Дорога до місяця або другого покоління космічних апаратів

Перше покоління маніпулятивних космічних апаратів показало, що можна тримати в космосі протягом декількох днів і працювати досить вдало. Таким чином, чергове покоління зіткнулася з більш складними завданнями: екіпажу кількох людей, рапсументу та докінгу, позакореневої діяльності, тривалим рейсом. Все найцікавіше, щоб побачити, як ці завдання були вирішені командами розробників з обох сторін океану.

Потрібно розуміти, що використання слова «генерація» тут дещо умовно. Попри те, що після «Спасу» в СРСР не планували літати «Унії», і спочатку не було «Суніріс». Але затримки у розвитку Союзьких американських успіхів призвели до політичного рішення, щоб створити корабель, який може вирішити принаймні деякі нові завдання.

25 травня 1961 р., коли Сполучені Штати мали лише 15-хвилинний суборбітальний рейс у космос, президент Кеннеді вже підійшов до Конгресу з пропозицією про мандатований рейс до місяця. Ідея була активно пропагована президентом (відоме слово «Ми вирішили піти в Місяць»). Місія місяця утворилася чіткий перелік проміжних задач, які потрібно було вирішити заздалегідь:

1. Кілька екіпажів.
2. Тривалість польоту 8-14 днів.
3. Додаткові заходи (простір).
4. Доклінг.
5. Точна посадка на Землі.
6. Підбір і підготовка екіпажів майбутніх місячних місій.

7 грудня 1961 р.

У СРСР, на жаль, була невизначеність цілей і завдань. У місячній програмі не було повного фінансового та політичного забезпечення уряду. Не було чіткого простору, призначеного протягом декількох років. Таким чином, різні експерименти були запропоновані як завдання для майбутніх рейсів:

• Кілька екіпажів.
• Додаткові заходи (простір)
• Довгий рейс на два-три тижні.
• Політ повністю жіночої екіпажу.
• Політ зі штучною вагою.
• Політ з біомедичними експериментами, такими як хірургія тварин.
• Spacewalk astronaut з автономним транспортним засобом (без підключення кабелю до судна).

Наслідком цієї невизначеності офіційна дата початку програми Voskhod є виконавчим наказом 13 квітня 1964 р., два та півтора роки після Gemini.

Установка РН "Сунізе" на стартовому столі. Через ферму між другим і третіми етапами видно 4 камери згоряння РД-0108. Шахове фарбування третього етапу, швидше за все, означає, що фото з одного з тестових запусків.

«Суніріс» приніс нову модифікацію ракети Р-7, яка вже стала основною «роботою» радянського простору. Ракета Voskhod мала більш потужну третє місце - блок I, що підвищило свою вантажопідйомність до ~6 тонн. І вага «Суніса» трохи зросла, до 5.3-5.6 тонн, які мали на увазі відсутність проблем з вагою для корабля.

Для запуску Gemini на орбіту використовується модифікація Титан-II ICBM. Зміни були для підвищення надійності та надмірності деяких вузлів. Вантажопідйомність 3,5 тонн ще не відставається далеко за ракетами-носіїв СРСР, які дуже обмежені розробниками корабля. І специфіка ракети, призначена як ICBM, призвела до того, що екскреція була майже більш некомфортною, ніж посадка - на завершальному етапі роботи другого етапу астрономаути перейменували перевантаження 8,5 «навіть», що унікальний для зняття мандатних транспортних засобів (зазвичай не більше 4 г).

Зовнішні елементи конструкції


Як і СРСР, так і США продовжували слідувати за своїми традиціями - Восход мука під феєрією і мав повністю неаеродинамічні форми, подібні до Востка. Джині були розроблені однаковою фірмою (McDonnell Aircraft) як Меркурій, так і обидва кораблі були дуже схожими на один одного.

Суд "Сунізе" повторив схему "Схід". Після гальмування відокремили сферичний землероб і конічний агрегатний відсік. Не довший необхідний агрегатний відсік, що обпалюється в атмосферу, а землеробство переніс щільні шари атмосфери і пішли на землю.

У корабельі «Меркур» єдиний скидний елемент були гальмівні двигуни. При розробці гальмівних двигунів «Геміні» розроблені в повноцінному відсіку, і за ним розміщені агрегатний відсік. При поверненні до Землі спочатку знизився агрегатний відсік. Потім гальмівні двигуни вийшли. Після того, як гальмування, вже непотрібне відділення TDU також було збито. Схема виглядає дещо смішно, але має зручність, яка без агрегатного відсіку потрібно гальмувати меншу масу рештого корабля, яка економить вагу гальмівних двигунів.

Захист тепла

Восход-2 землевласник. Камера повітряного блокування додається для чіткості, в реальності вона була скидання перед гальмуванням.

"Сунізе" повторило ідею "Схід" з сферичним землеробом, автоматично займаючи бажану позицію як "ванка-стійка" і однаковий захист тепла. У той же час деякі питання були викликані кріпленням повітряної камери, яка теоретично може викликати пристрій для скручування. Для перевірки безпеки спуску на одному з супутників зенітної розвідки з однаковим землеробом було встановлено кільце, схоже на монтаж камери повітряного блокування. Супутник успішно повернувся, кільце не заважало проходження щільних шарів атмосфери, ані операції парашуту.

"Геміні" вже знайомі з спекотним щитом США. Зверніть увагу на нерівність його вогню - це чітко вказує на те, що судно здійснило контрольований спуск. Центр маси не був на осі корабля, тому невеликий підйомник виник під час спуску:


Підйомна сила може бути використана для контролю процесу посадки та земельної ділянки більш точно, ніж у випадку неконтрольованого спуску.

Гвіні теплозахисний матеріал перед і після посадки

На гальмівній системі «Sunrise» складається з головного гальмового двигуна і запасного твердого палива. З точки зору безпеки, краще, ніж неускладнений двигун на Сході.

На «Геміні» в відсіку ТДУ були чотири твердопаливні гальмові двигуни (більше потужних модифікацій двигунів для «Меркурті»). Чотири ідентичні двигуни підвищили надійність гальмування (доповнення одного не означає повну відмову від гальмування), але тільки в разі, під час першого маневреного запуску Gemini-3, висота була обрана так, щоб у разі невдачі TDU судно гальмувало до атмосфери досить швидко.

На "Сунізе" відмовлено вводити астронавти під час посадки. По-перше, в новому салоні немає місця для катапульти. По-друге, дуже ідея викиду не здавалася на фоні досвіду Востка. Система посадки складається з двох основних парашутів, м'якого висаджувача і датчика:
Не було запасного парашута на кораблі. Безпека була дещо покращена за допомогою дводомінної системи (перший і останній раз в радянській космічній програмі). Неспроможність одного куполу загрожувала серйозні травми, але не була смертельною.
В цілому, незважаючи на відсутність запасного парашуту, система посадки була більш просунута, ніж у Востку. Поєднання парашутних і м'яких висаджувальних двигунів забезпечує комфортне висаджування без необхідності виводити з корисного корабля.

Геміні спочатку запропонували керовану посадку на крилах Рогалло (який, до речі, виріс з сучасних повісних блискавок):

Але крило розвивалася повільно, а в деяких точках НАСА вирішили повернутися до вже протестованих парашутів і посадки на воді. В результаті на судно встановлений однодомінний головний парашут. Якщо він успішно відкрив, астронавти змінив режим підвіски на точку, а корабель висаджував у воді надбало. Не було запасного парашута - при відмові головного парашута, астронаути повинні вводити.

При посадковій системі, сипучих і неефективних амортизуючих сумок «Меркури» було відмовлено, замінюючи його з косим входом пристрою в воду. Це була відмінна ідея, і вона була використана на Аполлонах і буде використовуватися на кораблях, які будуть розбризуватися (наприклад, Оріон).

У рятувальній системі «Схід» відсутні. До 27 секунд екіпаж не вдалося врятувати. У разі нещасного випадку, після 27 секунд судно відокремлюється від аварійної ракети і використовується регулярна система посадки. На щастя, під час програми не було нещасних випадків на виході.

Гвіні використовуються місця викиду. З моменту запуску транспортного засобу використовується парова пара NDMG / AT, відповідно до інженерів, вона повинна вибухнути більш повільно, і вибух повинен був менший, ніж вибух киснево-керозинової ракети. Таким чином, за даними інженерів, місця викиду буде достатньо. В’яжучі сидіння зважали менше, ніж повноцінну рятувальну систему і можуть працювати як аварійно-рятувальний автомобіль на посадці.

Найпотужніші двигуни з авіаційних аналогів мали найпотужніші двигуни. На першій спробі запустити Близнюки-VIA, яка зламала через кабельне падіння з розетки, відповідно до інструкцій, необхідно було вводити. Але астронавти не робили цього, не менше через справу на тестах: через невелику похибку в терміни елементів рятувальної системи, стілець з мумією випікався люком, яка не встигла відкрити. Астронавти бояться за своє здоров'я під час викиду і виводять тільки як останній курорт, можливо, навіть пізніше, ніж необхідно.
З точки зору дизайну, система аварійного порятунку краще, ніж сидіння викиду, тому в деяких випадках це був крок назад порівняно з Меркурією. На щастя, в рамках програми не було ніяких аварійних ситуацій або «комбатів».

Орбітальні маневрувальні та орієнтаційні двигуни Sunrise використовуються стиснені газові орієнтаційні двигуни, подібні до Сходу і не можуть виконувати орбітальні маневри.

Гвіні мали два пропульсні системи:

• Система Orbit Attitude і Maneuvering (OAMS), яка була використана в нормальному польоті і дозволила орієнтуватися на судно і зробити маневри для зміни орбіти.
• Система контролю реакції (RCS), яка була використана під час посадки і може лише повернути судно без зміни орбіти.

Відповідність пропульсних систем одночасно врятувала життя астронавтів. Відразу після докінгу Близнюки-8 (комісія Neil Armstrong, Девід Скотт) з метою Агену, одного з двигунів OAMS неконтрольовано і почала обертати судно. Підвищене обертання загрожувало втрату свідомості і смерті від перевантаження, але Armstrong вдалося вимкнути OAMS і зупинити обертання двигунів RCS.
Пару НДМГ/АТ використовували як паливо. Високотехнологічне паливо з гарним специфічним імпульсом було набагато краще, ніж перекис водню або стиснений газ, а Близнюки також мали досить великі обсяги палива.
В цілому, пропульсна система Gemini була надзвичайно успішною як в ідеях, так і в виконанні.

Система терморегуляції "Сюнріс" використовується система терморегуляції з жалюзі, схожа на "Схід". Система була простою, надійною і не викликає скарг під час роботи.

Гвіні використовують систему терморегуляції рідини. Теплоносій нагрівав з екіпажу і інструментів в кабіні і переніс його на поверхню адаптера (агрегований модуль і модуль TDU). Вся поверхня адаптера (біла) була випромінювачем тепла. Ідея такої системи була дуже прогресивною (щодо випарника води на ртуїті), але виникали проблеми з нею. Навіть в середині програми (наприклад, на місію «Геміні-7»), вона розтріскувала трампліни: температура в костюмах потім знизилася до +4 ° С, потім розійшла до незручного рівня.

Так як обидва види суден були забезпечені завданням позашляхової діяльності, необхідно було розробити відповідні системи, щоб дозволити астронаут/космону залишити судно і повернути назад.

На «Сунірісах» встановлена надувна камера повітряного годинника. Коли складаний, він приймав мінімум простору, а після відкриття допускається залишити судно без краплинності атмосфери в ньому.

Ліворуч - камера повітряного годинника, складена праворуч - відкрита.

Система повітряного блокування.

На Близнюки каюта повністю депресурована, і звичайна посадкова люка була використана для переїзду в космос. Під час першого прогулянку виявилося, що розробники забули про холодне зварювання металів в вакуумі - виникають проблеми з відкриттям люка.

Якщо порівняти ці два підходи до реалізації завдання позакореневої діяльності, вони мають свої плюси і мінуси. Особливий замок вигідний у великих обсягах корабля і підвищеній температурі тиску. При цьому втрата депресуризації менше. Не порушується режим роботи пристроїв та іншого вмісту кабіни. У вакуумних судноплавних інструментах немає необхідності розробляти гарантовану роботу. ICD з депресуризації корабля вигідно для малих суден з атмосферою з низьким тиском. У майбутньому були успішно використані варіанти - на "Аполло" ВКД був з депресурацією судна, а тепер на ІКС є спеціальні відсіки з шлюзами - весь ІКС не може бути депресурований.

Система докінгу «Sunrise» не мала дозаторів.

Гвіні ніс використовувався для антени і докінгу. Також ніс був використаний для докінгу - Ціль Вікна мала відповідну нушку з фіксаторами, електричними роз'ємами тощо на кінці.

Внутрішні компоненти


Кошик
Визначений розвиток інструментальної панелі «Суніс». Головний недолік - це те, що незважаючи на обертання посадок екіпажу (вони знаходяться на передміському майданчику внизу, видно праву сторону крісла), управління залишилися розміщені таким же чином, як на Восток, що викликало незручність під час ручного контролю. Вікна невеликі, але розташовані з різних сторін.

Панель управління Близнюки розробляє авіаційний підхід з багатьма інструментами. Вікна розміщуються в літаку, що забезпечує відмінний вигляд заздалегідь. Не було бічних вікон.
Окремо варто відзначити зовнішній вигляд бортового комп'ютера. Система не може пілотувати космічних апаратів самостійно (як зробили бортові комп'ютери "Аполло"), але серйозно допомогло астрономути під час докінгу і посадки.

На «Sunrise-1» пролетіти без комбінезон через брак простору. На просторах «Сунізе-2» були в зв'язку з потребою переходити в космос. На кораблях «Сюнріс» атмосфера збереглася близько до Землі.
На Близнюки рейс був виконаний в просторих костюмах, а атмосфера була схожа на Меркурій - чистий кисень з зниженим тиском.
З точки зору зручності Близнюки були дуже незручні кораблі. Астронавти мали дуже мало місця, там не було ніякого способу, розтягувати, розтягувати. Ситуація була ускладнена запахами з немитаних тіл (не було ніякого способу підтримки чистоти, немає зміни одягу) і за допомогою туалету. Астронавти були особливо важко на довгострокових місіях – 8 днів Близнюки 5 і два тижні Близнюки 7. З екіпажу Близнюки 5 назвав свою місію "високі дні в траві може," і Близнюки 7 астрономаутів, згадуючи місію, кажуть, що останні кілька днів були особливо знезаду, і звинувачені один одному (нині так багато років пізніше, як жарт) використання туалету занадто багато.

Електрична система "Sunrise" для батарей живлення. Незважаючи на відсутність акумуляторів для довгих місій, корабель з собаками успішно туманий протягом 22 днів, тобто він може використовуватися для довгого польоту людей.

Близнюки використовують найбільш підходящу систему для рейсів, що тривають 2-3 тижні - паливні елементи. Гідроген і кисневе комбіноване для виробництва електроенергії, а отримана вода споживана екіпажом. Паливні клітини виконуються добре (якщо ви не враховуєте проблеми в першому польоті) і використовувалися пізніше на Аполлоні і Space Shuttle.

Висновок «Sunrise», будучи, фактично, познайомився з модифікованою «Схід», незважаючи на його технічну лагу, дозволило вирішити важливі політичні проблеми. Першим рейсом екіпажу трьох і першим локоном були широко поєднані ЗМІ по всьому світу.

• Кілька екіпажів. За перший раз в космосі вилетіла екіпаж трьох осіб.
• Додаткові заходи (простір). Перший простір в історії.
• Довгий рейс на два-три тижні. Пройшов як дрон з собаками. Відмінено рейс.
• Політ повністю жіночої екіпажу. Скасований.
• Політ зі штучною вагою. Скасований.
• Політ з біомедичними експериментами, такими як хірургія тварин. Скасований.
• Spacewalk astronaut з автономним транспортним засобом (без підключення кабелю до судна). Скасований.

Гвіні - це корабель, розроблений інженерами, не дивлячись на людські слабкості. Невелика, тісна, незручна, але обладнана передовою технологією і з унікальними можливостями в часі. Ми не для політичних аспектів з вже визначеною програмою Аполлона, Близнюки можуть стати відмінним і дешевим транспортним засобом на орбітальну станцію (у складі MOL або іншого проекту) і навіть використовувати для місій до місяця. Що стосується завдань, які США встановлюють для себе, вони були блискучо вирішені:

1. Кілька екіпажів. Десять рейсів двокомандних екіпажів всього за 20 місяців.
2. Тривалість польоту 8-14 днів. Один рейс за 8 днів і один рейс за 14 днів.
3. Додаткові заходи (простір). Є багато прогулянок загальною тривалістю ~10 годин. Розроблено початкові проблеми, розроблені тренажери та навчальні системи. Проста місія була легкою і без проблем.
4. Смоктати. Перший ручний докінг в історії. Успішне завершення двох докінгів з різними цільовими призначеннями Агену в одній місії.
5. Точна посадка на Землі. Перший керований автомобіль з керованим спуском. Похибка посадки вимірювалася в блоках кілометрів.
6. Підбір і підготовка екіпажів майбутніх місячних місій. Астронавти другого комплекту стали командирами місії Аполлона і успішно надали свої навички.

На додаток до Вікіпедії були використані наступні джерела:

• Графіки на сайті НАСА.
• Картини Олександра Шлядинського.
• "Проект Близнюки".
• Фото з музею космонавтики в Королеві.
• Веб-сайт
• Книга «Манік в космосі».
• Енциклопедія «Світ мандатований простір».
• Сайт astronautix.com

Джерело: habrahabr.ru/post/234351/