«Наука в Сибири» № 15 (2600) 12 апреля 2007 г. ОРБИТАЛЬНЫЕ СТАНЦИИ И СОВРЕМЕННАЯ КОСМОНАВТИКА Острое соперничество между СССР и США в первые десятилетия космической эры позволило за очень короткий срок добиться величайших успехов — преодолеть путь от простейших спутников до крупных орбитальных комплексов, от кратковременных полетов на тесных кораблях «Восток» и «Меркурий» до многомесячных экспедиций на борту орбитальных станций, от первых попыток преодоления силы тяжести Земли до высадки людей на Луну и исследований планет Солнечной системы с помощью автоматических аппаратов… А. Максимов, старший научный сотрудник ИТПМ СО РАН Эскизный проект двухместной пилотируемой орбитальной лаборатории ВВС США MOL (Manned Orbiting Laboratory) был утвержден в июне 1959 г., почти за два года до полета Ю. Гагарина в космос. Эта станция, имевшая в своем составе модифицированный корабль «Джемини», предназначалась для выполнения как военных (наблюдение за территорией противника, перехват и осмотр вражеских космических аппаратов), так и научных задач. Предполагалось, что после вывода на орбиту с помощью новой мощной ракеты-носителя «Титан-3» она будет находиться в космосе до 40 дней. Примерно тогда же в ОКБ-1 С.П. Королева началось проектирование тяжелой орбитальной станции (ТОС) длиной 52 м, диаметром 4,2 м и массой 150 тонн, рассчитанной на экипаж из трех человек. Отдельные модули этой станции планировалось запустить в 1965 г. с помощью РН сверхтяжелого класса Н-1. По ряду причин, прежде всего, из-за высокой стоимости проектов, эти станции так и не были построены. Более практичным и жизнеспособным оказался проект советского орбитального комплекса «Алмаз», разработанного в ОКБ-52 под руководством В. Челомея. Орбитальная пилотируемая станция (ОПС) «Алмаз» представляла собой наблюдательный пост с экипажем из трех человек и сроком существования 1-2 года. Основным средством наблюдения с орбиты должен был служить оптический телескоп диаметром около двух метров. Программа «Алмаз» была принята в октябре 1965 г., а в июле 1967 г. был утвержден эскизный проект станции. Орбитальный комплекс состоял из ОПС длиной 14,6 м, максимальным диаметром 4,1 м и массой 18,5 тонн, а также транспортного корабля снабжения (ТКС) стартовой массой 21,6 тонны примерно тех же размеров. ОПС и ТКС выводились в космос с помощью ракет «Протон». В состав ТКС входили функционально-грузовой блок, трехместный многоразовый возвращаемый аппарат массой 4,9 тонны и 6 баллистических капсул массой по 360 кг, служивших для оперативной доставки отснятой фотопленки на Землю. В действительности «Алмаз» пришлось оборудовать более простым зеркально-линзовым телескопом «Агат-1», обеспечивавшим разрешение 2,5 м. ОПС имела две панели солнечных батарей общей площадью 52 квадратных метра и мощностью до 3,12 кВт. Для самообороны станции предназначалась 23-мм скорострельная пушка НР-23, наводимая на цель путем ручного разворота всей станции. Пушка была испытана в космосе 24 января 1975 г., перед завершением полета «Салюта-3». На следующей станции «Салют-5» ее уже не было. Первая станция «Алмаз» была выведена на орбиту 3 апреля 1973 г. и для сокрытия ее истинного назначения была названа «Салютом-2». Незадолго до запуска первого экипажа произошла неожиданная разгерметизация, и станция вышла из строя. Следующие две станции были запущены 25 июня 1974 г. («Салют-3») и 22 июня 1976 г. («Салют-5»). Три экипажа по два человека поработали на них в течение 15, 49 и 17 дней. Для доставки космонавтов использовались не ТКС, которых еще не было, а модифицированные пилотируемые корабли «Союз». К середине 70-х годов успешно стали использоваться более простые и дешевые автоматические спутники наблюдения, поэтому запуск четвертой станции «Алмаз», оснащенной двумя стыковочными узлами, был отменен. Позже на базе «Алмаза» были созданы автоматические аппараты оперативной видовой разведки «Космос-1870» (запущен 25.07.1987) и «Алмаз-1» (31.03.1991), оснащенные радиолокатором с синтезированной апертурой. Подготовленные с большим опозданием корабли ТКС удалось использовать только в составе научных станций «Салют-6» и «Салют-7». Хотя практические достижения военных ОПС были не столь впечатляющи, сама программа «Алмаз» оказала самое непосредственное влияние на создание почти всех научных орбитальных станций, за исключением лишь первой американской станции «Скайлэб», разработанной в рамках прикладной части лунной программы «Аполлон». …1969-й год подвел основные итоги почти десятилетней бешеной «лунной гонки» между СССР и США, которые оказались весьма неутешительны для советского руководства. Вторая подряд авария лунной ракеты Н-1, случившаяся 3 июля 1969 г., всего за две недели до первой прогулки Н. Армстронга и Э. Олдрина по лунной поверхности, лишила СССР последних надежд на полет советских космонавтов к Луне в скором будущем. К тому времени потерпела крах и параллельная программа пилотируемого облета Луны с помощью РН «Протон». Было также известно, что в США уже ведутся работы по созданию внушительной орбитальной станции «Скайлэб» массой 91,1 тонны, оснащенной комплектом астрономических приборов. В таких условиях ведущие специалисты Центрального КБ экспериментального машиностроения (ЦКБЭМ, бывшего ОКБ-1 С. Королева) во главе с космонавтом К. Феоктистовым в конце 1969 г. вышли на правительство с предложением всего за год создать и вывести на орбиту первую в мире космическую станцию, опередив тем самым американский «Скайлэб». Для новой научной станции предлагалось использовать заделы по КК «Союз» и ОПС «Алмаз», запуск которой задерживался из-за неготовности ее специального оборудования. Руководству страны заманчивая идея пришлась по душе. Решением ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 9 февраля 1970 г., принятым вопреки возражениям В. Челомея, у которого забирались уже готовые корпуса «Алмазов», и В. Мишина, не желавшего отвлекать своих сотрудников от основной задачи по полету на Луну, ЦКБЭМ приступила к срочной работе по созданию долговременных орбитальных станций (ДОС), получивших название «Салют». «Салют-1» успешно вышел на орбиту уже 19 апреля 1971 г., но его первый экипаж в составе В. Шаталова, А. Елисеева и Н. Рукавишникова из-за неудачной стыковки вынужден был досрочно вернуться на Землю. Г. Добровольский, В. Волков и В. Пацаев стартовали в космос 6 июня и поработали на «Салюте-1» 23 дня, но 30 июня 1971 г. их полет завершился трагедией. При разделении отсеков «Союза-11» перед входом в плотные слои атмосферы произошла разгерметизация спускаемого аппарата, и космонавты задохнулись. Трагедия заставила вернуться к использованию скафандров, для чего пришлось сократить экипажи КК «Союз» до двух человек. Станция ДОС-2 была потеряна 29 июля 1972 г. из-за аварии РН «Протон-К», а ДОС-3, успешно вышедшая на орбиту 11 мая 1973 г., вышла из строя из-за нештатного функционирования системы управления и выработки всех запасов топлива на первых же витках полета по начальной низкой околоземной орбите. Зато следующие более совершенные станции «Салют-4», «Салют-6» и «Салют-7», находившиеся в космосе с 26 декабря 1974 г. по 3 февраля 1977 г., с 29 сентября 1977 г. по 29 июля 1982 г. и с 19 апреля 1982 г. по 7 февраля 1991 г., полностью оправдали надежды своих создателей. При полете станций «Салют-6» и «Салют-7», оснащенных двумя стыковочными узлами, удалось всесторонне отработать методику автоматического сближения и стыковки двух космических аппаратов, наладить смену экипажей и их снабжение топливом, продуктами питания и другими необходимыми материалами. Успешно была продемонстрирована возможность проведения прямо на орбите силами экипажа серьезных ремонтно-восстановительных работ, включая сложные действия в открытом космосе. Эти станции второго поколения позволили всесторонне изучить медико-биологические проблемы длительного пребывания человека в космосе и постепенно увеличить длительность непрерывного пребывания в невесомости до 237 суток. Со 2 марта 1978 г. начались регулярные полеты космонавтов других стран на советских научных станциях по программе «Интеркосмос». Реализация программы ДОС «Салют» подготовила почву для создания постоянно обитаемого многомодульного орбитального комплекса «Мир». Тем временем, несмотря на первоначальные трудности с терморегулированием, все три экспедиции станции «Скайлэб», выведенной на орбиту 14 мая 1973 г. с помощью двухступенчатого варианта лунной ракеты «Сатурн-5», прошли успешно. Их длительность составила 28, 59 и 84 дней. Из-за переключения основных финансовых средств на создание многоразовой воздушно-космической системы «Спейс Шаттл» запуск второй ОКС «Скайлэб» был отменен. Полная стоимость американской программы «Скайлэб» составила около 3 млрд долларов по ценам того времени. К сожалению, попытки сохранения станций «Скайлэб-1» и «Салюта-7» до ввода в эксплуатацию транспортных кораблей «Спейс Шаттл» и «Энергия-Буран» оказались безуспешными. Создание новых кораблей сильно затянулось, а заметное повышение плотности верхних слоев атмосферы в периоды высокой активности Солнца и привело к досрочному неконтролируемому спуску «Скайлэба» 11 июля 1979 г., а «Салюта-7» с ТКС «Космос-1686» — 7 февраля 1991 г. НПО «Энергия» (бывшее ЦКБЭМ) приступило к разработке орбитального комплекса «Мир» в 1978 г. Базовый (центральный) блок «Мира», напоминающий по своей форме и габаритам станции «Салют», но оснащенный шестью стыковочными узлами, был запущен 20 февраля 1986 г. Первый же экипаж в составе Л. Кизима и В. Соловьева стартовал к «Миру» на КК «Союз Т-15» 13 марта и поработал в космосе 125 дней. Астрофизический модуль «Квант» состыковался с «Миром» 9 апреля 1987 г., модуль дооснащения «Квант-2» был выведен на орбиту 26 ноября 1989 г., а стыковочно-технологический модуль «Кристалл» — 31 мая 1990 г. Запуски остальных модулей станции сильно задержались из-за разразившегося в стране экономического кризиса и последующего развала Советского Союза. Исследовательский модуль «Спектр» удалось отправить в космос лишь 20 мая 1995 г., а последний модуль «Природа» — 23 апреля 1996 г. После стыковки с «Природой» общая масса орбитального комплекса «Мир» длиной 26 м и шириной 30 м достигла 128980 кг. Несмотря на технические трудности и финансовый кризис, дефицит электроэнергии на борту, потери ориентации, столкновения с транспортными кораблями (14.01.1994 с «Союзом ТМ-17», 30.08.1994 с «Прогрессом М-24 и 25.06.1997 с «Прогрессом М-34»), полную разгерметизацию модуля «Спектр» (25.06.1997), возгорания кислородных шашек (15.10.1994 и 23.02.1997), утечки ядовитого этиленгликоля из прохудившихся трубок системы охлаждения и многие другие неприятности, станция «Мир» функционировала в почти непрерывном пилотируемом режиме с 15 марта 1986 г. по 16 июня 2000 г. За это время на борту орбитального комплекса поработали 104 человека из 12 стран. Ю. Романенко в 1987 г. совершил полет длительностью 326 суток 11 часов 38 минут, В. Титов и М. Манаров в 1988 г. пробыли в космосе 366 дней, а В. Поляков в 1994-1995 гг. установил рекорд длительности непрерывного полета в 437 суток 17 часов 58 минут. Е. Кондакова находилась в космосе 169 суток 5 часов 22 минуты, а американская астронавтка Ш. Люсид — более 188 суток. Общая длительность трех полетов С. Авдеева составила 747 суток 14 часов 12 минут. Было выполнено 75 выходов в открытый космос из станции, три раза космонавты побывали в разгерметизированном модуле «Спектр». А. Соловьев за пять полетов налетал 651 дней и совершил 16 выходов в открытый космос, включая работы в «Спектре», общей длительностью 77 часов 46 минут. Станция «Мир» дала богатейший опыт по созданию сложного орбитального комплекса и проведению длительных пилотируемых полетов. Именно благодаря ей в трудные 90-е годы нашей стране удалось сохранить свою космическую отрасль и стать полноправным участником строительства Международной космической станции (МКС). 25 января 1984 г. президент США  Р. Рейган принял решение о создании крупной ОКС стоимостью 8 миллиардов долларов. Для участия в проекте были приглашены Англия, Франция, ФРГ, Италия, Япония и Канада. В июле 1988 г. будущая станция получила название «Freedom» («Свобода»). Шли годы, и к декабрю 1990 г. расчетная стоимость ОКС уже достигла 38 миллиардов долларов. Для снижения стоимости проект пришлось пересмотреть несколько раз в сторону упрощения станции, но реального продвижения вперед добиться так и не удалось. Сроки начала ее строительства с 1992 года сдвигались все дальше и дальше. С 1984 по 1993 гг. на разработку ОКС было истрачено 11,2 миллиарда долларов, хотя реальных конструкций почти не было создано. В этих условиях в июне 1993 г. едва удалось отстоять проект будущей станции в Конгрессе США. Вскоре все стали понимать, что выход из сложившейся ситуации может быть найден путем присоединения к проекту России, обладавшей большим опытом создания орбитальных станций. Тогда в нашей стране все еще велись работы по созданию станции «Мир-2», но денег для ее строительства не было. Чтобы выжить в условиях разразившегося кризиса, Космическое агентство России выступило с предложением использовать для МКС базовый блок «Мира-2», а КК «Союз» превратить в спасательный аппарат для экстренной эвакуации экипажа станции. Однако для принятия таких решений Конгресс США требовал присоединения России к договору о режиме нераспространения ракетных технологий и отказа от заключенного с Индией контракта на продажу кислородно-водородной ракетной ступени с передачей технологии изготовления ее криогенного ракетного двигателя. Эти требования были уже не техническими, а чисто политическими, и разрешить их было весьма сложно. Чтобы склонить нашу страну в свою пользу, США пошли на значительные уступки: они разрешили России выйти на международный рынок со своими ракетами-носителями, обязались заплатить 400 миллионов долларов за полеты своих астронавтов на нашей станции по программе «Мир-Шаттл» и согласились увеличить наклонение орбиты МКС с 28 до 51,6 градусов. В свою очередь, Россия присоединилась к договору и пересмотрела свой контракт с Индией, а несколько позже вопреки многочисленным протестам согласилась затопить «Мир». После подключения России к программе МКС проект станции был пересмотрен еще раз, согласованы все вопросы и этапы ее строительства. Правда, и после этого судьба МКС «Альфа» оказалась отнюдь не простой. Уже по ходу строительства пришлось внести немало правок и изменений. Первый блок МКС массой 20 тонн, построенный на деньги американцев и названный «Зарей», вместо мая 1997 г. по плану удалось запустить лишь 20 ноября 1998 г., а завершение строительства орбитального комплекса сместилось с 2002 на 2010 г. 4 декабря 1998 г. многоразовый корабль «Индевор» доставил на орбиту второй блок МКС — узловой блок США «Единство» (Node-1) массой 11,5 т. Однако изготовление российского служебного модуля «Звезда», представлявшего запасной базовый блок станции «Мир», сильно задержалось из-за финансовых трудностей. К тому же, аварии РН «Протон», случившиеся 5 июля и 27 октября 1999 г., вынудили перенести запуск «Звезды» до 12 июля 2000 г. Первый экипаж МКС в составе американского астронавта У. Шеперда и российских космонавтов Ю. Гидзенко и С. Крикалева стартовал на КК «Союз ТМ-31» 31 октября и 2 ноября 2000 г. приступил к четырехмесячной вахте на борту станции. Несмотря на трагедию с кораблем «Колумбия» 1 февраля 2003 г. при его возвращении на Землю и длительный перерыв в полетах оставшихся трех «шаттлов», уже 6,5 лет МКС «Альфа» функционирует в постоянном пилотируемом режиме. За это время на станции успели поработать 14 постоянных экспедиций, а 7 апреля на «Союзе ТМА-10» к ней отправились члены 15-й экспедиции Федор Юрчихин и Олег Котов. Полетевший вместе с ними пятый космический турист Чарльз Симони вернется на Землю на «Союзе ТМА-9» вместе с Михаилом Тюриным и Майклом Лопес-Алегри, а астронавтка Сунита Уильямс продолжит свой полет уже в составе экипажа МКС-15. К настоящему времени для сборки и обслуживания станции «Альфа» совершили полеты 20 транспортных кораблей «Спейс Шаттл», 14 пилотируемых КК «Союз-ТМ» и «Союз-ТМА», а также 24 грузовых корабля «Прогресс». Сейчас длина МКС вместе с КА «Прогресс» составляет 52,1 м, ширина по солнечным батареям — 73 м, а высота — 27,5 м. После полета «Дискавери» в декабре 2000 г. общая масса станции достигла 213847 кг, а ширина ее ферменной конструкции — 58,2 м. После завершения строительства масса МКС составит примерно 400 тонн, а ее 8 больших солнечных батарей будут вырабатывать 84 киловатта электроэнергии. Вместо трех членов экипажа на станции постоянно будут трудиться шесть человек, включая ученых, что значительно расширит возможности проведения научных исследований и экспериментов в космосе. После вывода кораблей «Спейс Шаттл» из эксплуатации в 2010 г. для снабжения МКС будут использоваться транспортные корабли России, Европейского космического агентства ATV, Японии HTV и новые пилотируемые корабли США «Орион», которые должны появиться к 2014 г. Аэрокосмическое управление NASA предполагает привлечь к снабжению МКС также и частные фирмы. Как считают американцы, основной задачей МКС станет подготовка к пилотируемому полету на Марс, который намечается осуществить после 2030 года. Уже сегодня МКС превратилась в наиболее крупное космическое сооружение, когда-либо созданное человеком. Она стала вторым после Луны ярким объектом, который прекрасно наблюдается в благоприятные периоды полета станции перед восходом или вскоре после захода Солнца на южной стороне неба. По крайней мере в течение ближайшего десятилетия судьба всей пилотируемой космонавтики в значительной мере будет определяться этой станцией. стр. 6-7