Порівняння космічних апаратів першого покоління

Цікаво, як різні люди вирішують однакову проблему. Кожен має власний досвід, власні початкові умови, але коли ціль і вимоги схожі, рішення цієї проблеми є функціонально схожими, хоча вони можуть відрізнятися в конкретній реалізації. В кінці 50-х років, як СРСР, так і США почали розвивати мандатований космічних апаратів для перших кроків в космос. Вимоги були аналогічними - екіпаж є однією особою, час, проведений в космосі - до декількох днів. Але машини виявилися різними, і я думаю, що це буде цікаво порівняти їх.

Ні Радянського Союзу, ні Сполучені Штати Америки дізналися, що чекала чоловіка в космосі. Так, на рейсах літака можна відтворити безважність, але триває тільки ~30 секунд. Яка людина з тривалою невагомістю? Лікарі відлякувалися нездатністю дихати, пити, бачити (застосувати, око повинна втратити свою форму через неправильну роботу м'язів очей), подумати (заражені безсонням або втратою свідомості). Знання високоенергетичних космічних частинок привели до думки про пошкодження випромінювання (і навіть після рейсів з’явилися жахливі варіанти радіаційної хвороби літаючих астрономів. Тому перші кораблі були призначені для короткого часу в космосі. Тривалість перших рейсів вимірювалася за хвилину, після чого годинами, або обертається навколо Землі (в одну чергу - близько 45 хвилин).

Головний фактор, що впливає на проектування корабля, був вантажопідйомністю ракети-носіїв. І двоступінчастий R-7 і Atlas може принести близько 1,300 кг на низьку орбіту Землі. Але за «сім» вдалося виготовити в місячних стартах 1959 року, третій етап – блок «Е», збільшуючи вантажопідйомність триступеневої ракети до 4.5 тонн. А Сполучені Штати ще не могли б працювати з базовим двоступеневим Атласом, а перша теоретично можлива версія Атласа Вікна мука лише на початку 1960 року. В результаті радянський Восток зважився 4,5 тонн, а маса ртуїту була порівняна з масою Спутник-3 - 1300 кг.

По-перше, подивіться на зовнішній частині суден:



"Схід"

р.

Меркурій.

Форма корпусу "Схід" на місці видалення під скиданням. Тому дизайнери не подбали про аеродинамічну форму корабля, а також можна сміливо розмістити антени, циліндри, жалюзі терморегуляції та інші крихкі елементи на поверхні пристрою. І особливості конструкції блоку "Е" визначено характерний конічний "хвост" корабля.



Меркурій не може дозволити перетягувати на орбіту важку позицію. Тому корабель мав аеродинамічну конічну форму, і всі чутливі елементи типу періоскопа були знімні.



При створенні «Східних» дизайнерів приступають від рішень, які дають максимальну надійність. Тому форма землероба обрана у вигляді кулі. У правильному положенні встановлена нерівність розподілу ваги, що забезпечує ефект «ванк-ап», коли землевласник самостійно, без будь-якого контролю. А захист тепла наноситься на всю поверхню землероба. При гальмуванні на щільні шари атмосфери вплив на поверхню кулі був нерівним, тому шар теплозахисту мав різну товщину.

р.

Ліворуч: потік навколо сфери при гіпертонічній швидкості (в вітровому тунелі), право: нерівномірно charred lander "Vostok-1".

Конічна форма ртутування означила, що захист тепла буде потрібно тільки знизу. З одного боку вона зберегла вагу, з іншого боку, неправильна спрямованість корабля при введенні щільних шарів атмосфери означила високу ймовірність її руйнування. У верхній частині корабля був спеціальний аеродинамічний псатор, який був перевернути «Меркурт» stern вперед.



Ліворуч: конус при гіперсонічній швидкості в вітровому тунелі, право: захист тепла "Меркури" після посадки.

Звісно, матеріал захисту тепла був схожий - на "Схід" просочений смолою азбестовою тканиною, на "Меркурті" - скловолокна і гумова. В обох випадках тканинний матеріал з наповнювачем обпалюється шаром, а наповнювач випаровується, створюючи додатковий шар теплозахисту.

Гальмівна система гальмівного двигуна "Схід" не дублюється. З точки зору безпеки це не було добре рішення. Так, «Схід» був запущений так, щоб протягом тижня гальмувати природно проти атмосфери, але, по-перше, вже в рейсі Гагарін орбіти була вища, ніж оцінка, яка фактично «звернулася» цієї резервної системи, а по-друге, природні гальмування означають посадки в будь-якій точці світу від 65 градусів північної широтності до 65 градусів південної широтності. Причиною цього є конструктивні - два двигуни не вписалися в судно, а двигуни твердого палива не опанували. Надійність ТДУ підвищило максимальну простоту дизайну. У випадку, коли TDU дав трохи менше, ніж потрібно, але не було повного збою.



ТДУ "Схід"

На «Меркурті» за тепловим щитом був блок поділу двигунів і гальмування. Для більшої надійності були встановлені типи двигунів. Двигуни відключені відразу після запуску автодвигунів відключили так, щоб судно відійшов від пускового транспортного засобу до безпечної відстані. Гальмічні двигуни були перетворені на спуск з орбіти. Для повернення з орбіти достатньо одного гальмівного двигуна. Блок двигуна був встановлений на сталевих стрічках і скиданнях після гальмування.



TDU Меркурій.

На пілоті «Схід» висаджують окремо від корабля. На висоті 7 км, космонавт пров'язується і висаджується самостійно парашутом. Для більшої надійності було дубліковано парашутну систему.



Меркурій використав ідею посадки на воді. Води не мали труднощів знайти капсулу в океані. Щоб пом'якшити вплив на воду, відкрився спеціальний всмоктувач повітря.



Історія показала, що землевласники зарекомендували себе найнебезпечнішим у проектах. Ґагарін майже сіла в Волзі, Тітов висаджував поруч з поїздом, Попович практично зламався на камені. Грізом майже потопився з судном, і Карпентер був пошук більш ніж за годину і вже розглядався мертвим. У наступних кораблях не було викиду пілота, немає подушки-абсорбера.

Система викиду в космосі може працювати як рятувальна система в початковому розділі траєкторії. Виявлявся отвір для висадки астроната і екстреного викиду. Парашут не може встигнути відкрити в разі аварії за перші секунди рейсу, тому сітка була розтягнута праворуч від стартового столу, який повинен пом'якшити падіння.



Сітка внизу в передній частині.

На високій висоті корабель мав відокремити від ракети, використовуючи стандартні засоби поділу.
На «Меркурті» була аварійна система порятунку, яку потрібно було взяти капсули з колапсуючої ракети з початку до кінця щільних шарів атмосфери.

У разі катастрофи використовується стандартна система поділу.
Вказані місця використовуються в якості рятувальної системи на Близнюки, а також тестові рейси космічного каналу. САС у стилі «Меркури» стояв на «Аполло» і все ще кладуть на «Унії».

В якості робочого тіла для спрямованості на судно "Восток" використовується стиснений азот. Головною перевагою системи була простота - газ міститься в повітряних кульках і виробляється за допомогою простої системи.
Меркурій використовує каталітичну декомпозицію концентрованого перекису водню. З точки зору конкретного імпульсу, це вигідно, ніж спресований газ, але запаси робочого тіла на Меркурій були надзвичайно малими. Активно маневрувати, можна було провести весь подачу перекису менше одного обороту. Але її запас повинен бути збережений для орієнтаційних операцій під час посадки. Астронавти таємно змагалися один з одним, який би витратив менше перекису, і Карпентер, який захопився фотографією, отримав в серйозну чергу - він провів своє робоче тіло на орієнтація і перекис закінчився в процесі посадки. На щастя, висота була ~20 км, і не було катастрофи.
У майбутньому перекис в якості робочого тіла використовувався на першому "Унії", а потім всі переключені на високополивні компоненти NDMG / AT.

На «Схід» використовуються жалюзі, які відкриваються, збільшуючи випромінювальну площу корабля, потім закриваються.
Меркурій мав систему, яка використовувала випаровування води в вакуумі. Він був більш компактним і більш легким, але з ним було більше проблем, наприклад, в польоті Коопера вона знав тільки два стани - "гарячий" і "холодний".

Внутрішній дизайн корабля "Схід":


Дизайн інтер'єру Меркурійного корабля:


Панелі інструментів найбільш чітко відображають різницю в проектних підходах. "Схід" був виготовлений ракетними дизайнерами, тому його панель інструментів характеризується мінімумом контрольів:



Відео



ліва панель.



Головні панелі.

Астронавти докладали зусиль для того, щоб кабіна була знайома з ними. Тому управління набагато більше:



Фотографія.



Шмама.

У той же час схожість завдань привели до тих самих пристроїв. І на "Схід" і "Меркурі" був глобусом з годинниковою кладкою, що показує поточну позицію пристрою і розрахункову ділянку посадки. І на «Схід» і «Меркурті» були показники етапів польоту - на «Меркурті» - «Файлопери управління» на лівій панелі, на «Схід» - індикатори «Дспуск-1», «Дспуск-2», «Дспуск-3» і «Попередньо вводитися» на центральній панелі. Обидва кораблі мали ручну систему орієнтації:

р.

"Сайт" на "Схід". Якщо горизонт знаходиться на периферійній частині з усіх боків, а Земля в центрі переходить знизу вгору, то орієнтацію на гальмування правильно.



Періоскоп на Меркурії. Розмітки показують правильну гальмівну спрямованість.

На обох кораблях рейс був здійснений в космічних костюмах. У "Схід" зберіг атмосферу близько до землі - тиск 1 мкм, повітряний кисень і азот. На Меркурії, щоб зберегти вагу, атмосфера була чисто киснем при зниженому тиску. Ця додана незручність - астронаут потрібно близько двох годин до початку дихання киснем в кораблі, коли гасіння потрібно було виводити атмосферу з капсули, після чого заблокувати вентиляційний клапан, а при посадці відкрити його знову, щоб збільшити тиск разом з атмосферним.
Санітарно-гігієнічна система була більш просунута на "Схід" - політ на кілька днів стала можливість зустріти великі і маленькі потреби. На «Меркурті» стояли тільки сечовини, від великих гігієнічних проблем врятували спеціальну дієту.

Обидва кораблі використовуються батареї. «Схід» були більш завершені, на щоденному рейсі «Меркурі» Коопера завершився в умовах непоганої половини інструментів.

Обидва види суден були підшлунковою технологією своїх країн. В першу чергу, обидва види мали як успішні рішення, так і неуспішні. Ідеї, закладені в "Меркурі", живуть в рятувальних системах і конічних капсулах, і онуки "Схід" все ще літати - "Фотонс" і "Бони" використовують однакові сферичні землевласники:


В цілому Восток і Меркурій зарекомендували себе хороші кораблі, які дозволили взяти перші кроки в космос, і уникнути смертельних нещасних випадків.

Джерело: habrahabr.ru/post/230445/