„… W czasach starożytnych ludzie wpatrywali się w niebo, aby zobaczyć obrazy swoich bohaterów wśród konstelacji. Od tego czasu wiele się zmieniło: naszymi bohaterami stali się ludzie z krwi i kości. Inni pójdą za nimi i na pewno znajdą drogę do domu. Ich poszukiwania nie pójdą na marne. Jednak ci ludzie byli pierwsi i pozostaną pierwszymi w naszych sercach. Odtąd każdy, kto nie skupiłby oczu na Wenus, będzie pamiętał, że maleńki zakątek tego obcego świata na zawsze należy do ludzkości.”
- przemówienie prezydenta Baracka Obamy poświęcone 40. rocznicy wysłania misji załogowej na Wenus, M. Canaveral, 31 października 2013 r.
W tym momencie możesz tylko wzruszyć ramionami i szczerze przyznać, że nigdy nie było żadnego załogowego lotu na Wenus. A samo „przemówienie prezydenta Obamy” to tylko fragment przygotowanego przemówienia R. Nixona na wypadek śmierci astronautów wysłanych na podbój Księżyca (1969). Niezgrabna inscenizacja ma jednak bardzo konkretne uzasadnienie. Oto jak NASA widziała swoje dalsze plany eksploracji kosmosu w latach 60.:
- 1973, 31 października - wystrzelenie rakiety nośnej Saturn-V z załogową misją na Wenus;
- 1974, 3 marca - przepłynięcie statku w okolice Gwiazdy Porannej;
- 1974, 1 grudnia - powrót modułu zejściowego z załogą na Ziemię.
Teraz wydaje się, że to science fiction, ale wtedy, pół wieku temu, naukowcy i inżynierowie byli wypełnieni najśmielszymi planami i oczekiwaniami. Mają w swoich rękach najpotężniejszą i najdoskonalszą technologię do podboju kosmosu, stworzoną w ramach programu księżycowego „Apollo” i automatycznych misji do badania Układu Słonecznego.
Pojazd nośny Saturn V to najpotężniejszy pojazd nośny stworzony przez człowieka, o masie startowej przekraczającej 2900 ton. A masa ładunku wystrzelonego na niską orbitę okołoziemską może osiągnąć 141 ton!
Oszacuj wysokość rakiety. 110 metrów - od 35-piętrowego budynku!
Ciężki 3-miejscowy statek kosmiczny „Apollo” (masa przedziału dowodzenia - 5500 … 5800 kg; masa modułu serwisowego - do 25 ton, z czego 17 ton stanowiło paliwo). To właśnie ten statek miał zostać użyty do wyjścia poza niską orbitę ziemską i przelotu do najbliższego ciała niebieskiego - Księżyca.
Górny stopień S-IVB (trzeci stopień Saturn-V LV) z silnikiem wielokrotnego użytku, używany do wystrzelenia sondy Apollo na referencyjną orbitę wokół Ziemi, a następnie na tor lotu na Księżyc. Górny stopień ważący 119,9 ton zawierał 83 tony ciekłego tlenu i 229 000 litrów (16 ton) ciekłego wodoru - 475 sekund stałego ognia. Siła ciągu to milion niutonów!
Systemy komunikacji kosmicznej dalekiego zasięgu zapewniające niezawodny odbiór i transmisję danych ze statków kosmicznych na odległość setek milionów kilometrów. Rozwój technologii dokowania w kosmosie jest kluczem do stworzenia stacji orbitalnych i montażu ciężkich załogowych statków kosmicznych do lotów na wewnętrzne i zewnętrzne planety Układu Słonecznego. Pojawienie się nowych technologii w mikroelektronice, materiałoznawstwie, chemii, medycynie, robotyce, oprzyrządowaniu i innych powiązanych dziedzinach oznaczało nieuchronny nieuchronny przełom w eksploracji kosmosu.
Lądowanie człowieka na Księżycu nie było daleko, ale dlaczego nie wykorzystać dostępnej technologii do przeprowadzenia bardziej śmiałych wypraw? Na przykład załogowy przelot obok Wenus!
Jeśli się powiedzie, my - po raz pierwszy w całej epoce naszej cywilizacji - będziemy mieli szczęście zobaczyć ten odległy, tajemniczy świat w pobliżu Gwiazdy Porannej. Przejdź 4000 km nad chmurami Wenus i rozpłyń się w oślepiającym świetle słonecznym po drugiej stronie planety.
Sonda Apollo - S-IVB w pobliżu Wenus
Już w drodze powrotnej astronauci zapoznają się z Merkurym - zobaczą planetę z odległości 0,3 jednostki astronomicznej: 2 razy bliżej niż obserwatorzy z Ziemi.
1 rok i 1 miesiąc na otwartej przestrzeni. Ścieżka ma pół miliarda kilometrów.
Realizacja pierwszej w historii wyprawy międzyplanetarnej została zaplanowana z wykorzystaniem wyłącznie istniejących technologii oraz próbek technologii rakietowej i kosmicznej stworzonych w ramach programu Apollo. Oczywiście tak złożona i długa misja wymagałaby wielu niestandardowych decyzji przy wyborze układu okrętu.
Na przykład stopień S-IVB, po wypaleniu się paliwa, musiał zostać przewietrzony, a następnie wykorzystany jako przedział zamieszkały (warsztat mokry). Pomysł przekształcenia zbiorników paliwa w pomieszczenia mieszkalne dla astronautów wyglądał bardzo atrakcyjnie, zwłaszcza biorąc pod uwagę, że „paliwo” oznaczało wodór, tlen i ich „toksyczną” mieszankę H2O.
Główny silnik statku kosmicznego Apollo miał zostać zastąpiony dwoma silnikami rakietowymi na paliwo ciekłe z lądowiska modułu księżycowego. Przy tym samym ciągu miało to dwie ważne zalety. Po pierwsze, powielanie silników zwiększyło niezawodność całego systemu. Po drugie, krótsze dysze ułatwiły zaprojektowanie tunelu adaptera, który później został wykorzystany przez astronautów do nawigacji między modułem dowodzenia Apollo a kwaterami mieszkalnymi wewnątrz S-IVB.
Trzecia ważna różnica między „statkiem kosmicznym Wenus” a zwykłym pakietem S-IVB – Apollo wiąże się z małym „oknem” do anulowania startu i powrotu modułu dowodzenia-usługi na Ziemię. W przypadku awarii w górnym stopniu załoga statku miała kilka minut na włączenie silnika hamującego (silnik rakietowy statku kosmicznego Apollo) i wyruszenie na kurs powrotny.
Układy statku kosmicznego Apollo w połączeniu z górnym stopniem S-IVB. Po lewej znajduje się podstawowy etap odlotu z zapakowanym „modułem księżycowym”. Po prawej - widok „statku Wenus” na różnych etapach lotu
W rezultacie jeszcze PRZED rozpoczęciem przyspieszania na Wenus trzeba było dokonać separacji i ponownego dokowania systemu: Apollo oddzielił się od S-IVB, „przetoczył się” nad jego głową, po czym został zadokowany z górnym stopniem od strony modułu dowodzenia. W tym samym czasie główny silnik Apollo był skierowany na zewnątrz, w kierunku lotu. Nieprzyjemną cechą tego schematu był niestandardowy efekt przeciążenia na ciałach astronautów. Po włączeniu silnika górnego stopnia S-IVB astronauci lecieli dosłownie z „oczami na czole” - przeciążenie, zamiast naciskać, wręcz przeciwnie, „wyciągnęło” ich z siedzeń.
Zdając sobie sprawę, jak trudna i niebezpieczna jest taka wyprawa, zaproponowano przygotowanie się do lotu na Wenus w kilku etapach:
- lot testowy wokół Ziemi sondy Apollo z zadokowanym modelem masy i rozmiarów S-IVB;
- roczny załogowy lot gromady Apollo – S-IVB na orbicie geostacjonarnej (na wysokości 35 786 km nad powierzchnią Ziemi).
I dopiero wtedy – start na Wenus.
Stacja orbitalna „Skylab”
Mijał czas, rosła liczba problemów technicznych, a także czas potrzebny na ich rozwiązanie. „Program księżycowy” drastycznie zniszczył budżet NASA. Sześć lądowań na powierzchni najbliższego ciała niebieskiego: osiągnięto priorytet - gospodarka USA nie mogła ciągnąć więcej. Kosmiczna euforia lat 60. doszła do logicznego końca. Kongres coraz bardziej zmniejszał budżet na badania Narodowej Agencji Kosmicznej i nikt nawet nie chciał słyszeć o jakichkolwiek wspaniałych lotach załogowych na Wenus i Marsa: automatyczne stacje międzyplanetarne wykonały doskonałą robotę w badaniu kosmosu.
W rezultacie w 1973 roku stacja Skylab została wystrzelona na orbitę zbliżoną do Ziemi zamiast gromady Apollo - S-IVB. Fantastyczny projekt, o wiele lat wyprzedzający swoje czasy - wystarczy powiedzieć, że jego masa (77 ton) i objętość pomieszczeń mieszkalnych (352 metry sześcienne) były 4 razy większe niż u jego rówieśników - sowieckich stacji orbitalnych Salut / Seria Almaz …
Główny sekret SkyLab: powstał na bazie trzeciego etapu S-IVB rakiety Saturn-V. Jednak w przeciwieństwie do statku Venus, wnętrze Skylaba nigdy nie było używane jako zbiornik paliwa. Skylab został natychmiast wyniesiony na orbitę z pełnym zestawem sprzętu naukowego i systemów podtrzymywania życia. Na pokładzie znajdowało się 2000 funtów jedzenia i 6000 funtów wody. Stół zastawiony, czas na przyjęcie gości!
A potem się zaczęło… Amerykanie stanęli przed takim strumieniem problemów technicznych, że działanie stacji okazało się praktycznie niemożliwe. System zasilania był niesprawny, bilans cieplny został zakłócony: temperatura wewnątrz stacji wzrosła do + 50 ° Celsjusza. Aby zaradzić tej sytuacji, ekspedycja trzech astronautów została pilnie wysłana do Skylab. W ciągu 28 dni spędzonych na pokładzie stacji ratunkowej otworzyli zacięty panel słoneczny, zamontowali na zewnętrznej powierzchni „osłonę” chroniącą przed ciepłem, a następnie za pomocą silników statku kosmicznego Apollo ustawili Skylab pod takim kątem, że powierzchnia kadłuba oświetlona przez Słońce miała minimalną powierzchnię.
Skylab. Osłona termiczna zamontowana na szelkach jest wyraźnie widoczna
Stacja została jakoś uruchomiona, zaczęło działać obserwatorium pokładowe w zakresie rentgenowskim i ultrafioletowym. Przy pomocy sprzętu Skylb odkryto „dziury” w koronie słonecznej i przeprowadzono dziesiątki eksperymentów biologicznych, technicznych i astrofizycznych. Oprócz „brygady remontowo-restauracyjnej” stację odwiedziły jeszcze dwie wyprawy – trwające 59 i 84 dni. Później kapryśna stacja została zlikwidowana.
W lipcu 1979 roku, 5 lat po ostatniej wizycie człowieka, Skylab wszedł w gęstą atmosferę i zapadł się nad Oceanem Indyjskim. Część gruzu spadła na terytorium Australii. Tak zakończyła się historia ostatniego przedstawiciela ery „Saturn-V”.
Radziecki TMK
Ciekawe, że podobny projekt pracował w naszym kraju: od początku lat 60. OKB-1 ma dwie grupy robocze pod przewodnictwem G. Yu. Maximov i K. P. Fieoktistow opracował projekt ciężkiego międzyplanetarnego statku kosmicznego (TMK), który miałby wysłać załogową ekspedycję na Wenus i Marsa (badanie ciał niebieskich z toru lotu bez lądowania na ich powierzchni). W przeciwieństwie do Yankees, którzy początkowo dążyli do całkowitego ujednolicenia systemów programu aplikacyjnego Appolo, Związek Radziecki opracował zupełnie nowy statek o złożonej konstrukcji, elektrowni jądrowej i elektrycznych silnikach odrzutowych (plazmowych). Szacunkowa masa etapu odlotu statku kosmicznego na orbicie okołoziemskiej miała wynosić 75 ton. Jedyną rzeczą, która łączyła projekt TMK z krajowym „programem księżycowym”, był superciężki pojazd nośny N-1. Kluczowy element wszystkich programów, od których zależały nasze dalsze sukcesy w kosmosie.
Wystrzelenie TMK-1 na Marsa zaplanowano na 8 lipca 1971 r. - w dniach Wielkiej Konfrontacji, kiedy Czerwona Planeta zbliżała się do Ziemi jak najbliżej. Powrót wyprawy zaplanowano na 10 lipca 1974 roku.
Obie wersje radzieckiego TMK miały złożony algorytm wstrzykiwania na orbitę - „lżejsza” wersja statku kosmicznego zaproponowana przez grupę roboczą Maximova przewidywała wystrzelenie modułu bezzałogowego TMK na niską orbitę okołoziemską, a następnie wylądowanie trzyosobowej załogi. kosmonauci dostarczane w kosmos w prostej i niezawodnej „Unii”. Wersja Fieokistowa przewidywała jeszcze bardziej wyrafinowany schemat z kilkoma startami N-1 z późniejszym montażem statku kosmicznego w kosmosie.
W trakcie prac nad TMK przeprowadzono kolosalny kompleks badań nad stworzeniem systemów podtrzymywania życia dla obiegu zamkniętego i regeneracji tlenu, omówiono zagadnienia ochrony radiologicznej załogi przed rozbłyskami słonecznymi i promieniowaniem galaktycznym. Dużo uwagi poświęcono psychologicznym problemom przebywania człowieka w zamkniętej przestrzeni. Superciężki pojazd nośny, wykorzystanie elektrowni jądrowych w kosmosie, najnowsze (wtedy) silniki plazmowe, łączność międzyplanetarna, algorytmy dokowania-oddokowania wielotonowych części statków na orbicie okołoziemskiej – TMK pojawiło się przed jego twórcami w postaci niezwykle złożonego systemu technicznego, praktycznie niemożliwego do zrealizowania przy pomocy technologii lat 60-tych.
Projekt koncepcyjny ciężkiego międzyplanetarnego statku kosmicznego został zamrożony po serii nieudanych startów „księżycowego” N-1. W przyszłości postanowiono zrezygnować z rozwoju TMK na rzecz stacji orbitalnych i innych bardziej realistycznych projektów.
A szczęście było tak blisko …
Pomimo obecności wszystkich niezbędnych technologii i pozornej prostoty lotów do najbliższych ciał niebieskich, załogowy przelot Wenus i Marsa był poza zasięgiem wspaniałych zdobywców kosmosu w latach sześćdziesiątych.
W teorii wszystko było stosunkowo dobre: nasza nauka i przemysł potrafiły odtworzyć prawie każdy element ciężkiego statku międzyplanetarnego, a nawet wystrzelić je osobno w kosmos. Jednak w praktyce radzieccy specjaliści w przemyśle rakietowym i kosmicznym, podobnie jak ich amerykańscy odpowiednicy, stanęli przed tak potworną liczbą nierozwiązywalnych problemów, że projekt TMK przez wiele lat był pogrzebany „pod nagłówkiem”.
Głównym problemem przy tworzeniu międzyplanetarnych statków kosmicznych, tak jak teraz, była NIEZAWODNOŚĆ takiego systemu. I były z tym problemy…
Nawet dzisiaj, przy obecnym poziomie rozwoju mikroelektroniki, elektrycznych silników odrzutowych i innych zaawansowanych technologii, wysłanie załogowej wyprawy na Czerwoną Planetę wydaje się co najmniej ryzykowną, trudną do zrealizowania i co najważniejsze zbyt kosztowną misją dla takiego projektu. być przeprowadzone w rzeczywistości. Nawet jeśli próba lądowania na powierzchni Czerwonej Planety zostanie zaniechana, długotrwały pobyt człowieka w ciasnych przedziałach statku kosmicznego, w połączeniu z koniecznością ożywienia superciężkich pojazdów nośnych, zmusza współczesnych specjalistów do narysowania jednoznaczny wniosek: przy obecnym poziomie technologii misje załogowe na najbliższe planety „grupy ziemskiej” są praktycznie niemożliwe.
Dystans! Chodzi o kolosalne odległości i czas potrzebny na ich pokonanie.
Prawdziwy przełom nastąpi dopiero wtedy, gdy wynalezione zostaną silniki o wysokim ciągu i nie mniej wysokim impulsie właściwym, które zapewnią przyspieszenie statku do prędkości setek km / s w krótkim czasie. Wysoka prędkość lotu automatycznie usunie wszelkie problemy ze złożonymi systemami podtrzymywania życia i długotrwałym pobytem ekspedycji w bezmiarze kosmosu.
Moduł dowodzenia i obsługi Apollo
