ТРИ ДЕСЯТИЛЕТИЯ КОСМИЧЕСКОГО ДОМА

Идея создать орбитальную космическую станцию - одна из немногих, что родилась не в головах фантастов, а у специалистов. Обыденное сознание не сразу свыклось с мыслью, что любой предмет, выведенный на околоземную или любую другую орбиту, будет находиться на ней сколь угодно долго, практически не затрачивая энергии (совсем незначительная часть по сравнению с расходуемой на запуск идёт на коррекцию орбиты).

Уже на докосмическом этапе стало понятно, что орбитальные станции (ОС) будут конструктивно существенно отличаться от космических кораблей (КК), предназначенных для взлёта и посадки на планеты. Такие станции представлялись некими перевалочными пунктами для них. Использование ОС как наблюдательных пунктов и ретрансляторов рассматривалось немногими, хотя, предлагая в 50-х гг. ХХ в. ретрансляторы на геостационарной орбите, член Британского межпланетного общества, известный писатель-фантаст Артур Кларк имел в виду именно пилотируемые объекты.

Однако настоящей причиной появления ОС явилось жесточайшее ограничение по массе и объёму космических кораблей, определявшееся грузоподъёмностью и размерами существующих ракет-носителей (РН). Общепринятая практика состояла в том, что отработавшие элементы конструкции немедленно отбрасывались, чтобы сэкономить топливо ракетных двигателей. Это позволило создать нужные на первых порах лёгкие, но малоресурсные аппараты и системы, исключавшие возможность решить многие практические задачи, требовавшие достаточно продолжительного полёта.

ОС работает на околоземной (пока) орбите длительное время, поэтому к созданию и оценке ОС как технического устройства нельзя подходить без учёта её эксплуатационных качеств. В связи с этим помимо общих для всей космической техники проблем необходимо решить две дополнительные: обеспечить надёжные сближение и стыковку ТК и ОС, а также найти для станции не только эффективное применение в космических исследованиях, но и достойное место в народнохозяйственном комплексе. И если первую, чисто техническую успешно решили, то со второй, более сложной, включающей ещё и организационные, политические и экономические аспекты, не удаётся справиться до сих пор. 

ПЕРВЫЕ ПРОЕКТЫ 

К разработке MOL фирма "Дуглас" приступила в конце 1963 г. При этом планировалось использовать КК "Джемини" и части ракеты-носителя "Титан-2". Предполагалось, что станция будет включать 4-метровый "Джемини" с двумя астронавтами и 10-метровый (максимальный диаметр - 3 м) обитаемый отсек, в который экипаж перебирался бы после стыковки. Общая масса ОС равнялась бы 14 т. Прорабатывались три варианта перехода: через люк в теплозащите спускаемого аппарата, через складной (надувной) туннель или через открытый космос.

Герметичный объём обитаемого отсека должен был составить от 28,3 до 34 м3, из них 11,3 м3 свободного пространства. Продолжительность одного полёта планировалась 30 суток. Предполагалось, что станция будет запускаться на круговую орбиту высотой 240-260 км и наклонением 85-92°.

8 ноября 1966 г. по программе MOL был проведён первый и последний полёт. Спускаемый аппарат "Джемини" с люком в лобовой теплозащите выполнил суборбитальный полёт, а рабочий отсек без блоков жизнеобеспечения вышел на околоземную орбиту. Запуск был осуществлён тяжёлым носителем "Титан-3". На 1968 г. планировалось начало пилотируемых экспедиций, однако этого не произошло, и в 1969 г. программу свернули. Основная причина заключалась в отсутствии необходимости в таком космическом наблюдательном пункте: к тому времени с задачами оптической разведки справлялись беспилотные спутники. По-видимому, на прекращение работ повлияли успешные испытания советской противоспутниковой системы, без труда устраняющей любые спутники на низких орбитах.

С некоторой натяжкой MOL всё-таки можно отнести к ОС, так как после отделения и посадки спускаемого аппарата с астронавтами дальнейшего использования рабочего отсека не предполагалось.

Разработка орбитального комплекса "Алмаз" официально началась в ОКБ-52 под руководством Владимира Николаевича Челомея (1914-1984) 12 октября 1964 г., фактически же к ней приступили годом ранее. Комплекс также должен был решать разведывательные задачи, но на значительно более высоком уровне: он оснащался радиолокатором бокового обзора и фотоаппаратурой, причём получаемые изображения могли передаваться на Землю как при помощи телевизионной установки, так и на фотоплёнке, упакованной в специальные капсулы.

В ходе разработки "Алмаз" претерпел существенные изменения. В. Н. Челомей был вынужден отказаться от ТКС в пользу "Союза" (а экипаж сократился с трёх до двух человек), затянулось создание радиолокатора, да и в целом сложность приборной "начинки" не способствовала ускорению работ. В результате только 3 апреля 1973 г. "Алмаз" впервые стартовал под именем "Салют-2". К сожалению, на 13-е сутки полёта произошли разгерметизация рабочего отсека и отказ бортовых систем.

Следующую станцию - "Салют-3" запустили 25 июня 1974 г. Однако на ней проработал только один экипаж (Павел Попович и Юрий Артюхин) и всего 15 суток, а второй (Лев Дёмин и Геннадий Сарафанов) не попал на ОС из-за отказа радиотехнической системы стыковки.

Последний пилотируемый "Алмаз" полетел 22 июня 1976 г. под названием "Салют-5". На нём отработали два экипажа: Борис Волынов и Виталий Жолобов - 48 суток, Виктор Горбатко и Юрий Глазков - 18 суток.

НАСЛЕДИЕ ЛУННЫХ ПРОГРАММ 

Первая американская станция "Скайлэб" оказалась неожиданным продолжением американской лунной программы. Задолго до её окончания перед НАСА встал вопрос, можно ли как-то использовать созданные в рамках проекта "Аполлон" технические средства? Поскольку третья ступень носителя "Сатурн-V" практически являлась полезной нагрузкой и выходила на околоземную орбиту, родилась идея сделать из неё орбитальную станцию. Сначала планировалось, что она выйдет в космос именно как ракетная ступень, а всё необходимое оборудование будет доставлено кораблями "Аполлон", запускаемыми носителями "Сатурн-IB". Однако от этого быстро отказались из-за сложности монтажных работ в космосе и малой надёжности предполагаемой конструкции.

В конечном счёте конструкция третьей ступени была использована как корпус будущего аппарата. Жилой и рабочий (создан на базе рабочего отсека орбитальной станции MOL) отсеки разместились в бывшем водородном баке. Перед ним располагались отсеки шлюзовой камеры и причальный. Кроме того, на специальной поворотной ферме находился блок астрономических приборов с четырьмя собственными солнечными батареями, что придавало станции внешнее сходство с вертолётом. Бывший кислородный бак отвели для сбора и обработки отходов жизнедеятельности экипажа.

На ОС последовательно побывали три экипажа, проработав соответственно 28, 59 и 84 дня. Последний полёт завершился 8 февраля 1974 г. Сам факт реализации столь масштабной программы научных исследований менее чем за год говорит о таланте её американских проектировщиков и планировщиков, но последующие пять лет, до неуправляемого схода с орбиты летом 1979 г., "Скайлэб" летал как "мёртвое тело".

Разработка многоцелевых пилотируемых орбитальных станций в ОКБ-1 велась ещё с начала 60-х гг. ХХ в., однако концентрация усилий на лунной программе не способствовала реализации этих проектов. Но к 1970 г. упомянутая программа утратила политическую значимость. Срочно потребовались какие-то достижения в пилотируемой космонавтике, способные нивелировать триумф американцев, высадивших человека на Луну.

В условиях свёртывания советской лунной программы и затруднений в создании приборной "начинки" "Алмаза" родилось оригинальное решение: создать пилотируемую научно-исследовательскую орбитальную станцию, используя крупные, готовые корпуса "Алмаза" и уже испытанные агрегаты корабля "Союз" (система управления, двигательные установки, система жизнеобеспечения, система энергопитания). Естественно, "Союз" должен был стать и транспортным кораблём.

Компоновка аппарата, названного орбитальным модулем или долговременной орбитальной станцией (имя "Салют" дали непосредственно перед стартом 19 апреля 1971 г.), по сравнению с "Алмазом" была пересмотрена: зону большого диаметра, занятую на военной станции фотоаппаратурой, отвели для биологических экспериментов, здесь же разместили спальные места. Шлюзовую камеру вытеснил приборно-агрегатный отсек "Союза", а стыковочный узел переместился на дополнительный, переходный отсек, смонтированный на торце зоны малого диаметра, в нём установили и звёздный телескоп "Орион". Солнечные "союзовские" батареи поставили - по две панели - на переходном и приборно-агрегатном отсеках. С некоторыми изменениями эта компоновка сохранилась во всех гражданских станциях, включая базовые блоки ОС "Мир" и российского сегмента Международной космической станции.

Следующей долговременной ОС стал "Салют-4", выведенный 26 декабря 1974 г. Солнечные батареи (уже три) значительно большего размера переместились на узкую часть рабочего отсека (туда, где стояли и на "Алмазе"), а в широкой его части снова появился "алмазовский" негерметичный отсек, в котором расположились астрономические приборы. После гибели Георгия Добровольского, Владислава Волкова и Виктора Пацаева станцию сделали двухместной.

Однако возможности "Салюта" и "Салюта-4" как исследовательских лабораторий были ограничены. Дело в том, что создавались космические аппараты очень долго, и за это время возникли другие научные задачи. На ОС первого поколения проводились только те работы, которые заранее планировались. Поэтому при появлении новых задач поменять оборудование было крайне сложно, часто просто невозможно. ОС "Салют" и "Салют-4" (а также слетавший в промежутке между ними американский "Скайлэб") сыграли отведённую им политическую роль, а вот в научно-практическом плане смогли лишь продемонстрировать потенциал техники такого рода.

Первое новшество позволило решить несколько задач. Во-первых, организовать одновременную работу на станции двух экипажей. Один из них занимался преимущественно управлением и техническим обслуживанием станции, а другой - непосредственно научными экспериментами.

Во-вторых, проводить смену экипажей без потерь времени на подготовку станции к полёту в автоматическом режиме и её расконсервацию по прибытии новых космонавтов. На эти операции требовалось примерно по неделе на каждую, причём обе сопровождались либо усталостью в конце полёта, либо тяжёлой адаптацией к невесомости (и то и другое увеличивает вероятность ошибочных действий). В-третьих (позднее это оказалось главным), два стыковочных узла дали возможность организовать снабжение орбитальной станции при помощи беспилотных грузовых кораблей, а именно "Прогрессов" и их модификаций. Все они использовали менее мощную, но значительно более дешёвую ракету-носитель из семейства "семёрок" (Р-7). Реальный грузопоток составлял 10- 12 "Прогрессов" в год, что при ежегодном производстве около 60 "семёрок" не являлось проблемой.

Орбитальная дозаправка предусматривалась ещё первоначальным проектом "Союза", однако осуществилась только сейчас. Вместе с объединённой двигательной установкой, внедрённой на новом транспортном корабле, она значительно расширила возможности как кораблей, так и самой станции по орбитальному маневрированию и регулярной коррекции орбиты.

Было и ещё одно нововведение, не столь заметное, но для успешной эксплуатации станции не менее важное. Дело в том, что из-за вращения Земли и смещения плоскости орбиты продолжительность нахождения ОС в зоне видимости из определённых наземных районов меняется от витка к витку. Поэтому ОС иногда вообще не наблюдались даже с достаточно протяжённой территории СССР. Управление космическими аппаратами в те годы, как и теперь, в нашей стране велось в основном с наземных пунктов. Рабочее время для экипажей ОС первого поколения подбиралось так, чтобы периоды бодрствования приходились на участки максимально длительного нахождения в зоне видимости наземных постов. Очевидно, что это отнюдь не увеличивало психологический комфорт космонавтов и их работоспособность.

В конце 70-х гг. советский командно-измерительный комплекс был уже развёрнут в полном объёме и включал не только наземные, но и плавучие измерительные пункты, развёрнутые в Мировом океане. Главное, что все они объединялись спутниковыми линиями связи, обеспечивавшими передачу любых данных в реальном масштабе времени ОС, в какой бы точке траектории она ни находилась. Поэтому на борту орбитального комплекса, запущенного в сентябре 1977 г., установили 24-часовой суточный цикл с нормальной сменой периодов сна и бодрствования.

Возможность доставлять на станцию расходные материалы (включая пищу, воду и воздух), новые приборы и оборудование позволила резко увеличить продолжительность пилотируемых полётов, а также повысить эффективность работ.

"САЛЮТуем" "МИРУ" 

Первоначально предполагалось, что базовый блок будет только жилым, а научная аппаратура разместится в целевых модулях. Созданные на основе "Союза", они должны были работать самостоятельно и стыковаться с базовым блоком для технического обслуживания, дозаправки топливом и перезарядки регистрирующих устройств. Однако из-за того, что резко росла масса отдельных блоков и отсутствовала ясность в том, как причалить модуль сразу к боковому узлу, проект пересмотрели. Число целевых модулей выросло до пяти, четыре из них планировали состыковать с осевым узлом, расположенным на переходном отсеке, а потом с помощью специального манипулятора переносить на один из боковых. Сами модули в 1981 г. решено было делать на базе функционально-грузового блока "алмазовского" ТКС (и соответственно запускать "Протоном"), что утраивало их грузоподъёмность и полезный объём. Идею же придания им самостоятельности отложили до лучших времён, в частности, потому, что в этом случае количество одновременно работающих в космосе объектов превысило бы возможности командно-измерительного комплекса.

Многократный пересмотр проекта станции не способствовал ускорению её создания, и базовый блок "Мир" был запущен лишь 20 сентября 1986 г., причём не только без научного оборудования, но и без части агрегатов служебных систем. Космонавты Леонид Кизим и Владимир Соловьёв впервые в истории выполнили в мае-июне 1986 г. на космическом корабле "Союз Т-15" перелёт с ОС "Мир" на ещё работавший на околоземной орбите "Салют-7" и обратно, возвратившись с захваченными с него 400 кг научной аппаратуры.

Дополнительное оборудование прибыло на модуле "Квант", стартовавшем 31 марта 1987 г. Кроме служебных систем, в частности силовых гироскопов, обеспечивающих ориентацию и стабилизацию "Мира" без вмешательства ракетных двигателей, на "Кванте" размещался астрономический модуль "Спектр".

В дальнейшем к "Миру" были пристыкованы блоки "Д" ("дооснащение", "Квант-2", 26 ноября 1989 г.), "Т" ("технологический", "Кристалл", 10 июня 1990 г.), "Природа" (27 апреля 1996 г.) и "Спектр" (3 июня 1995 г.).

В модуле "Квант-2" установили блоки системы жизнеобеспечения (включая аппаратуру для регенерации воды и воздуха), душевую кабину, запасы продовольствия. Здесь же располагалась большая шлюзовая камера, хранились скафандры "Орлан" и "средство передвижения космонавта". Шлюзовая камера имела люк большого диаметра, открывавшийся наружу, что однажды стало причиной аварийной ситуации.

На "Кристалле" размещалось оборудование для технологических, биологических, астрономических и других исследований. Кроме того, здесь же находился андрогинно-периферийный стыковочный узел, к которому в перспективе предполагалось причаливать многоразовый воздушно-космический корабль "Буран". Однако этого не произошло, и он использовался американскими космическими челноками. Для работы с ними к "Кристаллу" 15 ноября 1995 г. добавили специальный стыковочный отсек.

Модуль "Природа" предназначался для исследования земной поверхности, а на "Спектр" возлагалось изучение того, как распространяются электромагнитные волны в верхних слоях атмосферы, в основном в целях дальнейшей разработки новых видов оружия. Но соответствующих приборов так и не создали, более того, оба модуля достраивались и были запущены в значительной степени на средства американских коллег и с их оборудованием.

Основным выводом после 15-летней эксплуатации орбитального комплекса стало то, что космонавт-ремонтник пришёл на смену космонавту-оператору 60-70-х гг. Ремонт оборудования и его наладка - вот где человек незаменим, решение этой задачи оправдывает все затраты и опасности, связанные с полётами в космос. Но и техника здесь нужна совсем другая: не станция-лаборатория, а станция-мастерская, станция-стапель.

Однако проектирование "Фридом" не было завершено из-за постоянного его удорожания по мере выявления всё новых технических трудностей. Даже по прошествии десяти лет сроки начала строительства так и не определились, и в НАСА обоснованно опасались "оргвыводов" со стороны конгресса США. В то же время в России в начале 90-х гг. выделение средств для развития отечественной космонавтики и для поддержания существовавшей инфраструктуры практически прекратилось. Поэтому идея создания международной, в первую очередь американо-российской, станции, объединяющей их деньги и наш опыт, витала в воздухе, а после 1992 г. стала воплощаться.

МЕЖДУНАРОДНАЯ КОСМИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ 

Примерно с 1988 г. в Советском Союзе медленно, но неуклонно сокращалось финансирование перспективных научно-технических, в том числе и космических, программ. После событий 1991 г. перед космонавтикой встал вопрос: быть или не быть?

Однако в сложном положении оказались и американцы: кроме существующих космических челноков в их планы входило создание орбитальной станции "Фридом", разрабатывавшейся НАСА почти десятилетие. Однако конца научно-исследовательским работам не было видно, и как отчитываться перед конгрессом США за потраченные деньги, его руководство совершенно не представляло.

Таким образом, реализация совместной программы являлась спасением для обеих сторон: России она давала хоть какие-то деньги и стимулировала государственное руководство угрозой наказания за невыполнение международных обязательств; США - возможность построить орбитальную станцию, опираясь на российский многолетний опыт, и сэкономить собственные средства.

В результате МКС, некоторое время называвшаяся "Альфа", стала, в сущности, простым и не самым удачным симбиозом советского проекта "Мир-2" и американского "Фридом", причём в значительной степени урезанных.

Основой американского сегмента станции служит ферма. В данный момент она состоит из трёх частей: S0, S1 и P1, весом по 16 т каждая. На ней размещены радиаторы системы терморегулирования, антенны, телекамеры. В дальнейшем тут же предполагается установить и различное научное оборудование. На ферме имеется своя "железная дорога", так называемая "подвижная сервисная система", перемещающая оборудование и астронавтов. Эта ферма ориентирована перпендикулярно направлению полёта. Солнечные батареи американского сегмента смонтированы на другой ферме - "башне", ориентированной вертикально. Герметичная американская часть состоит из трёх отсеков: лабораторного "Дестини", служебного "Юнити" и шлюзовой камеры.

Основу российского сегмента составляет служебный модуль "Звезда", очень напоминающий базовый блок орбитальной станции "Мир" (собственно, его и начали делать в середине 70-х гг. ХХ столетия именно с таким прицелом). Главным внешним отличием стали не четыре, а только два стыковочных узла соответствующего отсека. К нижнему пристыкован отсек "Пирс", рассчитанный на работу с транспортными кораблями и целевыми модулями.

"Фундаментом" МКС можно назвать функционально-грузовой блок (ФГБ). Конструктивно он похож на боковые модули станции "Мир" и восходит к ФГБ транспортного корабля снабжения, разработка которого началась ещё в 1963 г. Несмотря на то что блок (собственное название "Заря") создавался в СССР и изготавливался на заводе имени М. В. Хруничева в Москве, финансирование осуществляли американцы. ФГБ имеет три стыковочных узла: два по продольной оси (к ним пристыкованы соответственно "Звезда" и "Юнити", в результате герметичные отсеки МКС вытянуты в линию в направлении полёта), к одному, нижнему, швартуется транспортный корабль типа "Союз".

В ближайшее время ожидается начало эксплуатации европейского грузового космического корабля "Жюль Верн", запускаемого ракетой-носителем "Ариан-5". Не исключена возможность взаимодействия с МКС китайского космического корабля "Шэнь Чжоу".

Несмотря на внушительные размеры и высокую стоимость, МКС не является большим шагом вперёд по сравнению с орбитальным комплексом "Мир", так как условия для научных экспериментов на ней не улучшились. Кроме того, значительно задерживается изготовление целевых модулей российского сегмента, и нашим космонавтам приходится "подрабатывать содержателями орбитального туристического кемпинга".

Сергей Александров