Что же представляет собой станция «Салют»?
Станция «Салют» создавалась таким образом, чтобы она могла работать не только с космонавтами на борту, но и как автоматический орбитальный аппарат. В пилотируемом режиме она превращается в научный комплекс, состоящий из двух основных блоков — орбитального (собственно станция) и транспортного (корабль) с постоянно открытыми между ними люками, размещенными в стыковочных узлах. Так что космонавты могут работать и отдыхать во всем объеме комплекса, который составляет около 100 кубических метров. Длина всего комплекса более 23 метров, из них 14 метров — орбитальный блок. Общая масса 25,6 тонны.
Для проведения экспериментов, наблюдений, кино- и фотосъемки в различных отсеках станции имеются иллюминаторы. Как и на всех предыдущих кораблях, на станции поддерживается атмосфера с нормальным, земным, составом и давлением.
Известно, что почти на всех американских космических кораблях, начиная с «Меркурия», применялась чисто кислородная атмосфера с давлением 0,4 атмосферы. Почему не земная? Ракеты-носители у них первое время обладали сравнительно небольшой грузоподъемностью, и это требовало от создателей кораблей строжайшей экономии веса. Естественно, все оборудование для однокомпонентной атмосферы было проще и легче.
Однако кислород, как известно, среда пожароопасная. Каждый авиационный специалист, например, знает, что соприкосновение кислорода с маслом может вызвать пожар. И американцы в полной мере столкнулись с этим недостатком атмосферы своих кораблей. В январе 1967 года на корабле «Аполлон» при очередных наземных проверках возник пожар от случайного короткого замыкания. Пламя бушевало в кабине всего несколько секунд, но три космонавта — В. Гриссом, Э. Уайт и Р. Чаффи — погибли, не успев открыть люк корабля. Гриссом был одним из тех, кто совершил суборбитальный полет на «Меркурии», а Уайт был первым американцем, вышедшим в открытый космос в полете на «Джемини-3». И все же тогда американцы отступить уже не могли и, проведя тщательный анализ и доработку всех систем на пожаробезопасность, летали на своих «Аполлонах» на Луну в той же кислородной атмосфере.
Но вернемся к компоновке «Салюта». Задачей было обеспечить максимальный комфорт для экипажа, чтобы внутреннее помещение было достаточно просторно, а места для работы, отдыха и сна удобны. Нужно было добиться оптимального размещения оборудования, приборов и пультов управления, имеющих самые разные габариты и условия. Было рассмотрено несколько вариантов компоновки, в каждом из которых по-своему увязывались все противоречивые требования конструкторов, технологов, ученых, космонавтов и многих других специалистов.
Одним из условий, которое поставили себе сами проектанты, была возможность ремонта и замены аппаратуры в полете силами экипажа. Нужно было не только снабдить космонавтов инструментом и приспособлениями, но обеспечить доступ к местам возможных неисправностей и к расходуемым материалам. А это оказалось очень непросто. Сложности возникали и оттого, что станция должна была работать в различных режимах ориентации по отношению к Земле (например, орбитальной или инерциальной), а значит, надо было особым образом компоновать размещение бортового оборудования и пультов. При этом не забывать об удобствах для космонавтов.
Может, например, показаться, что в интерьере орбитальной станции не должно быть «верха» и «низа» — невесомость ведь. С одной стороны, так оно и есть, а с другой — понятие «комфорт» включает в себя привычные, то есть земные, удобства. Но на Земле для нас естественно всегда чувствовать верх и низ. Поэтому не стоило и космонавтов лишать этой привычки. И еще надо было помнить, что при подготовке на Земле в макете-тренажере станции от этих понятий освободиться трудно, и, следовательно, у космонавтов вырабатываются стереотипы, которые нельзя полностью разрушать на орбите. С этой целью каждую плоскость интерьера станции было решено выкрасить в свой цвет, выделить «пол» и «потолок».
Размеры и форма орбитального блока (собственно станции) были определены из условий выведения на орбиту. Со сложенными в гармошку и прижатыми к корпусу панелями солнечных батарей станция должна вписываться в обводы конуса-обтекателя ракеты. И нагрузки на ее корпус при этом, а также расход топлива на преодоление аэродинамического сопротивления должны быть минимальными. Как бы само собой возникали три отсека: носовой (переходный), средний (рабочий) и кормовой (агрегатный). Первые два из них сделали герметичными.
Немало задач ложится на стыковочный узел. Он должен обеспечивать компенсацию отклонений при причаливании, амортизацию при соударении корабля и станции и механический захват в момент их контакта, гашение относительных колебаний, возникающих из-за того, что направление движения корабля не проходит через центр масс станции, выравнивание осей двух объектов, стягивание их до плотного контакта по всей торцевой плоскости узла, герметизацию стыка, соединение электроразъемов и гидромагистралей. Кроме того, узел должен обеспечивать при необходимости быструю и надежную расстыковку корабля и станции.
Система «штырь-конус», при которой стыкуемые аппараты имеют разную конструкцию стыковочных узлов, исключает возможность соединения объектов с одинаковыми узлами, но зато достаточно проста и надежна. В программе «Союз» — «Аполлон» в 1975 году были испытаны универсальные («андрогинные») стыковочные узлы, позволяющие любому из двух объектов играть как активную, так и пассивную роль. Однако, как выяснилось, узлы такой схемы имеют большую массу конструкции и предъявляют более высокие требования к точности сближения и причаливания.
Пока на станциях не существует замкнутого круговорота веществ (работы над решением этой проблемы ведутся, и на Земле уже удалось добиться некоторых успехов), продолжительность пилотируемого полета на станции определяется запасами средств жизнедеятельности и возможностями длительного хранения расходуемых материалов — кислорода, воды, пищи, различных бытовых принадлежностей.
Кроме того, к постоянно расходуемым материалам относятся запасы топлива, необходимого для управления ориентацией станции, для коррекции орбиты при встречах с кораблем, а также для борьбы с ее притормаживанием за счет сопротивления атмосферы. Она, хотя на больших высотах и сильно разрежена, при космических скоростях заметно сказывается. Учитывая это, высоту орбиты при длительном полете выгоднее иметь повыше. Однако, начиная с 450―500 километров, заметно возрастают дозы радиации, которые при длительном пребывании могут оказаться выше допустимых. При высотах 200―250 километров станция будет сильно тормозиться, и для поддержания орбиты потребуются частые включения двигателей. Соответственно возрастет расход топлива.
Таким образом, высота 350―400 километров оказалась оптимальной — вполне приемлемой с точки зрения радиационной безопасности, удобств наблюдения Земли и обслуживания транспортными кораблями, а также исходя из продолжительности естественного существования на ней и, следовательно, требуемого для коррекции расхода топлива. Расчеты показывают, что при высоте орбиты 280 километров на ее поддержание нужно около двух с половиной тонн топлива в год, при высоте 350 километров — около полутонны, а при высоте 400 километров — около 200 килограммов.
Что касается расхода топлива на ориентацию и изменения орбиты, а также расхода материалов, связанных с пребыванием на станции экипажа, то они не могут быть ниже определенных достаточно высоких норм. Так, для обеспечения потребностей одного человека в сутки требуется сейчас до 10 килограммов материалов. Для двух человек на два года плюс топливо получается около 20 тонн. То есть больше, чем масса всего орбитального блока. Следовательно, без транспортного обслуживания в пилотируемом режиме станция могла бы функционировать на орбите максимум несколько месяцев.
Второе поколение «Салютов»
Станция «Салют-6» была запущена 29 сентября 1977 года. То же название, тот же вес, те же очертания, тот же, по существу, интерьер. И все же «Салют-6» мы относим к новому поколению орбитальных станций. Что же дает на это право?
Самое главное, что станция действительно долговременная. Она рассчитана на многократную смену экипажа и длительность экспедиций до нескольких месяцев. Для этого в комплекс станции впервые в мировой практике были включены грузовые транспортные корабли типа «Прогресс». При этом конструкцию орбитального блока пришлось существенно модифицировать и в первую очередь установить еще один причал со стыковочным узлом в кормовой части, со стороны агрегатного отсека. Иначе снабжать станцию практически было бы невозможно.
Однако агрегатный отсек уже был сформирован, до отказа забит оборудованием. А пришлось мало того что «просверлить» в нем отверстие и, следовательно, что-то куда-то перенести, но и установить здесь дополнительно аппаратуру управления сближением и стыковкой. Просто так сделать это не позволяла двигательная установка, и с ней, прежней, пришлось расстаться. Тем более что нельзя было просто перенести двигатели на периферию торца станции. Пришлось сконструировать новую двигательную установку, конструктивно «размазав» ее по наружному контуру агрегатного отсека, чтобы освободить место для второго стыковочного узла.
Заодно было решено сделать топливные баки общими для всех двигателей станции, включая двигатели ориентации. По этой причине новая двигательная установка получила название «объединенной». Назначение ее — изменять скорость и направление движения станции при коррекциях орбиты и создавать управляющие моменты для ориентации или стабилизации. В центре кормового торца теперь возникло пространство для промежуточной шлюзовой камеры с двумя люками. Один — в стыковочном устройстве, а другой — в сферическом днище рабочего отсека.
Когда создавалась тормозная двигательная установка «Востока», возникла необходимость разделить в баках полости топлива и газа, чтобы в двигатель при включении не поступал газ или эмульсия. В качестве разделителя были применены тогда пленки. «Салют-6» рассчитан на многократную дозаправку топливом и длительное его хранение, поэтому проблема эта теперь была решена иначе. Были применены металлические гофрированные разделители.