Приключения на орбитах

Маневры на орбитах

Потеря темпов исследований по «лунной» проблематике отчетливо ощущалась. В то время как американцы, решив все свои задачи, уже прекратили эксперименты с «Джемини», у нас аналогичные исследования по программе «Союз» только начались. Даже по весьма оптимистическим прогнозам полет на Луну советских космонавтов мог состояться лишь в 1970-1971 годах, т.е. уже после того, как американцы побывали бы там несколько раз. Казалось бы, именно в этот момент и нужно было принять решение об отказе от лунных экспедиций. Но, увы, работы по-прежнему продолжались и требовали все новых и новых затрат. Нельзя сказать, что они были безрезультатны. Четырехступенчатый вариант ракеты-носителя «Протон» мог обеспечить пилотируемый облет Луны на аппарате «Л-1», модификации «Союза». В.Н. Челомей надеялся, что такой полет можно будет осуществить уже в 1967 году к 50-летию Советской власти. Так что в любом случае имелась надежда обогнать американцев в этом эксперименте. Гонка к Луне достигла своей критической точки. Американская разведка пристально следила за нашими космическими объектами. Спутники-шпионы зафиксировали строительство пускового и монтажного комплексов на Байконуре, а также новой антенны в Центре управления полетами, в Калининграде (под Москвой). Американцы знали даже, что в нашем отряде космонавтов тренируются 60 человек.

2 марта 1968 года трехступенчатая ракета-носитель «Протон» вывела в космос беспилотный вариант аппарата «Л-1», известного как «Зонд-4» (запуск, правда, не был направлен в сторону Луны). Полет прошел нормально, что вселило в специалистов новые надежды.

С помощью этой ракеты можно было осуществить пилотируемый полет на Луну по двухпусковой схеме, которая предусматривала запуск двух аппаратов, их стыковку на орбите Земли и последующий полет на Луну. Но этот вариант был сложным, и от него отказались.

15 сентября был запущен «Зонд-5», который облетел Луну и вернулся на Землю. Он приводнился в Индийском океане, но при спуске обнаружились некоторые неполадки – перегрузка и температура оказались больше расчетных.

По-прежнему велись работы по проектам «Н-1» и «Л-3».

Первыми в 1968 году в космос отправились американские астронавты Уолтер Ширра (командир), Уолтер Каннингем и Донн Эйзел на основном блоке космического корабля «Аполлон-7».

Запуск состоялся 11 октября с помощью ракеты-носителя «Сатурн-1Б» и прошел успешно. Это был первый полет на «Аполлоне», и перед экипажем стояли сравнительно простые задачи.

После выхода на орбиту корабля астронавты стравили из второй ступени ракеты-носителя остатки топлива, с помощью вспомогательных двигателей совершили несколько поворотов системы «ступень – корабль», а затем отстыковали ступень от корабля. Придав импульс тяги кораблю, они отвели его от ступени на пятнадцать метров. После фотографирования ступени астронавты перевели корабль на другую орбиту.

На вторые сутки полета был осуществлен эксперимент по сближению с этой ступенью. Корабль подошел к ней на расстояние двадцать метров, и они в течение получаса совершали групповой полет. Затем были включены вспомогательные двигатели, и «Аполлон» перешел на другую орбиту.

13 октября начались различные эксперименты на борту корабля. Астронавты работали 16 часов и 8 часов отдыхали. При этом Ширра и Каннингем отдыхали одновременно, а Эйзел дежурил – его отдых начинался после того, как его товарищи приступали к работе.

Следующие сутки полета оказались довольно тревожными. Вскоре после первого телевизионного сеанса связи, передававшегося с помощью спутников в Европу, вышла из строя электрическая шина, которая обеспечивала питание переменным током. Каннингему удалось быстро выключить ее и тем самым предотвратить выход из строя преобразователя постоянного тока в переменный. Эта неполадка могла привести к серьезным затруднениям при торможении и спуске корабля на Землю, поскольку становилось невозможным регулировать направление тяги маршевого двигателя.

Руководители полета решили перевести корабль на более низкую орбиту. Сход с нее можно было обеспечить с помощью вспомогательных двигателей.

15 октября у экипажа появились симптомы простуды. 19 октября руководители полета заметили, что астронавты стали раздражительными, и предложили им увеличить продолжительность сна. Экипаж жаловался на плохое качество питьевой воды, обильно обработанной хлоркой. Иллюминаторы загрязнились, и проводить наблюдения стало трудно.

За время полета было проведено семь телевизионных передач с борта корабля. Некоторые из них астронавты превращали в «клоунады». Впоследствии им было приказано более серьезно вести себя перед телевизионной камерой.

На одиннадцатые сутки полета, 22 октября, корабль должен был вернуться на Землю. Астронавты обратились к Центру управления с просьбой разрешить им не надевать скафандры и шлемы. Они аргументировали это тем, что при заложенных из-за насморка дыхательных путях в результате резкого повышения давления может возникнуть острая боль в ушах и даже могут лопнуть барабанные перепонки, а шлемы и скафандры мешают зажать нос и создать противодавление на барабанные перепонки. После некоторых споров астронавты получили разрешение на спуск без шлемов, но в скафандрах.

В районе приводнения был легкий шторм, высота волн достигала метра, скорость ветра – десяти метров в секунду. Основные парашюты отделились не сразу и на волнах перевернули спускаемый аппарат днищем вверх. С помощью трех надувных баллонов отсек был возвращен в расчетное положение, связь с ним восстановилась. Вскоре астронавтов подобрал вертолет.

Телевизионный репортаж о поиске и спасении астронавтов передавался в реальном масштабе времени через спутник в США и Европу.

После гибели В.М. Комарова у советских космонавтов возник некоторый психологический барьер перед полетами в космос. Если корабль «Восток» на практике доказал свою высокую надежность и за все время эксплуатации не имел серьезных отказов, то первый же пилотируемый полет «Союза» закончился катастрофой. У многих появилась неуверенность в высокой надежности и безопасности корабля. Кто-то должен был сломать этот психологический барьер. Ю.А. Гагарин страстно и убежденно предлагал свою кандидатуру для следующего полета на «Союзе». Он усиленно изучал корабль, тренировался, был даже назначен дублером В.М. Комарова. Весьма вероятно, что именно Юрий Алексеевич отправился бы в космос на «Союзе». Однако во время тренировочного полета на самолете Ю.А. Гагарин попал в катастрофу и погиб. Самолет упал недалеко от деревни Новоселове Киржачского района Владимирской области.

Анализ причин аварии не дал однозначного ответа. Компетентные комиссии одна за другой фиксировали, что нарушения летного режима летчиками допущено не было, самолет был полностью исправен. Несостоятельным оказалось предположение о диверсии. Кто-то высказал мысль, что авария была вызвана столкновением самолета с посторонним предметом – в этом районе часто запускались метеорологические шары. Воинские подразделения прочесали всю местность в районе катастрофы, но остатков шара не обнаружили. Отпала и версия о столкновении с птицей. Позже, уже в начале 80-х годов, были проведены расчеты на ЭВМ. Некоторые ученые пришли к выводу, что летчики, летевшие в условиях низкой облачности, потеряли ориентацию и при развороте самолета вошли в пикирование. Они поняли свою ошибку лишь после выхода машины из облаков, но было уже поздно – скорость была велика, а высота мала, и вывести самолет из пикирования пилот просто не успел.

Ю.А. Гагарин входил в число тех немногих людей, которыми по праву гордится народ, и его гибель стала национальной трагедией, потрясшей весь мир.

Гибель американских астронавтов в авиакатастрофах, пожар на «Аполлоне», гибель В.М. Комарова, Ю.А. Гагарина явились серьезным напоминанием о том, что техника никогда не имеет стопроцентной надежности. Завоевание неба, космоса требует от людей исключительной собранности и мужества и всегда несет в себе угрозу их жизни.

Перед Государственной комиссией встал вопрос: кому доверить слетать первым после катастрофы «Союза-1»? Выбор остановился на Г.Т. Береговом. Он был старше своих товарищей по отряду космонавтов (ему было 47 лет), опытнее их. В годы Великой Отечественной войны он совершил 186 боевых вылетов и за свои ратные дела был удостоен звания Героя Советского Союза. До вступления в отряд космонавтов работал летчиком-испытателем, имел редкое в то время для космонавтов высшее образование. Словом, кандидатура во всех отношениях была подходящей.

Г.Т. Береговой стартовал 26 октября 1968 года на «Союзе-3». Задача полета состояла в том, чтобы сблизиться, а затем и состыковаться с беспилотным кораблем «Союз-2». Сближение прошло успешно, а вот стыковка никак не ладилась. Попытки следовали одна за другой, но неизменно кончались неудачей. Техника работала нормально. Причина неудач, вероятно, была в отсутствии у космонавта твердых навыков пилотирования, когда операции выполняются почти механически. Возможно, сказывалась и чрезмерная психологическая нагрузка, ведь Г.Т. Береговой первый раз полетел в космос, а тут еще свежа память и о гибели В.М. Комарова, и о других потерях как в американском, так и в нашем отряде космонавтов.

Израсходовав запасы топлива, Г.Т. Береговой 30 октября приземлился в заданном районе нашей страны. Этот полет, тем не менее, имел большое значение, так как наглядно показал надежность корабля «Союз», снял психологический барьер у наших космонавтов и, следовательно, открыл дорогу в космос.

Успешно продолжались полеты технологического аппарата «Л-1». 10 ноября был запущен «Зонд-6», облетевший Луну и благополучно приземлившийся на территории СССР. Однако этот корабль был еще недостаточно отработан, чтобы с его помощью осуществить пилотируемый облет Луны.

Эту задачу решили американские астронавты Фрэнк Борман (командир), Джеймс Ловелл и Уильям Андерс, 21 декабря 1968 года стартовавшие на корабле «Аполлон-8». Он состоял только из основного блока и был запущен с помощью ракеты-носителя «Сатурн-5».

После выхода корабля на орбиту специалисты, убедившись в исправности бортовых систем, дали разрешение на полет к Луне. Двигатель последней ступени ракеты-носителя сообщил нужное приращение скорости и перевел космический корабль на траекторию полета к Луне. Затем была подана команда на отделение ступени ракеты-носителя от корабля. Сфотографировав ступень, астронавты включили вспомогательные двигатели, чтобы увести от нее корабль. Но сделать это не удалось – она следовала за ним на расстоянии не более трехсот метров. Руководители полета сочли это опасным и приняли решение еще раз включить вспомогательные двигатели.

Через 19 часов после запуска Борман почувствовал тошноту и боль в области живота, а затем у него началось сильное расстройство желудка. Некоторое недомогание испытывали и другие члены экипажа.

Через 68 часов полета корабль приблизился к Луне, и астронавты получили разрешение перейти на селеноцентрическую орбиту. После включения маршевого двигателя корабль вышел на эллиптическую орбиту (с высотой периселения 113 километров и высотой апоселения 312 километров). Наклонение к плоскости лунного экватора составляло 12 градусов.

Астронавты фотографировали Луну, проводили навигационные эксперименты и, конечно, наблюдали. Практически сразу после выхода на селеноцентрическую орбиту они провели телевизионный сеанс и показали землянам Луну.

Сделав два витка в периселении, астронавты перевели корабль на круговую орбиту вокруг Луны высотой примерно 100 километров.

Полет был достаточно эмоциональным. Экипаж устал. На шестом витке Борман приказал прекратить все эксперименты и отдыхать.

На десятом витке опять был осуществлен переход с орбиты Луны на траекторию полета к Земле. На обратном пути к Земле астронавты много отдыхали, но нервное напряжение и утомление были столь велики, что Андерс даже заснул во время дежурства на 45 минут.

27 декабря после 147 часов космического полета спускаемый аппарат «Аполлона-8» приводнился в заданном районе. При падении в воду, как и в предыдущем случае, отсек экипажа перевернулся днищем вверх. Однако все обошлось благополучно, и через полтора часа после приводнения астронавты оказались на борту авианосца «Йорктаун».

Полет принес богатую научно-техническую и медико-биологическую информацию.

Этим полетом закончился важный этап лунной программы. На очереди было решение следующей задачи – испытание лунной кабины на околоземной (геоцентрической) орбите.

Новый 1969 год начался двумя событиями. В январе в СССР стартовали в космос сразу два корабля: 14 января – «Союз-4», пилотируемый В.А. Шаталовым, а на следующий день – «Союз-5» с космонавтами Б.В. Волыновым, А.С. Елисеевым и Е.В. Хруновым на борту. После выхода на орбиту корабли сблизились и состыковались. Затем Е.В. Хрунов и А.С. Елисеев через открытый космос перешли в кабину «Союза-4». Примерно после трех суток полета «Союз-4» благополучно спустился на Землю. Пришла очередь возвращаться и Б.В. Волынову. Однако судьба уготовила ему испытания. При спуске обнаружилось, что спускаемый отсек полностью не отделился от «Союза» и занял положение, при котором донная его часть, имевшая слабую теплозащиту, оказалась направленной вперед к набегающему потоку воздуха. Если бы это положение не удалось исправить, то аппарат сгорел бы вместе с космонавтом. Правда, операция разделения была хорошо задублирована, но Волынов не знал, что сработало, а что нет. Эти минуты для него были очень напряженными. К счастью, полное разделение отсеков все-таки произошло, и аппарат благополучно спустился на Землю. Задача, ради которой летал в космос В.М. Комаров, была выполнена.

Второе событие – менее приятное. 21 февраля была сделана попытка запустить нашу главную «лунную» ракету «Н-1». После старта у нее вышли из строя два двигателя первой ступени, но ракета продолжала свой полет. Затем возник пожар, приведший в конечном итоге к взрыву примерно через 80 секунд после старта.

Этот год стал победным для американской астронавтики.

3 марта 1969 года ракета-носитель «Сатурн-5» вывела на орбиту космический корабль «Аполлон-9». На его борту находились астронавты Джеймс Макдивитт (командир), Дейвид Скотт и Рассел Швейкарт.

В первые трое суток полета несколько раз включался маршевый двигатель для корректировки орбиты, а также для испытания некоторых элементов корабля.

Через 46 часов после начала полета Швейкарт почувствовал недомогание – у него появилась рвота. Со столь острым следствием космического укачивания астронавты еще не сталкивались. Макдивитт обратился к медицинскому руководителю полета за консультацией и попросил пересмотреть график работ. Примерно через час самочувствие больного немного улучшилось, и он перешел через туннели-лазы из отсека экипажа в лунную кабину. На это ему потребовалось 90 минут, хотя при наземных тренировках этот путь занимал всего 10 минут. Возможно, сказывалось недомогание. В лунной кабине у него начался второй приступ рвоты. Вскоре к Швейкарту «приплыл» Макдивитт. После необходимых регламентных работ и проверок они провели телевизионную передачу, а затем опробовали двигатель посадочной ступени. Обесточив бортовые системы лунной кабины, астронавты вернулись в отсек экипажа. Спустя три часа корабль был переведен на круговую орбиту высотой примерно 220 километров.

На третьи сутки полета все астронавты стали впрыскивать в нос состав против высыхания слизистой оболочки, происходящего в результате пребывания в чисто кислородной атмосфере.

На четвертые сутки экипажу предстояло проделать напряженную работу. По плану Швейкарт должен был перейти по туннелям-лазам в лунную кабину, затем через открытый космос вернуться в отсек экипажа и закончить свой путь вновь в лунной кабине. Однако в связи с плохим самочувствием Швейкарта командир корабля Макдивитт решил ограничиться лишь разгерметизацией лунной кабины и отсека экипажа, открытием люков и выходом Швейкарта на один дневной период (т.е. на время полета на освещенной части орбиты) в открытый космос на площадку перед люком. После согласования этого вопроса с руководителями полета Швейкарт и Макдивитт перешли по туннелям-лазам в лунную кабину, затем Швейкарт вышел на площадку и закрепил ноги в фиксаторах. Скотт, открыв люк отсека экипажа, по пояс высунулся в космос и сфотографировал Швейкарта.

Самый ответственный эксперимент был проведен на пятые сутки полета. Астронавты должны были совершить автономный полет в лунной кабине. Швейкарт и Макдивитт перешли в нее, а Скотт остался в отсеке экипажа. Кабину отстыковали от основного блока и с помощью вспомогательных двигателей отвели на расстояние примерно пять километров. Затем включили двигатель посадочной ступени лунной кабины и изменили ее орбиту, отойдя от основного блока примерно на 90 километров. После испытания бортовых систем Макдивитт вновь включил двигатель посадочной ступени и перевел кабину на орбиту, близкую к круговой. Наступил решающий момент эксперимента. Астронавты отстыковали от лунной кабины взлетную ступень и перевели ее сначала на другую орбиту с помощью двигателей системы ориентации, включив основной двигатель ступени, затем перешли на более низкую орбиту, чем орбита основного блока. После этого были проведены маневры по сближению взлетной ступени и основного блока, а также их стыковка. Астронавты перенесли на взлетную ступень «мусор», ставшие ненужными предметы из основного блока, а затем «бросили» эту ступень в космосе. По существу в этот день астронавты отрабатывали технику взлета взлетной ступени с посадочного отсека лунной кабины, сближение взлетной ступени с основным блоком, стыковку с ним, расстыковку и сброс взлетной ступени.

Последние пять суток полета астронавты испытывали бортовые системы, фотографировали, наблюдали наземные ориентиры, проводили эксперименты по связи.

Через 241 час после начала полета отсек экипажа благополучно приводнился в заданном районе. Спуск отсека на парашюте демонстрировался по цветному телевидению.

Полет корабля «Аполлон-9» был важным этапом на пути отработки лунной программы. Астронавты представили специалистам список 150 неполадок и отклонений от расчетных режимов в работе бортовых систем. Особенно их раздражало неоднократное включение световых и звуковых аварийных сигналов на пульте управления в кабине, хотя фактически никаких аварий не возникало. В питьевой воде были пузырьки газа, которые могли вызвать некоторые желудочные осложнения. По-прежнему, хотя и в меньшей степени, чем в предыдущих полетах, наблюдалось загрязнение иллюминаторов. Все эти неполадки были мелкими, обычными при испытательных полетах и не требовали серьезных изменений в конструкции корабля и его бортовых системах.

Итак, «Аполлон-8» был выведен на селеноцентрическую орбиту, но не имел лунной кабины. Она входила в состав корабля «Аполлон-9», который, однако, не был выведен на селеноцентрическую орбиту. Логика требовала запустить на орбиту Луны корабль с лунной кабиной. Эта задача и была возложена на «Аполлон-10».

За три недели до запуска из бака первой ступени «Сатурна-5» в результате ошибки операторов вытекло почти 20 тысяч литров горючего. Неполадка была быстро устранена, «Аполлон-10» стартовал 18 мая 1969 года. Его командиром был Томас Стаффорд, в состав экипажа входили Джон Янг и Юджин Сернан.

При работе последней ступени ракеты-носителя наблюдалась сильная вибрация. Неприятности начались сразу же, как только корабль взял курс к Луне. При наполнении туннелей-лазов кислородом струя газа под давлением отслоила часть облицовки стекловаты, которой были покрыты их стенки. Частицы стекловаты попали в кабину астронавтов. Они проникали в дыхательные пути, вызывая кашель, чихание, забивались под комбинезоны.

На расстоянии 165 километров от поверхности Луны был включен маршевый двигатель, обеспечивший перевод корабля на эллиптическую селеноцентрическую орбиту (с высотой периселения 109 километров и высотой апоселения 313 километров). В момент включения двигателя астронавты испытывали сильное нервное напряжение. У Стаффорда пульс бился с частотой 120-130 ударов в минуту. Через четыре с половиной часа корабль был переведен на круговую орбиту. Ее высота составила чуть больше 108 километров. Сернан и Стаффорд перешли в лунную кабину, проверили бортовые системы и вернулись в отсек экипажа. Пришло время готовиться к расстыковке кабины с отсеком экипажа. Одна из операций этапа подготовки состояла в том, чтобы стравить давление в туннелях-лазах, поскольку в противном случае могло произойти разрушение конструкции под действием ударной волны. Однако оказалось, что клапан, предназначенный для этого, вышел из строя. Астронавтам пришлось стравливать давление через предварительно разгерметизированную кабину взлетной ступени. При этом давление в туннелях-лазах до конца не было сброшено, что повлекло за собой новую неприятность. Когда включили двигатели системы ориентации лунной кабины с целью их проверки, произошло смещение ее углового положения на три градуса относительно основного блока. Несмотря на то, что смещение было вдвое меньше допустимого, астронавты решили отказаться от дальнейшего испытания системы ориентации из опасения, что оно может увеличиться. Кроме того, пришлось отложить ввод данных из системы наведения основного блока в систему наведения (основную и аварийную) лунной кабины.

Расстыковка была произведена над невидимой стороной Луны, и два аппарата начали свой групповой полет на расстоянии примерно 10 километров друг от друга. Янг включил вспомогательные двигатели и увел основной блок от лунной кабины на орбиту высотой немного больше 100 километров.

Настало время для маневра лунной кабины. Стаффорд включил двигатель посадочной ступени и перевел аппарат на орбиту высотой примерно 14 километров над поверхностью Луны. Астронавты теперь двигались относительно Луны с достаточно низкой скоростью (1,65 километров в секунду). Они провели испытание радиолокатора, который должен был использоваться при посадке на Луну, наблюдали подходы к участку посадки и сам участок. Стаффорд сообщил на Землю, что площадь района, наиболее пригодного для посадки, составляет всего 25-30 процентов от площади выбранного участка. Он также высказал мнение, что посадка вполне возможна, если на посадочной ступени будет достаточный запас топлива для горизонтального полета над Луной в поисках пригодного места. Съемка участка, выбранного астронавтами, не удалась, поскольку камера вышла из строя.

После этого астронавты включили двигатель посадочной ступени и перешли на орбиту с высотой периселения 22 километра и высотой апоселения 359 километров. Вновь испытали радиолокатор, служивший для организации встречи на орбите с основным блоком и работавший вместе с радиолокационным приемоответчиком основного блока.

После очередного прохода периселения астронавты отделили взлетную ступень от посадочной. Стаффорд включил вспомогательные двигатели взлетной ступени, чтобы увести ее от посадочной ступени. И тут произошло непредвиденное – взлетная ступень получила вращение и развернулась на 180 градусов по крену и на 233 градуса по тангажу. Потом, на Земле, специалисты найдут объяснение этому явлению – кто-то из астронавтов при проверке скоростного гироскопа по ошибке установил один из тумблеров в неправильное положение. Но это будет позже, а в момент случившегося частота пульса у Сернана достигла 129 ударов в минуту. Он несколько раз прокричал Стаффорду, чтобы тот перешел на аварийную систему наведения. Стаффорд и сам был не менее взволнован. Серьезные опасения внушали гироскопы основной системы наведения – они могли выйти из строя (встать на упоры). Собрав всю свою выдержку, Стаффорд с помощью ручной системы ориентации сумел стабилизировать взлетную ступень. Дальнейшие операции по сближению и стыковке взлетной ступени с основным блоком прошли удовлетворительно.

Астронавты перенесли на взлетную ступень все ненужные вещи, «мусор» из отсека экипажа, отстыковали ее от основного блока и оставили в космосе.

На обратном пути к Земле астронавты впервые за всю историю американской космонавтики побрились. Раньше специалисты опасались, что сбритые волоски разлетятся по кабине и попадут в глаза, дыхательные пути, проникнут в приборы. НАСА для решения этой проблемы даже заключила с одной из фирм контракт стоимостью в 10 тысяч долларов на разработку механической бритвы. Однако оказалось, что задача решается проще – при использовании безопасной бритвы крем для бритья связывает волоски и не дает им разлетаться. Теперь астронавты получили возможность следить за своей внешностью.

Во время полета экипаж провел плановые и даже внеплановые телевизионные передачи. Астронавты не смогли удержаться от своего рода «развлекательных программ». Например, Янг «стоял» вниз головой на ладони Стаффорда, который легко его подбрасывал. Через 192 часа после начала полета отсек экипажа благополучно приводнился в заданном районе.

В ходе предшествующих полетов шаг за шагом отрабатывался весь комплекс вопросов, связанных с посадкой на Луну. Полет «Аполлона-10» был заключительным этапом подготовительной работы. Следующий полет должен был стать решающим для американских специалистов в освоении Луны.

«Аполлон-10» спустился на Землю 25 мая, а через несколько дней, 4 июня, в СССР на полигоне «Байконур» вновь была сделана попытка запустить ракету-носитель «Н-1». Это был во всех отношениях неудачный пуск. Ракета взорвалась прямо на пусковом столе. Сила взрыва была велика, разрушения оказались значительными. Требовалось около двух лет, чтобы привести в порядок стартовую площадку.