С чего начинали наши соперники
О первом советском космическом корабле мы уже поговорили, посмотрим теперь на первый пилотируемый космический аппарат наших конкурентов за океаном.
С фотографиями кораблей серии Меркурий почти та же ситуация, что и с фотографиями Востоков, но чуть получше: на официальном сайте NASA можно отыскать фотографии их первого корабля на старте:
Рассмотрим повнимательнее сам корабль:
Первое, что бросается в глаза - это его коническая форма, сразу отличающая первый американский корабль от первого советского. Сделано так неспроста: грузоподъемность американских ракет Редстоун и Атлас была значительно меньше наших Р-7. Атлас мог вывести на низкую околоземную орбиту всего 1,3 тонны полезной нагрузки в отличие от трехступенчатой модификации Р-7 - ракеты-носителя Восток (4,5 тонны). Поэтому американцам пришлось облегчать свой корабль, как только возможно: коническая форма позволяет не тащить с собой тяжелый головной обтекатель и не покрывать теплозащитой всю поверхность корабля, ограничившись только днищем.
Однако, не обошлось без ложки дегтя: из-за отсутствия головного обтекателя пришлось все системы корабля (антенны, перископ и т. п.) прятать внутрь корпуса, который представлял из себя единое целое и не имел отделяемого приборно-агрегатного отсека. Пострадала также и система жизнеобеспечения: если на Востоках она была рассчитана на 10 суток полета, то Меркурий был способен поддерживать жизнь астронавта всего пару суток. Самый длительный полет, осуществленный на корабле этого типа составлял 1 сутки 10 часов 20 минут (Меркурий-Атлас-9), тогда как самый длительный полет Востока составлял 4 суток 22 часа 56 мин (Восток-5).
Еще одной проблемой, вызванной конической формой аппарата, была его ориентация в атмосфере при спуске. Если спускаемый аппарат Востока был сферическим, покрытым теплозащитой со всех сторон, да еще и имел только одно устойчивое положение при полете в атмосфере благодаря смещенному центру тяжести, то у Меркурия все сложнее. Конической формы аппарат в атмосфере имеет два устойчивых положения: кормой вперед и носом вперед. Причем, теплозащитный щит был только со стороны кормы, что делало неправильную ориентацию аппарата при спуске в атмосфере смертельной (аппарат попросту сгорел бы). Поэтому при спуске на передней части капсулы откидывалась аэродинамическая поверхность (видна на заглавной картинке), которая разворачивала аппарат в правильное положение.
Еще одним способом снизить массу корабля было применение в нем атмосферы из чистого кислорода. Дело в том, что человеку в чистом кислороде не нужно обычное атмосферное давление, хватит и 0,4 атмосферы, благодаря чему можно делать стенки капсулы менее прочными, а значит более легкими. Минусом способа является то, что астронавту задолго до посадки в капсулу приходится дышать кислородом, чтобы вывести азот из крови. На этой фотографии в руке у Алана Шепарда виден солидных размеров ящик с запасом кислорода, который астронавт вынужден таскать с собой всюду вплоть до посадки в корабль:
Положительным отличием Меркурия от Востока является наличие полноценной системы аварийного спасния, выполненной в том виде, в котором она применялась потом на кораблях Аполлон и до сих пор применяется на наших Союзах.
Срабатывание этой системы можно увидеть на этой кинозаписи с испытательного запуска 25 апреля 1961 года:
А вот один из Меркуриев в музее, обшитый прозрачным акрилом, дабы хозяйственные посетители всякие винтики с капсулы на сувениры не скручивали:
Хорошо видны следы воздействия атмосферы на тепловой щит. Также можно обратить внимание, что капсула снаружи покрыта тонкими гофрированными металлическими пластинками. Это радиаторы системы охлаждения. Они не образуют герметичную оболочку, и изнутри на них из специальных форсунок подается вода, которая, попадая на поверхность пластинок, в вакууме испаряется, охлаждая пластинки и циркулирующий внутри них теплоноситель. Такая система занимает меньше места и меньше весит, чем радиаторы Востока, работающие только за счет излучения.
Рядом с четырехугольным иллюминатором виден посадочный люк. На этой фотографии через открытый люк виден интерьер корабля и сидящий в кресле пилота астронавт Джон Гленн:
А это кинозапись с полета Джона Гленна, а точнее со стадии схода с орбиты и приземления:
На груди пилота закреплено зеркало, в котором виден пульт управления кораблем и иллюминатор.
Кстати, об управлении. Как нам уже известно, на советских Востоках основной упор делался на автоматику, а космонавт был пассажиром и мог лишь сориентировать корабль на сход с орбиты в случае отказа автоматической системы. На Меркуриях астронавты полноценно пилотировали свои корабли, хотя автоматические системы там тоже были. Этим объясняется гораздо более навороченный пульт, на котором есть органы управления абсолютно всеми системами корабля и индикация состояния всех систем.
Ориентация аппарата осуществлялась по показаниям гироскопов и двух инфракрасных датчиков горизонта, расположенных в цилиндрической носовой части корабля. Для ручного ориентирования на корабле был установлен перископ с нанесенной на него разметкой, как на "Взоре" у Востока. Перископ сделан выдвижным из-за отсутствия обтекателя. На этой фотографии видно круглое отверстие, где под крышкой он и прячется:
Сверху цилиндрической части корпуса, а также внизу слева ясно различимы сопла двигателей системы ориентации. В отличие от простейших форсунок Востока это были полноценные однокомпонентные ЖРД, работавшие на перекиси водорода. Я рассказывал про них в соответствующей статье.
Внутрь капсулы, как я уже упоминал, запихнули все системы корабля: баки с запасами кислорода, перекиси водорода и воды, аккумуляторы, система поглощения углекислого газа и паров воды (двухконтурная - для капсулы и для скафандра), радиостанция, система регулирования температуры воздуха в капсуле и две кинокамеры. В отличие от Востока, на Меркурии не было АСУ: астронавтам приходилось справлять малую нужду в подгузник, а во избежание появления большой нужды их за несколько дней до полета переводили на специальную диету. Большая часть аппаратуры засунута в коническую часть корабля, где находился и астронавт. В цилиндрической части кроме двигателей ориентации на тангаж и рысканье и инфракрасных датчиков горизонта располагались антенны радиосвязи и парашюты: тормозной, раскрывавшийся на высоте 7 км, основной, раскрывавшийся на трехкилометровой высоте, и запасной, срабатывавший в случае отказа основного. Между герметичным корпусом и тепловым щитом находилась в сложенном виде амортизационная подушка из прорезиненной ткани, которая надувалась одновременно с выходом основного парашюта и смягчала приводнение. Да, в отличие от Востоков, садившихся всегда на сушу, Меркурии были рассчитаны на приводнение, поскольку у американцев в отличие от СССР был более легкий доступ к океану и более развитый флот.
Единственной частью корабля, которая не была заключена в герметичный объем и отстреливалась перед входом в атмосферу, был блок твердотопливных двигателей. Вот его фотография на испытательном стенде:
Здесь видно три маленьких двигателя, которые отводили корабль от ракеты-носителя после отделения от нее, и три больших двигателя, предназначенных для схода с орбиты. Достаточно было одного для начала спуска, но для надежности установили три, которые поочередно срабатывая снижали скорость корабля примерно на 450 м/с. Интересное инженерное решение: поскольку все двигатели находились не на оси симметрии корабля, для того, чтобы вектор их тяги проходил через центр тяжести аппарата, сопла расположены под углом к оси корабля. Весь блок крепился к корпусу посредством трех стальных лент, отстреливаемых пиропатронами при сбросе блока.
Как видите, две страны, решавшие независимо друг от друга одни и те же инженерные задачи, пошли совершенно разными путями, хотя некоторые решения у них были очень похожи, например, способ ручной ориентации корабля на торможение и глобус с часовым механизмом для индикации географического положения в ходе полета.
Для тех, кто хочет попробовать сам поуправлять космическим кораблем Меркурий, американские энтузиасты создали игру-симулятор. На этом видео продемонстрировано, как в нее играть:
Саму игру можно скачать по этой ссылке. Только уж не обессудьте, но "великого и могучего" вы там не найдете, так что хорошо тем, кто знает английский.
С фотографиями кораблей серии Меркурий почти та же ситуация, что и с фотографиями Востоков, но чуть получше: на официальном сайте NASA можно отыскать фотографии их первого корабля на старте:
Рассмотрим повнимательнее сам корабль:
Первое, что бросается в глаза - это его коническая форма, сразу отличающая первый американский корабль от первого советского. Сделано так неспроста: грузоподъемность американских ракет Редстоун и Атлас была значительно меньше наших Р-7. Атлас мог вывести на низкую околоземную орбиту всего 1,3 тонны полезной нагрузки в отличие от трехступенчатой модификации Р-7 - ракеты-носителя Восток (4,5 тонны). Поэтому американцам пришлось облегчать свой корабль, как только возможно: коническая форма позволяет не тащить с собой тяжелый головной обтекатель и не покрывать теплозащитой всю поверхность корабля, ограничившись только днищем.
Однако, не обошлось без ложки дегтя: из-за отсутствия головного обтекателя пришлось все системы корабля (антенны, перископ и т. п.) прятать внутрь корпуса, который представлял из себя единое целое и не имел отделяемого приборно-агрегатного отсека. Пострадала также и система жизнеобеспечения: если на Востоках она была рассчитана на 10 суток полета, то Меркурий был способен поддерживать жизнь астронавта всего пару суток. Самый длительный полет, осуществленный на корабле этого типа составлял 1 сутки 10 часов 20 минут (Меркурий-Атлас-9), тогда как самый длительный полет Востока составлял 4 суток 22 часа 56 мин (Восток-5).
Еще одной проблемой, вызванной конической формой аппарата, была его ориентация в атмосфере при спуске. Если спускаемый аппарат Востока был сферическим, покрытым теплозащитой со всех сторон, да еще и имел только одно устойчивое положение при полете в атмосфере благодаря смещенному центру тяжести, то у Меркурия все сложнее. Конической формы аппарат в атмосфере имеет два устойчивых положения: кормой вперед и носом вперед. Причем, теплозащитный щит был только со стороны кормы, что делало неправильную ориентацию аппарата при спуске в атмосфере смертельной (аппарат попросту сгорел бы). Поэтому при спуске на передней части капсулы откидывалась аэродинамическая поверхность (видна на заглавной картинке), которая разворачивала аппарат в правильное положение.
Еще одним способом снизить массу корабля было применение в нем атмосферы из чистого кислорода. Дело в том, что человеку в чистом кислороде не нужно обычное атмосферное давление, хватит и 0,4 атмосферы, благодаря чему можно делать стенки капсулы менее прочными, а значит более легкими. Минусом способа является то, что астронавту задолго до посадки в капсулу приходится дышать кислородом, чтобы вывести азот из крови. На этой фотографии в руке у Алана Шепарда виден солидных размеров ящик с запасом кислорода, который астронавт вынужден таскать с собой всюду вплоть до посадки в корабль:
Положительным отличием Меркурия от Востока является наличие полноценной системы аварийного спасния, выполненной в том виде, в котором она применялась потом на кораблях Аполлон и до сих пор применяется на наших Союзах.
Срабатывание этой системы можно увидеть на этой кинозаписи с испытательного запуска 25 апреля 1961 года:
Click to viewА вот один из Меркуриев в музее, обшитый прозрачным акрилом, дабы хозяйственные посетители всякие винтики с капсулы на сувениры не скручивали:
Хорошо видны следы воздействия атмосферы на тепловой щит. Также можно обратить внимание, что капсула снаружи покрыта тонкими гофрированными металлическими пластинками. Это радиаторы системы охлаждения. Они не образуют герметичную оболочку, и изнутри на них из специальных форсунок подается вода, которая, попадая на поверхность пластинок, в вакууме испаряется, охлаждая пластинки и циркулирующий внутри них теплоноситель. Такая система занимает меньше места и меньше весит, чем радиаторы Востока, работающие только за счет излучения.
Рядом с четырехугольным иллюминатором виден посадочный люк. На этой фотографии через открытый люк виден интерьер корабля и сидящий в кресле пилота астронавт Джон Гленн:
А это кинозапись с полета Джона Гленна, а точнее со стадии схода с орбиты и приземления:
На груди пилота закреплено зеркало, в котором виден пульт управления кораблем и иллюминатор.
Кстати, об управлении. Как нам уже известно, на советских Востоках основной упор делался на автоматику, а космонавт был пассажиром и мог лишь сориентировать корабль на сход с орбиты в случае отказа автоматической системы. На Меркуриях астронавты полноценно пилотировали свои корабли, хотя автоматические системы там тоже были. Этим объясняется гораздо более навороченный пульт, на котором есть органы управления абсолютно всеми системами корабля и индикация состояния всех систем.
Ориентация аппарата осуществлялась по показаниям гироскопов и двух инфракрасных датчиков горизонта, расположенных в цилиндрической носовой части корабля. Для ручного ориентирования на корабле был установлен перископ с нанесенной на него разметкой, как на "Взоре" у Востока. Перископ сделан выдвижным из-за отсутствия обтекателя. На этой фотографии видно круглое отверстие, где под крышкой он и прячется:
Сверху цилиндрической части корпуса, а также внизу слева ясно различимы сопла двигателей системы ориентации. В отличие от простейших форсунок Востока это были полноценные однокомпонентные ЖРД, работавшие на перекиси водорода. Я рассказывал про них в соответствующей статье.
Внутрь капсулы, как я уже упоминал, запихнули все системы корабля: баки с запасами кислорода, перекиси водорода и воды, аккумуляторы, система поглощения углекислого газа и паров воды (двухконтурная - для капсулы и для скафандра), радиостанция, система регулирования температуры воздуха в капсуле и две кинокамеры. В отличие от Востока, на Меркурии не было АСУ: астронавтам приходилось справлять малую нужду в подгузник, а во избежание появления большой нужды их за несколько дней до полета переводили на специальную диету. Большая часть аппаратуры засунута в коническую часть корабля, где находился и астронавт. В цилиндрической части кроме двигателей ориентации на тангаж и рысканье и инфракрасных датчиков горизонта располагались антенны радиосвязи и парашюты: тормозной, раскрывавшийся на высоте 7 км, основной, раскрывавшийся на трехкилометровой высоте, и запасной, срабатывавший в случае отказа основного. Между герметичным корпусом и тепловым щитом находилась в сложенном виде амортизационная подушка из прорезиненной ткани, которая надувалась одновременно с выходом основного парашюта и смягчала приводнение. Да, в отличие от Востоков, садившихся всегда на сушу, Меркурии были рассчитаны на приводнение, поскольку у американцев в отличие от СССР был более легкий доступ к океану и более развитый флот.
Единственной частью корабля, которая не была заключена в герметичный объем и отстреливалась перед входом в атмосферу, был блок твердотопливных двигателей. Вот его фотография на испытательном стенде:
Здесь видно три маленьких двигателя, которые отводили корабль от ракеты-носителя после отделения от нее, и три больших двигателя, предназначенных для схода с орбиты. Достаточно было одного для начала спуска, но для надежности установили три, которые поочередно срабатывая снижали скорость корабля примерно на 450 м/с. Интересное инженерное решение: поскольку все двигатели находились не на оси симметрии корабля, для того, чтобы вектор их тяги проходил через центр тяжести аппарата, сопла расположены под углом к оси корабля. Весь блок крепился к корпусу посредством трех стальных лент, отстреливаемых пиропатронами при сбросе блока.
Как видите, две страны, решавшие независимо друг от друга одни и те же инженерные задачи, пошли совершенно разными путями, хотя некоторые решения у них были очень похожи, например, способ ручной ориентации корабля на торможение и глобус с часовым механизмом для индикации географического положения в ходе полета.
Для тех, кто хочет попробовать сам поуправлять космическим кораблем Меркурий, американские энтузиасты создали игру-симулятор. На этом видео продемонстрировано, как в нее играть:
Саму игру можно скачать по этой ссылке. Только уж не обессудьте, но "великого и могучего" вы там не найдете, так что хорошо тем, кто знает английский.