Первый космический корабль планеты Земля
В прошлой статье я кратко описал устройство существующих космических кораблей. Теперь поговорим об одной серии таких аппаратов, а именно о Востоках.
Это были простейшие (насколько вообще космический корабль может быть простым) аппараты, которым была уготована славная история: первый полет человека в космос, первый суточный космический полет, первый сон космонавта на орбите (Герман Титов умудрился при этом еще и проспать сеанс связи), первый групповой полет двух кораблей, первая женщина в космосе и даже такое достижение, как первое применение космического туалета, осуществленное Валерием Быковским на корабле Восток-5.
О последнем хорошо написал Борис Евсеевич Черток в своих мемуарах "Ракеты и люди":
"18 июня утром внимание Госкомиссии и всех собравшихся на нашем КП «болельщиков» переключилось с «Чайки» на «Ястреба». Хабаровск по КВ-каналу принял сообщение Быковского: «В 9 часов 05 минут был космический стук». Королев и Тюлин немедленно начали разработку перечня вопросов, которые надо будет задать Быковскому при появлении его в нашей зоне связи, чтобы понять сколь велика опасность, грозящая кораблю.
Кому-то было уже дано задание рассчитать величину метеорита, которая достаточна для того, чтобы космонавт услышал «стук». Ломали голову и над тем, что может произойти на случай соударения, но без потери герметичности. Допрос Быковского поручили вести Каманину.
В начале сеанса связи на вопрос о характере и районе стука «Ястреб» ответил, что не понимает, о чем идет речь. После напоминания о радиограмме, переданной в 9.05, и повторения «Зарей» ее текста Быковский сквозь смех ответил: «Был не стук, а стул. Стул был, понимаете?» Все слушавшие ответ дружно расхохотались. Космонавту пожелали дальнейших успехов и передали, что его вернут на Землю, несмотря на отважный поступок, в начале шестых суток.
Инцидент с «космическим стулом» вошел в устную историю космонавтики как классический пример неудачного использования медицинской терминологии в канале космической связи."
Поскольку Восток-1 и Восток-2 летали по одиночке, а Востоки 3 и 4 и Востоки 5 и 6, летавшие парами, находились далеко друг от друга, не существует ни одной фотографии этого корабля на орбите. Можно разве что посмотреть кинозаписи с полета Гагарина в этом видео от телестудии Роскосмоса:
А устройство корабля мы изучим на музейных экспонатах. В Калужском музее космонавтики установлен макет корабля Восток в натуральную величину:
Здесь мы видим спускаемый аппарат сферической формы с иллюминатором хитрой конструкции (о нем отдельно еще поговорим) и антеннами радиосвязи, прикрепленный четырьмя стальными лентами к приборно-агрегатному отсеку. Крепежные ленты соединены сверху замком, который разъединяет их для отделения СА от ПАО перед входом в атмосферу. Слева видна пачка кабелей от ПАО, прикрепленная к СА солидных размеров разъемом. Второй иллюминатор расположен с обратной стороны СА.
На ПАО расположены 14 шар-баллонов (я уже писал о том, почему в космонавтике так любят делать баллоны в виде шариков) с кислородом для системы жизнеобеспечения и азотом для системы ориентации. Ниже на поверхности ПАО видны трубки от шар-баллонов, электроклапаны и сопла системы ориентации. Эта система выполнена по самой простой технологии: азот посредством электроклапанов подается в нужных количествах к соплам, откуда вырывается в космос, создавая реактивный импульс, разворачивающий корабль в нужную сторону. Недостатками системы являются крайне низкий удельный импульс и малое суммарное время работы. Разработчиками не предполагалось, что космонавт будет вертеть кораблем туда-сюда, а обойдется тем видом в иллюминатор, который предоставит ему автоматика.
На этой же боковой поверхности располагаются солнечный датчик и датчик инфракрасной вертикали. Эти слова только выглядят страшно заумными, на самом деле все достаточно просто. Для торможения корабля и схода с орбиты его нужно развернуть "хвостом вперед". Для этого нужно выставить положение корабля по двум осям: тангажу и рысканью. По крену не так обязательно, но это делалось попутно. Сперва система ориентации выдавала импульс на вращение корабля по тангажу и крену и останавливала это вращение как только инфракрасный датчик ловил максимум теплового излучения от поверхности Земли. Это называется "выставить инфракрасную вертикаль". Благодаря этому сопло двигателя становилось направлено горизонтально. Теперь нужно направить его строго вперед. Корабль разворачивался по рысканью до тех пор, пока солнечный датчик не фиксировал максимальную освещенность. Проводилась такая операция в строго заданный программно момент, когда положение Солнца было именно таким, чтобы при направленном на него солнечном датчике сопло двигателя оказалось направленным строго вперед, по ходу движения. После этого также под управлением программно-временного устройства запускалась тормозная двигательная установка, снижавшая скорость корабля на 100 м/с, что было достаточно для схода с орбиты.
Ниже, на конической части ПАО установлен еще один комплект антенн радиосвязи и жалюзи, под которыми прячутся радиаторы системы терморегулирования. Открыванием и закрыванием разного количества жалюзи космонавт может выставлять комфортную для него температуру в кабине корабля. Ниже всего расположено сопло тормозной двигательной установки.
Внутри ПАО расположены остальные элементы ТДУ, баки с горючим и окислителем для нее, батарея серебряно-цинковых гальванических элементов, система терморегуляции (помпа, запас теплоносителя и трубки к радиаторам) и система телеметрии (куча различных датчиков, отслеживавших состояние всех систем корабля).
Из-за ограничений по габаритам и массе, продиктованных конструкцией ракеты-носителя, резервная ТДУ туда бы просто не влезла, поэтому для Востоков был применен несколько необычный аварийный способ схода с орбиты на случай отказа ТДУ: корабль выводился на такую низкую орбиту, на которой он зароется в атмосферу сам спустя неделю полета, а система жизнеобеспечения рассчитана на 10 дней, так что космонавт остался бы жив, хоть приземление произошло бы черти где.
Теперь перейдем к устройству спускаемого аппарата, являвшегося кабиной корабля. В этом нам поможет другой экспонат Калужского музея космонавтики, а именно подлинник СА корабля Восток-5, на котором с 14 по 19 июня 1963 года летал Валерий Быковский.
Масса аппарата 2,3 тонны, и почти половину ее составляет масса теплозащитного абляционного покрытия. Именно поэтому спускаемый аппарат Востока выполнили в виде шара (самая маленькая площадь поверхности из всех геометрических тел) и именно поэтому все системы, не нужные при посадке, вывели в негерметичный приборно-агрегатный отсек. Это позволило сделать СА насколько возможно маленьким: его наружный диаметр составлял 2,4 м, а в распоряжении космонавта было всего 1,6 кубометра объема.
Космонавт в скафандре СК-1 (скафандр космический первой модели) располагался на катапультируемом кресле, которое имело двойное назначение.
Это была система аварийного спасения в случае аварии ракеты-носителя на старте или на этапе выведения, а также это была штатная система приземления. После торможения в плотных слоях атмосферы на высоте 7 км космонавт катапультировался и спускался на парашюте отдельно от аппарата. Он, конечно, мог и в аппарате приземлиться, но сильный удар при касании земной поверхности мог привести к травме космонавта, хоть и не был смертельным.
Более детально отфотографировать интеръер спускаемого аппарата мне удалось на макете оного в московском музее космонавтики.
Слева от кресла располагается пульт управления системами корабля. Он позволял регулировать температуру воздуха в корабле, контролировать газовый состав атмосферы, осуществлять запись переговоров космонавта с землей и всего прочего, что говорил космонавт, на магнитофон, открывать и закрывать шторки иллюминаторов, регулировать яркость внутрикабинного освещения, включать и выключать радиостанцию и включить ручную систему ориентации в случае отказа автоматической. Тумблеры ручной системы ориентации находятся на торце пульта под защитным колпаком. На Востоке-1 они были заблокированы кодовым замком (его клавиатура видна чуть выше), так как врачи боялись, что человек в невесомости сойдет с ума, и введение кода считалось тестом на вменяемость.
Прямо перед креслом установлена приборная панель. Это просто кучка показометров, по которым космонавт мог определить время полета, давление воздуха в кабине, газовый состав воздуха, давление в баках системы ориентации и свое географическое положение. Последнее показывал глобус с часовым механизмом, поворачивающийся по ходу полета.
Ниже приборной панели находится иллюминатор с инструментом "Взор" для ручной системы ориентации.
Пользоваться им очень просто. Разворачиваем корабль по крену и тангажу до тех пор, пока в кольцевой зоне по краю иллюминатора не увидим земной горизонт. Там просто зеркала стоят вокруг иллюминатора, и горизонт в них виден весь только когда аппарат развернут этим иллюминатором строго вниз. Таким образом вручную выставляется инфракрасная вертикаль. Далее разворачиваем корабль по рысканью до тех пор, пока бег земной поверхности в иллюминаторе не совпадет с направлением нарисованных на нем стрелок. Все, ориентация выставлена, а момент включения ТДУ подскажет метка на глобусе. Недостатком системы является то, что пользоваться ей можно только на дневной стороне Земли.
Теперь посмотрим, что находится справа от кресла:
Ниже и правее приборной панели видна откидная крышка. Под ней прячется радиостанция. Ниже этой крышки видна торчащая из кармашка ручка АСУ (ассенизационно-санитарного устройства, то есть туалета). Правее АСУ расположен небольшой поручень, а рядом с ним рукоятка управления ориентацией корабля. Выше рукоятки укреплена телекамера (еще одна камера была между приборной панелью и иллюминатором, но на этом макете ее нет, зато она видна в корабле Быковского на фото выше), а правее - несколько крышек контейнеров с запасом продовольствия и питьевой воды.
Вся внутренняя поверхность спускаемого аппарата обтянута белой мягкой тканью, так что кабина выглядит довольно уютно, хоть там и тесно, как в гробу.
Вот такой он, первый в мире космический корабль. Всего слетало 6 пилотируемых кораблей Восток, но на основе этого корабля и по сей день эксплуатируют беспилотные спутники. Например, Биом, предназначенный для опытов над животными и растениями в космосе:
Или топографический спутник Комета, спускаемый аппарат которого любой желающий может увидеть и потрогать во дворе Петропавловской крепости в Санкт-Петербурге:
Для пилотируемых полетов сейчас такая система, конечно, безнадежно устарела. Даже тогда, в эпоху первых космических полетов, это был довольно опасный аппарат. Вот, что пишет об этом в своей книге "Ракеты и люди" Борис Евсеевич Черток:
"Если бы сейчас положили на полигоне корабль «Восток» и все современные главные, сели бы и посмотрели на него, никто не проголосовал бы пускать такой ненадёжный корабль. Я тоже подписал документы, что у меня все в порядке, гарантирую безопасность полёта. Сегодня я бы никогда этого не подписал. Получил огромный опыт и понял, как сильно мы рисковали."
Это были простейшие (насколько вообще космический корабль может быть простым) аппараты, которым была уготована славная история: первый полет человека в космос, первый суточный космический полет, первый сон космонавта на орбите (Герман Титов умудрился при этом еще и проспать сеанс связи), первый групповой полет двух кораблей, первая женщина в космосе и даже такое достижение, как первое применение космического туалета, осуществленное Валерием Быковским на корабле Восток-5.
О последнем хорошо написал Борис Евсеевич Черток в своих мемуарах "Ракеты и люди":
"18 июня утром внимание Госкомиссии и всех собравшихся на нашем КП «болельщиков» переключилось с «Чайки» на «Ястреба». Хабаровск по КВ-каналу принял сообщение Быковского: «В 9 часов 05 минут был космический стук». Королев и Тюлин немедленно начали разработку перечня вопросов, которые надо будет задать Быковскому при появлении его в нашей зоне связи, чтобы понять сколь велика опасность, грозящая кораблю.
Кому-то было уже дано задание рассчитать величину метеорита, которая достаточна для того, чтобы космонавт услышал «стук». Ломали голову и над тем, что может произойти на случай соударения, но без потери герметичности. Допрос Быковского поручили вести Каманину.
В начале сеанса связи на вопрос о характере и районе стука «Ястреб» ответил, что не понимает, о чем идет речь. После напоминания о радиограмме, переданной в 9.05, и повторения «Зарей» ее текста Быковский сквозь смех ответил: «Был не стук, а стул. Стул был, понимаете?» Все слушавшие ответ дружно расхохотались. Космонавту пожелали дальнейших успехов и передали, что его вернут на Землю, несмотря на отважный поступок, в начале шестых суток.
Инцидент с «космическим стулом» вошел в устную историю космонавтики как классический пример неудачного использования медицинской терминологии в канале космической связи."
Поскольку Восток-1 и Восток-2 летали по одиночке, а Востоки 3 и 4 и Востоки 5 и 6, летавшие парами, находились далеко друг от друга, не существует ни одной фотографии этого корабля на орбите. Можно разве что посмотреть кинозаписи с полета Гагарина в этом видео от телестудии Роскосмоса:
Click to viewА устройство корабля мы изучим на музейных экспонатах. В Калужском музее космонавтики установлен макет корабля Восток в натуральную величину:
Здесь мы видим спускаемый аппарат сферической формы с иллюминатором хитрой конструкции (о нем отдельно еще поговорим) и антеннами радиосвязи, прикрепленный четырьмя стальными лентами к приборно-агрегатному отсеку. Крепежные ленты соединены сверху замком, который разъединяет их для отделения СА от ПАО перед входом в атмосферу. Слева видна пачка кабелей от ПАО, прикрепленная к СА солидных размеров разъемом. Второй иллюминатор расположен с обратной стороны СА.
На ПАО расположены 14 шар-баллонов (я уже писал о том, почему в космонавтике так любят делать баллоны в виде шариков) с кислородом для системы жизнеобеспечения и азотом для системы ориентации. Ниже на поверхности ПАО видны трубки от шар-баллонов, электроклапаны и сопла системы ориентации. Эта система выполнена по самой простой технологии: азот посредством электроклапанов подается в нужных количествах к соплам, откуда вырывается в космос, создавая реактивный импульс, разворачивающий корабль в нужную сторону. Недостатками системы являются крайне низкий удельный импульс и малое суммарное время работы. Разработчиками не предполагалось, что космонавт будет вертеть кораблем туда-сюда, а обойдется тем видом в иллюминатор, который предоставит ему автоматика.
На этой же боковой поверхности располагаются солнечный датчик и датчик инфракрасной вертикали. Эти слова только выглядят страшно заумными, на самом деле все достаточно просто. Для торможения корабля и схода с орбиты его нужно развернуть "хвостом вперед". Для этого нужно выставить положение корабля по двум осям: тангажу и рысканью. По крену не так обязательно, но это делалось попутно. Сперва система ориентации выдавала импульс на вращение корабля по тангажу и крену и останавливала это вращение как только инфракрасный датчик ловил максимум теплового излучения от поверхности Земли. Это называется "выставить инфракрасную вертикаль". Благодаря этому сопло двигателя становилось направлено горизонтально. Теперь нужно направить его строго вперед. Корабль разворачивался по рысканью до тех пор, пока солнечный датчик не фиксировал максимальную освещенность. Проводилась такая операция в строго заданный программно момент, когда положение Солнца было именно таким, чтобы при направленном на него солнечном датчике сопло двигателя оказалось направленным строго вперед, по ходу движения. После этого также под управлением программно-временного устройства запускалась тормозная двигательная установка, снижавшая скорость корабля на 100 м/с, что было достаточно для схода с орбиты.
Ниже, на конической части ПАО установлен еще один комплект антенн радиосвязи и жалюзи, под которыми прячутся радиаторы системы терморегулирования. Открыванием и закрыванием разного количества жалюзи космонавт может выставлять комфортную для него температуру в кабине корабля. Ниже всего расположено сопло тормозной двигательной установки.
Внутри ПАО расположены остальные элементы ТДУ, баки с горючим и окислителем для нее, батарея серебряно-цинковых гальванических элементов, система терморегуляции (помпа, запас теплоносителя и трубки к радиаторам) и система телеметрии (куча различных датчиков, отслеживавших состояние всех систем корабля).
Из-за ограничений по габаритам и массе, продиктованных конструкцией ракеты-носителя, резервная ТДУ туда бы просто не влезла, поэтому для Востоков был применен несколько необычный аварийный способ схода с орбиты на случай отказа ТДУ: корабль выводился на такую низкую орбиту, на которой он зароется в атмосферу сам спустя неделю полета, а система жизнеобеспечения рассчитана на 10 дней, так что космонавт остался бы жив, хоть приземление произошло бы черти где.
Теперь перейдем к устройству спускаемого аппарата, являвшегося кабиной корабля. В этом нам поможет другой экспонат Калужского музея космонавтики, а именно подлинник СА корабля Восток-5, на котором с 14 по 19 июня 1963 года летал Валерий Быковский.
Масса аппарата 2,3 тонны, и почти половину ее составляет масса теплозащитного абляционного покрытия. Именно поэтому спускаемый аппарат Востока выполнили в виде шара (самая маленькая площадь поверхности из всех геометрических тел) и именно поэтому все системы, не нужные при посадке, вывели в негерметичный приборно-агрегатный отсек. Это позволило сделать СА насколько возможно маленьким: его наружный диаметр составлял 2,4 м, а в распоряжении космонавта было всего 1,6 кубометра объема.
Космонавт в скафандре СК-1 (скафандр космический первой модели) располагался на катапультируемом кресле, которое имело двойное назначение.
Это была система аварийного спасения в случае аварии ракеты-носителя на старте или на этапе выведения, а также это была штатная система приземления. После торможения в плотных слоях атмосферы на высоте 7 км космонавт катапультировался и спускался на парашюте отдельно от аппарата. Он, конечно, мог и в аппарате приземлиться, но сильный удар при касании земной поверхности мог привести к травме космонавта, хоть и не был смертельным.
Более детально отфотографировать интеръер спускаемого аппарата мне удалось на макете оного в московском музее космонавтики.
Слева от кресла располагается пульт управления системами корабля. Он позволял регулировать температуру воздуха в корабле, контролировать газовый состав атмосферы, осуществлять запись переговоров космонавта с землей и всего прочего, что говорил космонавт, на магнитофон, открывать и закрывать шторки иллюминаторов, регулировать яркость внутрикабинного освещения, включать и выключать радиостанцию и включить ручную систему ориентации в случае отказа автоматической. Тумблеры ручной системы ориентации находятся на торце пульта под защитным колпаком. На Востоке-1 они были заблокированы кодовым замком (его клавиатура видна чуть выше), так как врачи боялись, что человек в невесомости сойдет с ума, и введение кода считалось тестом на вменяемость.
Прямо перед креслом установлена приборная панель. Это просто кучка показометров, по которым космонавт мог определить время полета, давление воздуха в кабине, газовый состав воздуха, давление в баках системы ориентации и свое географическое положение. Последнее показывал глобус с часовым механизмом, поворачивающийся по ходу полета.
Ниже приборной панели находится иллюминатор с инструментом "Взор" для ручной системы ориентации.
Пользоваться им очень просто. Разворачиваем корабль по крену и тангажу до тех пор, пока в кольцевой зоне по краю иллюминатора не увидим земной горизонт. Там просто зеркала стоят вокруг иллюминатора, и горизонт в них виден весь только когда аппарат развернут этим иллюминатором строго вниз. Таким образом вручную выставляется инфракрасная вертикаль. Далее разворачиваем корабль по рысканью до тех пор, пока бег земной поверхности в иллюминаторе не совпадет с направлением нарисованных на нем стрелок. Все, ориентация выставлена, а момент включения ТДУ подскажет метка на глобусе. Недостатком системы является то, что пользоваться ей можно только на дневной стороне Земли.
Теперь посмотрим, что находится справа от кресла:
Ниже и правее приборной панели видна откидная крышка. Под ней прячется радиостанция. Ниже этой крышки видна торчащая из кармашка ручка АСУ (ассенизационно-санитарного устройства, то есть туалета). Правее АСУ расположен небольшой поручень, а рядом с ним рукоятка управления ориентацией корабля. Выше рукоятки укреплена телекамера (еще одна камера была между приборной панелью и иллюминатором, но на этом макете ее нет, зато она видна в корабле Быковского на фото выше), а правее - несколько крышек контейнеров с запасом продовольствия и питьевой воды.
Вся внутренняя поверхность спускаемого аппарата обтянута белой мягкой тканью, так что кабина выглядит довольно уютно, хоть там и тесно, как в гробу.
Вот такой он, первый в мире космический корабль. Всего слетало 6 пилотируемых кораблей Восток, но на основе этого корабля и по сей день эксплуатируют беспилотные спутники. Например, Биом, предназначенный для опытов над животными и растениями в космосе:
Или топографический спутник Комета, спускаемый аппарат которого любой желающий может увидеть и потрогать во дворе Петропавловской крепости в Санкт-Петербурге:
Для пилотируемых полетов сейчас такая система, конечно, безнадежно устарела. Даже тогда, в эпоху первых космических полетов, это был довольно опасный аппарат. Вот, что пишет об этом в своей книге "Ракеты и люди" Борис Евсеевич Черток:
"Если бы сейчас положили на полигоне корабль «Восток» и все современные главные, сели бы и посмотрели на него, никто не проголосовал бы пускать такой ненадёжный корабль. Я тоже подписал документы, что у меня все в порядке, гарантирую безопасность полёта. Сегодня я бы никогда этого не подписал. Получил огромный опыт и понял, как сильно мы рисковали."