипаж окончательно проверяет правильность ориентации корабля. Для этого космонавтам достаточно посмотреть в визир и по «бегу» Земли (из-под наблюдателя) убедиться в том, что тормозной двигатель корабля выставлен строго против движения. Только в этом случае будет обеспечен расчетный режим торможения. Если же перед началом торможения или в процессе его произойдет потеря ориентации, корабль может не затормозиться до требуемой скорости, уйти куда-нибудь в сторону от расчетной посадочной трассы, а то и вовсе выйти на новую (даже более высокую) орбиту.
И вот, наконец, наступает долгожданный момент. По команде программно-временного устройства открываются клапаны пуска тормозного двигателя...
В печати нередко можно встретить, что после торможения космического корабля траектория его дальнейшего полета «упирается» в посадочный район земной поверхности. Это не совсем так. В организации посадки аппарата на планету решающую роль играет наличие (или отсутствие) на ней атмосферы. Например, посадка на Луну, как известно, не имеющую атмосферы, существенно отличается от доставки аппарата на поверхность Венеры. Бортовой двигатель лунной машины должен погасить всю кинетическую энергию подлета к Луне, обеспечив практически нулевую скорость соприкосновения аппарата с ее поверхностью. Но если первая космическая скорость для Луны составляет 1, 68 километра в секунду (именно ее мы должны погасить в лунном десанте), то околоземная орбитальная скорость — это почти 8 километров в секунду! Неимоверно больших запасов топлива потребовалось бы космическому кораблю при возвращении на Землю, не будь на ней столь плотной атмосферы, да и сам пилотируемый полет в этом случае оказался бы проблематичным. Именно земная атмосфера берет на себя львиную долю (более 98 процентов) энергозатрат по гашению орбитальной скорости полета. Задача же тормозного двигателя более скромная — погасить немногим более ста метров в секунду и, таким образом, вывести корабль на новую орбиту, которая прошла бы (идеальный случай — в перигее) через плотные слои атмосферы. Все остальное довершит атмосфера. Затормозив аппарат, она искривит траекторию его полета, сделает ее почти отвесной, и только тогда можно будет сказать, что траектория «упирается» в район посадки. Но это будет чуть позже, а пока...
Космонавтов слегка прижимает к ложементам кресел. Слышится ровный гул тормозного двигателя. Ориентация устойчивая. Главное сейчас — своевременная отсечка. Преждевременное выключение тормозной двигательной установки приведет к тому, что корабль, не дотормозившись, останется в космосе на более низкой орбите или все-таки войдет в атмосферу, но приземлится уже не там, где его ожидают. Это может оказаться и пустыня Африки, и горные массивы Азии, и бескрайние просторы Тихого, Индийского или Атлантического океана. Возможны и другие, промежуточные варианты, когда контакт с плотной атмосферой произойдет не на посадочном, а на одном из последующих витков, но также с непредсказуемым районом приземления. Переработка тормозного двигателя корабля станет причиной, наоборот, более крутого входа спускаемого аппарата в атмосферу Земли, больших перегрузок и, само собой, приземления в нерасчетном районе. Именно из-за особой ответственности участка торможения на некоторых космических кораблях (например, н^ «Союзе») тормозная двигательная установка дублируется, и если основная установка по каким-то причинам не разовьет необходимой тяги или ее выключение окажется досрочным, в работу немедленно включается дублер.

В нашей посадке все включается и выключается вовремя. Бортовой интегратор выдал команду, и шум за бортом затих. Теперь около четверти часа — свободный полет. Измерительные пункты уточняют данные участка торможения, подтверждают штатный режим посадки. Можно идти дальше — отделять спускаемый аппарат от других, ставших уже ненужными, отсеков корабля и двигательной установки. По команде программно-временного устройства срабатывают пирозамки, и корабль «распадается на части». Предметом дальнейшей заботы людей на Земле и в космосе остается спускаемый аппарат. Учитывая огромную ответственность операции по разделению отсеков, в системе разделения обычно предусматривают дублирование и даже троирование, используя тепловые датчики, датчики перегрузок и пр.
Мысль о возвращении на Землю только самого необходимого — космонавтов и результатов научных наблюдений в космосе — явилась в свое время крупной инженерной находкой, во многом определившей облик и самых первых, и современных, и, возможно, будущих космических кораблей. Дело в том, что при входе в плотные слои атмосферы на поверхности аппарата может развиться температура до шести и более тысяч градусов. Такого «теплового удара» не выдерживают применяемые металлы и конструкционные материалы. И если не принять необходимых защитных мер, через несколько мгновений от аппарата могут остаться, как говорится, лишь воспоминания. В качестве защитного средства в данном случае выступают так называемые абляционные покрытия. Это специального состава обмазка, наносимая на поверхность аппарата и воспринимающая на себя практически всю тепловую нагрузку торможения. Сгорая сама (испаряясь), она создает газовую завесу между раскаленной атмосферой и материалом конструкции, предохраняя таким образом последнюю от разрушения. Однако всю поверхность космического корабля покрыть таким составом невозможно — масса теплозащитного экрана «съела» бы всю полезную нагрузку. Выделение же в составе корабля кабины космонавтов (спускаемого аппарата), в которой стартует на орбиту и возвращается на Землю экипаж, решает проблему — поверхность кабины космонавтов значительно меньше поверхности всего корабля.
В борьбе за массу полезного груза конструкторы пошли еще дальше: теплозащитная обмазка наносится не на всю поверхность спускаемого аппарата, а на ту ее часть, которой аппарат войдет в атмосферу. А чтобы в процессе аэродинамического торможения под раскаленную плазму случайно не попало незащищенное место, конструкция аппарата обеспечивает его автоматическую стабилизацию за счет смещения центра масс всех элементов (включая экипаж) относительно геометрического центра аппарата, как бы по принципу широко известной детской игрушки «неваляшки».
Завершается участок свободного полета. Загорание транспаранта «Атмосфера» извещает космонавтов о появлении начальных перегрузок. За стеклом иллюминаторов появляются отдельные языки, а затем сплошное гудящее пламя. По закопченным стеклам иллюминаторов ползут змейки расплавленного металла. Оплавляются антенны, различные датчики. Плазменная оболочка вокруг спускаемого аппарата временно лишает экипаж связи с Землей. Дышать становится труднее. Огромные нагрузки наваливаются на космонавтов, вдавливая их в кресла. При баллистическом спуске перегрузки могут достигать 8—10 единиц. Это значит, что в 8—10 раз увеличивается вес каждого члена экипажа. Кресла в спускаемом аппарате размещены так, что космонавты ориентированы спиной к набегающему потоку.
Влияние перегрузок на организм человека достаточно хорошо было изучено еще в докосмическую эпоху. И давно известно, что перегрузка в сторону головы или ног переносится наиболее тяжело. Кровь приливает к голове или, наоборот, отливает от нее, возможны временная утрата зрения, обморочное состояние, потеря сознания. В направлении же грудь — спина перегрузки переносятся легче.
Внимательный читатель, наверно, обратил внимание на то, что при обмене космическими кораблями на орбите (такая операция неоднократно выполнялась в полете орбитальной станции «Салют-6») экипажи забирают с собой и кресла, в которых они стартовали на орбиту. Переносятся, конечно, не сами кресла, а вкладыши кресел, изготовляемые индивидуально по телу каждого космонавта. Такой «индивидуальный» подход обеспечивает плотное прилегание спины космонавта к поверхности вкладыша и, следовательно, равномерное распределение нагрузки на поверхности тела, что позволяет избежать местных нарушений ткани наподобие пролежней у тяжелобольных.
Наконец, перегрузки начинают слабеть. Спускаемый аппарат по-прежнему встряхивает (этот участок космонавты называют «булыжником»), изредка разворачивает по крену. Слышно «сопение» двигателей системы управления спуском. Отслеживая траекторию спуска, бортовая автоматика с помощью газореактивных сопел управляет креном спускаемого аппарата, смещая тем самым в нужную сторону его центр тяжести. Аппарат изменяет положение относительно набегающего потока, то зарываясь в него, то, наоборот, приподни-

маясь в нем, оставаясь в усредненном своем движении на оптимальной расчетной траектории.              /
Спускаемый аппарат первого пилотируемого корабля «Восток» имел форму шара, который, как известно, не обладает аэродинамическим качеством, т. е. при входе в атмосферу он вел себя как свободно падающее пассивное тело, снижаясь по баллистической траектории. Спускаемые аппараты современных космических кораблей обладают аэродинамическим качеством, хотя и небольшим (по сравнению с самолетами). Например, у американского «Аполлона» форма аппарата конусообразная, у советского корабля «Союз» — ближе к форме автомобильной фары. Такие геометрические тела при некотором смещении относительно оси симметрии их центра тяжести, взаимодействуя с потоком воздуха, испытывают определенную подъемную силу. Это позволяет сделать спуск как бы более пологим, управлять дальностью полета, снизить воздействующие на аппарат и его экипаж перегрузки. Однако схема управления посадкой несколько усложняется.
Завершается участок аэродинамического торможения. Высота аппарата над поверхностью Земли около 10 километров, скорость 150 метров в секунду. По сигналу датчиков перегрузок сбрасывается крышка парашютной системы и над спускаемым аппаратом вспыхивает стабилизирующая лента.
При возвращении космических аппаратов на Землю обычно применяются многокаскадные парашютные системы. Они могут включать стабилизирующий парашют для успокоения спускаемого аппарата, тормозной парашют для дополнительного гашения скорости, вытяжной — для введения в действие основного парашюта, с огромным усилием впрессованного в контейнер, и, наконец, основной парашют площадью в сотни й даже тысячи квадратных метров. Для большей надежности парашютная система, как правило, дублируется.
Сильный рывок от раскрывшегося купола является для экипажа свидетельством того, что самое трудное осталось позади.
Откинуты гермошлемы. Идет оживленный радиодиалог с Центром управления полетом. Космонавты устанавливают радиоконтакт с самолетами и вертолетами поисково-спасательного комплекса, барражирующими над районом приземления. Открываются дыхательные клапаны, и в кабину врываются запахи Земли. Отстреливается теперь уже ненужный теплозащитный экран. Уменьшается масса спускаемого аппарата, а вместе с этим и скорость его снижения на парашюте. При сбросе экрана открываются твердотопливные двигатели мягкой посадки, призванные снизить ударные нагрузки при приземлении. У кораблей «Союз» на участке парашютирования осуществляется так называемая перецепка парашюта на симметрическую подвеску. Необходимость такой операции обусловлена компоновочной схемой спускаемого аппарата — сме-

Все! Дома!


щенным относительно оси симметрии аппарата расположением парашютного контейнера. После перецепки аппарат принимает строго вертикальное положение.
Взводится система амортизации кресел экипажа. В полутора метрах от поверхности Земли по сигналу высотомера срабатывают двигатели мягкой посадки. Последний толчок — и аппарат на Земле. Отстреливаются стреньги парашюта — чтобы при сильном ветре аппарат не потащило. Открывается крышка выходного люка. Крепкие объятия, цветы, поздравления. Первое «спасибо» обгоревшей конструкции.
Все! Дома! 
<< | >>
Источник: Новиков Н. Ф.. Готовность одна минута!. 1984

Еще по теме ДОМОЙ1:

  1. 5.4. Стоимость воспроизводства и плата за природные ресурсы
  2. 5.3. Сравнительная экономическая оценка природных ресурсов
  3. 5.2. Абсолютная и экономическая оценки
  4. 5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ
  5. 5.1. Содержание экономической оценки
  6. 4.3. Основные направления научно-технического прогресса и их влияние на охрану окружающей среды и рациональное природопользование
  7. 4.2. Оценка ущерба от загрязнения окружающей среды
  8. 4. ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ И НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС
  9. 4.1. О критерии решения экологических проблем
  10. 3.5. Сочетание требования экологизации производственных процессов с требованиями экономического роста отраслей народного хозяйства
  11. 3.2. Возобновимые и невозобновимые ресурсы. Проблемы истощения. Основные пути предотвращения истощения природных ресурсов
  12. 3.3. Основные признаки естественных ресурсов, их классификация, как экономической категории