Журнал «Вокруг Света» №07 за 2009 год - Вокруг Света

Система спасения должна функционировать в любых условиях, вплоть до неуправляемого хаотичного падения ракеты. Для этого сначала основные двигатели САС отрывают спасаемую часть от ракеты и быстро уводят ее в сторону, а затем включаются управляющие двигатели, которые формируют нужную траекторию спуска. Скоротечность многих аварийных ситуаций требует от САС высокого быстродействия. По этому все ее двигатели — твердотопливные. По сравнению с жидкостными они проще, надежнее и быстрее набирают максимальную тягу. Но и переборщить с мощностью двигателей нельзя. Перегрузку в 20 единиц, действующую в направлении «от груди к спине», человек способен выносить всего лишь около секунды. Этого времени не хватит, чтобы увести спасаемую часть корабля на безопасное расстояние от ракеты. Приходится ограничивать тягу спасательных двигателей так, чтобы перегрузка не превышала 10—15 единиц, зато такое ускорение можно поддерживать дольше.

Первая забота

7 ноября 1963 года остров Уоллопс в американском штате Вирджиния озарился вспышкой света, сопровождавшейся чудовищным, хоть и недолгим грохотом. Опережая клубы дыма, вверх рванулся небольшой предмет в форме конуса и в считанные секунды поднялся на высоту более километра. Нет, это был не НЛО! Так проходили первые испытания САС нового космического корабля «Аполлон», который должен был доставить первых американцев на Луну . Ни ракеты-носителя «Сатурн-5», ни даже самого корабля целиком еще не существовало, а испытания САС уже провели!

Эта система настолько важна, что именно с ее создания и испытаний начинается разработка пилотируемой системы. Ракета может быть еще только в чертежах, а корабль в макете, но система спасения обязана быть готова к испытаниям. В первых (самых важных) тестах проверяется отделение корабля от ракеты, стоящей на старте. Обычно при испытаниях используется макет корабля с парашютной системой, и единственной работоспособной частью является ДУ САС с нужными подсистемами. Так начиналась разработка не только «Аполлонов». Эту процедуру прошли «Меркурии», «Союзы», транспортный корабль снабжения (ТКС) для станции «Алмаз», китайский «Шэньчжоу»... А сейчас разрабатывается новейший американский лунный «Орион».

Иногда для испытания систем спасения создают специальные ракеты. Американцы для отработки САС корабля «Меркурий» сделали ракету «Литтл Джо 1», а для «Аполлона» — «Литтл Джо 2». На них проверялась работоспособность системы при максимальных скоростных напорах и в неуправляемом падении. Советские разработчики подходили к делу с еще большим размахом. Проводились экспериментальные пуски полностью снаряженных штатных ракет «Протон», которые несли «спарки» — по два возвращаемых аппарата корабля ТКС, верхний из которых был оснащен САС. Все это нужно для того, чтобы обеспечить высочайшую надежность системы в пилотируемом полете. «Протон» подвел создателей ТКС лишь один раз, и тогда САС спасла верхний возвращаемый аппарат «спарки».

Куда больше неприятностей обрушилось на лунную программу. Во время запусков беспилотных кораблей Л-1 («Зонд») для облета Луны САС четырежды спасала спускаемые аппараты при авариях «Протона». Она без замечаний справлялась со своей задачей на всех участках выведения — от момента максимального аэродинамического сопротивления до отказа последней ступени ракеты. При аварийных пусках лунного носителя Н-1 САС также работала нормально.

ДУ САС устанавливается на ракету «Союз» в монтажноиспытательном корпусе. Фото: NASA/BILL INGALLS

Медвежья услуга

Говорят: «И незаряженное ружье раз в год само стреляет». Был случай, когда из-за логической ошибки надежнейшая САС стала причиной фатальных последствий. 14 декабря 1966 года она случайно сработала после отбоя запуска беспилотного корабля «Союз». В это время из ракеты, стоящей на стартовом комплексе, уже сливали топливо. Включение двигателей САС вызвало пожар и последующий взрыв носителя. Благодаря решительности и внимательности руководителя пуска удалось эвакуировать почти весь персонал, находившийся возле ракеты в этот момент. Увы, без жертв не обошлось: задохнулся дымом пожара инженер-майор Л.В. Коростылев, руководивший стартовой командой в группе комплекса наземного оборудования. Анализ причин аварии показал, что гироскопы системы управления ракетой после отмены пуска продолжали вращаться — до полной остановки им необходимо было целых 40 минут — и «отслеживали», как положено, пространственное положение носителя. В результате система управления восприняла поворот стартового комплекса, вызванный суточным вращением Земли, как выход угловых отклонений ракеты за допустимые пределы и выдала команду на включение САС.

Не только двигатели

Двигательная установка САС — не только важнейшая, но и самая тяжелая часть системы спасения. Она «съедает» изрядную часть полезной грузоподъемности — около 10%. В то же время необходимость в ней отпадает после отделения первой ступени и подъема в верхние слои атмосферы, когда спасение могут обеспечить штатные средства отделения корабля от ракеты. В нужный момент ДУ просто «отстреливают» от ракеты-носителя, чтобы не тащить на орбиту лишний груз.

Но дежурство САС на этом отнюдь не заканчивается. Авария может случиться на любом участке полета, и спасение экипажа необходимо осуществлять вплоть до выхода на орбиту. Если полет приходится прервать, космический корабль отделяется от аварийной ракеты с помощью пиропатронов и толкателей. Могут использоваться и небольшие двигатели экстренного отделения.

При аварийном спасении на этих этапах полета экипаж может испытать весьма неприятные ощущения, в чем более 30 лет назад смогли убедиться советские космонавты Василий Лазарев и Олег Макаров . 5 апреля 1975 года их корабль не смог выйти на орбиту из-за аварии третьей ступени носителя. Не набрав орбитальной скорости, корабль вместе с аварийной ступенью, чиркнув по «порогу космоса», стал вновь возвращаться в атмосферу. Автоматика запустила целую цепочку событий: сначала корабль отделился от ракеты, затем разделился на отсеки, после чего спускаемый аппарат с космонавтами вошел в атмосферу по очень крутой траектории с перегрузкой до 22 единиц. Капсула приземлилась в труднодоступных районах Алтая на краю обрыва. К счастью, космонавты остались живы, но впечатлений им хватило на всю жизнь. При аварии на самых поздних этапах запуска возможно выведение корабля на низкую «аварийную» орбиту, где сопротивление атмосферы позволяет совершить лишь один-два витка вокруг Земли. Но за это время система управления успеет сориентировать корабль и подготовить его к нормальному управляемому спуску и приземлению в заданном районе. Перегрузки при этом остаются в пределах нормы.

От «Востока» до «Ориона»

Несмотря на общую принципиальную схожесть, реальные системы спасения космических кораблей отличаются множеством неповторимых нюансов. Например, на одноместных «Востоках» вовсе не было двигательной установки САС: в случае аварии космонавта спасало катапультное кресло — технология, досконально отработанная в авиации и считавшаяся весьма надежной. Это же кресло использовалось и при штатном возвращении на Землю — парашютная система спускаемого аппарата не обеспечивала достаточно мягкой посадки, и космонавт приземлялся отдельно. По сути, разработчики «Востока» объединили средство спасения со средством посадки.

Спускаемый аппарат имел для катапультирования специальный люк, а головной обтекатель ракеты — большой вырез. В случае катапультирования из-за аварии носителя на стартовой позиции парашют раскрыться не мог и космонавт в кресле приземлялся на специальную сетку, натянутую на высоте около 40 метров. При катапультировании уже после старта ракеты включались два пороховых двигателя кресла, которые уводили его вверх и в сторону от ракеты-носителя, после чего космонавт отделялся от кресла и приземлялся на парашюте. Высота катапультирования была ограничена четырьмя километрами: при аварии ракеты на большей высоте отключались маршевые двигатели, отделялся головной обтекатель, а потом и спускаемый аппарат «Востока». И только после этого проводилось катапультирование космонавта.

Система имела «мертвые зоны». Так, в начале подъема космонавта спасти было крайне затруднительно из-за отсутствия необходимого запаса по высоте: не успевала сработать вся цепочка событий, связанная с катапультированием, раскрытием парашюта кресла, отделением космонавта от кресла и приземлением на индивидуальном парашюте. К счастью, проверить эти выводы на практике не пришлось — все пилотируемые «Востоки» летали без аварий.

Российские космонавты тренируются покидать спускаемый аппарат «Союза» при аварийной посадке на воду. Фото: РИА «НОВОСТИ»