“… Senos laikos cilvēki skatījās debesīs, lai starp zvaigznājiem redzētu savu varoņu attēlus. Kopš tā laika daudz kas ir mainījies: cilvēki no miesas un asinīm ir kļuvuši par mūsu varoņiem. Citi sekos un noteikti atradīs ceļu uz mājām. Viņu meklējumi nebūs veltīgi. Tomēr šie cilvēki bija pirmie, un viņi paliks pirmie mūsu sirdīs. Turpmāk ikviens, kurš nenovērsīs acis uz Venēru, atcerēsies, ka niecīgs šīs svešās pasaules stūris uz visiem laikiem pieder cilvēcei."
- prezidenta Baraka Obamas runa, kas veltīta apkalpes misijas nosūtīšanas uz Venēru 40. gadadienai, M. Canaveral, 2013. gada 31. oktobris
Šajā brīdī jūs varat tikai paraustīt plecus un godīgi atzīt, ka nekad nav bijis apkalpots lidojums uz Venēru. Un pati "prezidenta Obamas runa" ir tikai fragments no sagatavotās R. Niksona runas astronautu nāves gadījumā, kas nosūtīti iekarot Mēnesi (1969). Tomēr neveiklajam iestudējumam ir ļoti konkrēts pamatojums. Šādi NASA redzēja savus turpmākos kosmosa izpētes plānus 1960. gados:
- 1973. gads, 31. oktobris - nesējraķetes Saturn -V palaišana ar apkalpotu misiju uz Venēru;
- 1974. gads, 3. marts - kuģa pāreja pie Rīta zvaigznes;
- 1974. gads, 1. decembris - nolaišanās moduļa atgriešanās kopā ar apkalpi uz Zemi.
Tagad tas šķiet kā zinātniskā fantastika, taču toreiz, pirms pusgadsimta, zinātniekus un inženierus piepildīja visdrosmīgākie plāni un cerības. Viņu rokās ir visspēcīgākā un perfektākā kosmosa iekarošanas tehnoloģija, kas radīta Mēness programmas «Apollo» un automātisko Saules sistēmas izpētes misiju ietvaros.
Nesējraķete Saturn V ir visu laiku visspēcīgākā cilvēka radītā nesējraķete, kuras nesējmasa pārsniedz 2900 tonnas. Un zemās zemes orbītā palaistās kravas masa varētu sasniegt 141 tonnu!
Novērtējiet raķetes augstumu. 110 metri - no 35 stāvu ēkas!
Smags 3 -vietīgs kosmosa kuģis "Apollo" (komanddeformas svars - 5500 … 5800 kg; servisa moduļa svars - līdz 25 tonnām, no kurām 17 tonnas bija degviela). Tieši šo kuģi vajadzēja izmantot, lai izietu ārpus zemas zemes orbītas un lidotu uz tuvāko debess ķermeni - Mēnesi.
Augšējā S-IVB pakāpe (Saturn-V LV trešais posms) ar atkārtoti lietojamu dzinēju, ko izmanto, lai palaistu kosmosa kuģi Apollo atsauces orbītā ap Zemi un pēc tam lidojuma trajektorijā uz Mēnesi. Augšējā pakāpē, kas sver 119,9 tonnas, bija 83 tonnas šķidrā skābekļa un 229 000 litru (16 tonnas) šķidrā ūdeņraža - 475 sekundes cieta uguns. Vilces spēks ir miljons ņūtonu!
Tālsatiksmes kosmosa sakaru sistēmas, kas nodrošina uzticamu datu uztveršanu un pārsūtīšanu no kosmosa kuģiem simtiem miljonu kilometru attālumā. Docking tehnoloģijas attīstība kosmosā ir atslēga orbitālo staciju izveidei un smagu pilotējamu kosmosa kuģu montāžai lidojumiem uz Saules sistēmas iekšējām un ārējām planētām. Jaunu tehnoloģiju parādīšanās mikroelektronikā, materiālu zinātnē, ķīmijā, medicīnā, robotikā, instrumentācijā un citās saistītās jomās nozīmēja neizbēgamu nenovēršamu izrāvienu kosmosa izpētē.
Cilvēka nosēšanās uz Mēness nebija tālu, bet kāpēc neizmantot pieejamās tehnoloģijas, lai veiktu drosmīgākas ekspedīcijas? Piemēram - apkalpots Venēras lidojums!
Veiksmes gadījumā mums - pirmo reizi visā mūsu civilizācijas laikmetā - būtu paveicies redzēt šo tālo, noslēpumaino pasauli Rīta zvaigznes tuvumā. Ejiet 4000 km virs Venēras mākoņu segas un izšķīdiniet aklajā saules gaismā planētas otrā pusē.
Apollo - kosmosa kuģis S -IVB Venēras apkārtnē
Jau atceļā astronauti iepazīsies ar Merkuru - viņi redzēs planētu no 0,3 astronomisko vienību attāluma: 2 reizes tuvāk nekā novērotāji no Zemes.
1 gads un 1 mēnesis atklātā telpā. Ceļa garums ir pusmiljards kilometru.
Pirmās starpplanētu ekspedīcijas īstenošana vēsturē tika plānota, izmantojot tikai esošās tehnoloģijas un raķešu un kosmosa tehnoloģiju paraugus, kas radīti Apollo programmas ietvaros. Protams, šādai sarežģītai un ilgstošai misijai būtu nepieciešami vairāki nestandarta lēmumi, izvēloties kuģa izkārtojumu.
Piemēram, S-IVB posms pēc degvielas izdegšanas bija jāvēdina un pēc tam jāizmanto kā apdzīvots nodalījums (mitrā darbnīca). Ideja pārveidot degvielas tvertnes par dzīvojamām telpām astronautiem izskatījās ļoti pievilcīga, īpaši ņemot vērā, ka "degviela" nozīmē ūdeņradi, skābekli un to "toksisko" H2O maisījumu.
Kosmosa kuģa Apollo galvenais dzinējs bija jāaizstāj ar diviem šķidrās degvielas raķešu dzinējiem no Mēness moduļa nosēšanās stadijas. Ar tādu pašu vilci tam bija divas svarīgas priekšrocības. Pirmkārt, dzinēju dublēšanās palielināja visas sistēmas uzticamību. Otrkārt, īsākas sprauslas atviegloja adaptera tuneļa izveidi, ko vēlāk astronauti izmantos, lai pārvietotos starp Apollo komandu moduli un dzīvojamām telpām S-IVB iekšpusē.
Trešā būtiskā atšķirība starp "Venēras kosmosa kuģi" un parasto S-IVB-Apollo saišķi ir saistīta ar nelielu "logu" palaišanas atcelšanai un komandpakalpojumu moduļa atgriešanai uz Zemes. Augšējā posma darbības traucējumu gadījumā kuģa apkalpei bija dažas minūtes, lai ieslēgtu bremžu dzinēju (kosmosa kuģa Apollo vilces raķešu dzinējs) un dotos atpakaļceļā.
Kosmosa kuģa Apollo izkārtojumi kopā ar S-IVB augšējo posmu. Kreisajā pusē ir pamata izlidošanas posms ar iepakotu "Mēness moduli". Pa labi - skats uz "Venēras kuģi" dažādos lidojuma posmos
Rezultātā pat PIRMS paātrinājuma sākuma uz Venēru bija jāveic sistēmas atdalīšana un atkārtota dokstacija: Apollo atdalījās no S-IVB, “nogāzās” virs galvas, un pēc tam pieslēgts augšējam posmam no komandu moduļa sāniem. Tajā pašā laikā Apollo galvenais dzinējs bija vērsts uz āru, lidojuma virzienā. Nepatīkama šīs shēmas iezīme bija nestandarta pārslodzes ietekme uz astronautu ķermeņiem. Kad tika ieslēgts S -IVB augšējās pakāpes dzinējs, astronauti lidoja burtiski ar "acīm uz pieres" - pārslodze, nevis spieda, gluži pretēji, "izvilka" viņus no sēdekļiem.
Saprotot, cik grūta un bīstama ir šāda ekspedīcija, tika ierosināts sagatavoties lidojumam uz Venēru vairākos posmos:
- izmēģinājuma lidojums ap Zemi ar kosmosa kuģi Apollo ar piestiprinātu masas un izmēra modeli S-IVB;
- viena gada apkalpots Apollo- S-IVB kopas lidojums ģeostacionārā orbītā (35 786 km augstumā virs Zemes virsmas).
Un tikai tad - sākums Venērai.
Orbitālā stacija "Skylab"
Pagāja laiks, pieauga tehnisko problēmu skaits, kā arī laiks, kas vajadzīgs to risināšanai. "Mēness programma" krasi izpostīja NASA budžetu. Seši nosēšanās uz tuvākās debess ķermeņa virsmas: prioritāte sasniegta - ASV ekonomika nevarēja vilkt vairāk. Sešdesmito gadu kosmiskā eiforija ir nonākusi līdz loģiskam noslēgumam. Kongress arvien vairāk samazināja Nacionālās aviācijas un kosmosa aģentūras pētījuma budžetu, un neviens pat negribēja dzirdēt par kādiem grandioziem pilotējamiem lidojumiem uz Venēru un Marsu: automātiskās starpplanētu stacijas lieliski veica kosmosa izpēti.
Rezultātā 1973. gadā Skylab stacija tika palaista gandrīz zem zemes orbītā, nevis Apollo-S-IVB klasterī. Fantastisks dizains, daudzus gadus pirms sava laika - pietiek teikt, ka tā masa (77 tonnas) un apdzīvojamo nodalījumu tilpums (352 kubikmetri) bija 4 reizes lielāks nekā vienaudžiem - Padomju Savienības orbitālās stacijas Salyut / Almaz sērija …
SkyLab galvenais noslēpums: tas tika izveidots, pamatojoties uz nesējraķetes Saturn-V S-IVB pašu trešo posmu. Tomēr atšķirībā no Venēras kuģa Skylab iekšpuse nekad netika izmantota kā degvielas tvertne. Skylab nekavējoties tika palaists orbītā ar pilnu zinātniskā aprīkojuma un dzīvības atbalsta sistēmu komplektu. Uz kuģa bija 2000 mārciņu pārtikas un 6000 mārciņas ūdens. Galds ir klāts, ir pienācis laiks uzņemt viesus!
Un tad sākās … Amerikāņi saskārās ar tādu tehnisku problēmu straumi, ka stacijas darbība izrādījās praktiski neiespējama. Strāvas padeves sistēma nebija kārtībā, tika sabojāts siltuma līdzsvars: temperatūra stacijas iekšienē paaugstinājās līdz + 50 ° C. Lai labotu situāciju, uz Skylab tika steidzami nosūtīta trīs astronautu ekspedīcija. 28 dienu laikā, kas pavadīti uz avārijas stacijas, viņi atvēra iestrēgušo saules paneļa paneli, uzmontēja siltuma vairogu "vairogu" uz ārējās virsmas un pēc tam, izmantojot Apollo kosmosa kuģa dzinējus, orientēja Skylab tādā leņķī, lai Saules apgaismotajai korpusa virsmai bija minimālais laukums.
Skylab. Uz lencēm uzstādītais siltuma vairogs ir skaidri redzams
Stacija kaut kādā veidā tika nogādāta darba kārtībā, sāka darboties borta observatorija rentgena un ultravioleto staru diapazonā. Ar Skylb aprīkojuma palīdzību tika atklāti “caurumi” saules vainagā un veikti desmitiem bioloģisku, tehnisku un astrofizisku eksperimentu. Papildus "remonta un restaurācijas brigādei" staciju apmeklēja vēl divas ekspedīcijas - 59 un 84 dienas. Vēlāk kaprīzā stacija tika motbalēta.
1979. gada jūlijā, 5 gadus pēc pēdējās cilvēku vizītes, Skylab iekļuva blīvajā atmosfērā un sabruka virs Indijas okeāna. Daļa gruvešu nokrita Austrālijas teritorijā. Tātad stāsts par pēdējo "Saturn-V" laikmeta pārstāvi beidzās.
Padomju TMK
Ir ziņkārīgi, ka līdzīgs projekts tika strādāts arī mūsu valstī: kopš 60. gadu sākuma OKB-1 ir divas darba grupas G. Yu vadībā. Maksimovs un K. P. Feoktistovs izstrādāja projektu smagam starpplanētu kosmosa kuģim (TMK), lai nosūtītu apkalpotu ekspedīciju uz Venēru un Marsu (debess ķermeņu izpēte no lidojuma trajektorijas, nenosēžoties uz to virsmas). Atšķirībā no jeņķiem, kuri sākotnēji centās pilnībā apvienot Appolo lietojumprogrammu sistēmas, Padomju Savienība izstrādāja pilnīgi jaunu kuģi ar sarežģītu struktūru, atomelektrostaciju un elektriskiem reaktīvajiem (plazmas) dzinējiem. Paredzētā kosmosa kuģa izlidošanas stadijas masa Zemes orbītā bija 75 tonnas. Vienīgais, kas saistīja TMK projektu ar pašmāju "Mēness programmu", bija super-smagā nesējraķete N-1. Galvenais elements visās programmās, no kurām bija atkarīgi mūsu turpmākie panākumi kosmosā.
TMK -1 palaišana uz Marsu bija paredzēta 1971. gada 8. jūlijā - Lielās konfrontācijas dienās, kad Sarkanā planēta tuvojas Zemei pēc iespējas tuvāk. Ekspedīcijas atgriešanās bija plānota 1974. gada 10. jūlijā.
Abās padomju TMK versijās orbītā bija sarežģīts injekcijas algoritms - Maksimova darba grupas ierosinātā kosmosa kuģa "vieglākā" versija paredzēja TMK bezpilota moduļa palaišanu zemas zemes orbītā, kam sekoja trīs cilvēku apkalpes nolaišanās kosmonauti nogādāti kosmosā vienkāršā un uzticamā "Savienībā". Feokistova versija paredzēja vēl sarežģītāku shēmu ar vairākām N-1 palaišanām ar sekojošu kosmosa kuģa montāžu kosmosā.
Darba gaitā pie TMK tika veikts kolosāls pētījumu komplekss, lai izveidotu dzīvības atbalsta sistēmas slēgtam ciklam un skābekļa reģenerācijai, tika apspriesti apkalpes radiācijas aizsardzības jautājumi no saules uzliesmojumiem un galaktikas starojuma. Liela uzmanība tika pievērsta psiholoģiskajām problēmām, kas saistītas ar personas uzturēšanos ierobežotā telpā. Īpaši smaga nesējraķete, atomelektrostaciju izmantošana kosmosā, jaunākie (tobrīd) plazmas dzinēji, starpplanētu sakari, algoritmi vairāku tonnu kuģu detaļu piestiprināšanai un atslēgšanai gandrīz zemes orbītā-TMK parādījās tās radītāju priekšā ārkārtīgi sarežģītas tehniskās sistēmas veidā, ko praktiski nav iespējams īstenot ar 1960. gadu tehnoloģiju palīdzību.
Smago starpplanētu kosmosa kuģa koncepcijas dizains tika iesaldēts pēc virknes neveiksmīgu "Mēness" N-1 palaišanas. Nākotnē tika nolemts atteikties no TMK attīstības par labu orbītas stacijām un citiem reālistiskākiem projektiem.
Un laime bija tik tuvu …
Neskatoties uz visu nepieciešamo tehnoloģiju klātbūtni un visu šķietamo vienkāršību lidojumiem uz tuvākajiem debess ķermeņiem, apkalpotajā Venēras un Marsa lidojumā sešdesmitajos gados krāšņie kosmosa iekarotāji nebija spējīgi.
Teorētiski viss bija salīdzinoši labi: mūsu zinātne un rūpniecība varēja atjaunot gandrīz jebkuru smaga starpplanētu kuģa elementu un pat palaist tos atsevišķi kosmosā. Tomēr praksē padomju raķešu un kosmosa nozares speciālisti, tāpat kā viņu kolēģi amerikāņi, saskārās ar tik milzīgu skaitu nešķīstošu problēmu, ka TMK projekts daudzus gadus tika apglabāts "zem virsraksta".
Galvenais jautājums starpplanētu kosmosa kuģu izveidē, tāpat kā tagad, bija šādas sistēmas UZTICAMĪBA. Un ar to bija problēmas …
Pat šodien, ņemot vērā pašreizējo mikroelektronikas, elektrisko reaktīvo dzinēju un citu augsto tehnoloģiju attīstības līmeni, pilotētas ekspedīcijas nosūtīšana uz Sarkano planētu izskatās vismaz riskanta, grūti izpildāma un, pats galvenais, pārmērīgi dārga šāda projekta misija. īstenot realitātē. Pat ja tiek atmests mēģinājums nolaisties uz Sarkanās planētas virsmas, cilvēka ilgstoša uzturēšanās šaurajos kosmosa kuģa nodalījumos kopā ar nepieciešamību atdzīvināt īpaši smagas nesējraķetes liek mūsdienu speciālistiem uzzīmēt nepārprotams secinājums: pie esošā tehnoloģiju līmeņa, komandētas misijas uz tuvākajām "sauszemes grupas" planētām ir praktiski neiespējamas.
Attālums! Tas viss ir par kolosālajiem attālumiem un laiku, kas nepieciešams to pārvarēšanai.
Īsts izrāviens notiks tikai tad, ja tiks izgudroti dzinēji ar lielu vilces spēku un ne mazāk lielu īpatnējo impulsu, kas īsā laika posmā nodrošinās kuģa paātrinājumu līdz simtiem km / s. Lielais lidojuma ātrums automātiski novērsīs visas problēmas, kas saistītas ar sarežģītām dzīvības atbalsta sistēmām, un ekspedīcijas ilgstošu uzturēšanos kosmosa plašumos.
Apollo komandu un servisa modulis
