Рекордные «Близнецы»

Успешные запуски первых спутников, первых межпланетных аппаратов и космических кораблей, проведенные советскими ракетчиками, больно ударили по самолюбию американцев. 25 мая 1961 года, через шесть недель после триумфального полета Юрия Гагарина, президент Джон Ф. Кеннеди выступил с речью, в которой пообещал, что до конца десятилетия американец высадится на Луне. Потеряв значимые исторические приоритеты на начальном этапе космической «гонки», США вознамерились вернуть себе лидерство на следующем.

Надо сказать, что главной причиной отставания на тот момент была недооценка значения тяжелых баллистических ракет. Конечно, американские специалисты изучили опыт немецких инженеров, построивших во время войны ракеты А-4 (V-2), но не придали им серьезного развития, полагая, что в условиях глобальной войны достаточно будет стратегических бомбардировщиков. Конечно, команда Вернера фон Брауна, вывезенная из Германии, продолжала создавать баллистические ракеты в интересах армии, но их характеристик не хватало для осуществления космических полетов. Когда ракету «Редстоун», построенную на основе немецких V-2, приспособили для запуска корабля «Меркурий», она смогла поднять его только на суборбитальную высоту.

В то же время расчеты показывали, что для полета на Луну нужен корабль массой 180 тонн. Ракета-носитель на жидком топливе для доставки подобного корабля на околоземную орбиту получалась такой огромной, что проблематично было бы ее компоновать и обслуживать. Спасительной оказалась идея орбитальной станции: если корабль нельзя доставить на орбиту целиком, его можно разделить на два модуля поменьше, запустить их по отдельности, а затем состыковать и отправить к Луне. Но в таком случае для одной экспедиции нужно две большие ракеты с грузоподъемностью свыше 100 тонн. Их построить, безусловно, легче, но придется готовить к запуску две ракеты практически одновременно, обеспечивать маневрирование тяжелых блоков в космосе и молиться, чтобы все прошло без сбоев, ведь надежность выполнения миссии при такой схеме заметно снижается. Сторонники прямого полета и оппоненты, стоявшие за сборку корабля на околоземной орбите, долго не могли прийти к согласию. Победила третья и весьма оригинальная концепция, которую придумал молодой инженер Джон Хуболт и которая летом 1962 года была принята в качестве основы при реализации программы «Аполлон» (Apollo). Инженер предложил отправлять корабль к Луне целиком и разделять его на селеноцентрической орбите. При этом лунный модуль (Lunar Module, LM) с двумя астронавтами совершал посадку, а командно-служебный (Command Service Module, CSM) с одним астронавтом оставался на орбите, дожидаясь возвращения лунного. Новая схема тоже казалась технически сложной, но за ее счет вдвое снижалась требуемая грузоподъемность ракеты, позволяя осуществить экспедицию за один запуск.

Понятно, что сама по себе схема Хуболта не столько решала технические проблемы, сколько добавляла их. Как обеспечить маневрирование на окололунной орбите? Как реализовать расстыковку, посадку, взлет лунного модуля и стыковку? Справятся ли астронавты с этими манипуляциями без поддержки наземных командных пунктов? Возможна ли в принципе посадка на Луну, или модуль провалится в пыль, как предсказывают некоторые теоретики? Никто в 1962 году не мог ответить на эти важнейшие вопросы. Предстояла тяжелая работа.

Разумеется, перед отправкой экспедиций требовалось провести колоссальную работу по изучению Луны. Космические аппараты серии «Рейнджер» (Ranger) сделали тысячи детальных снимков лунной поверхности на траектории спуска – этим они доказали принципиальную возможность ориентации корабля при грядущих высадках. Аппараты серии «Лунар Орбитер» (Lunar Orbiter) провели подробное картографирование ближайшего небесного тела: с их помощью удалось наметить и изучить подходящие места для высадок. Аппараты серии «Сервейор» (Surveyor) совершили мягкие прилунения и передали прекрасные изображения окружающей местности.

Параллельно с накоплением научной информации отрабатывались технические средства обеспечения лунных экспедиций и накапливался опыт космической деятельности. На базе межконтинентальной баллистической ракеты «Титан» (Titan), созданной американской фирмой The Martin Company, была сконструирована и пошла в серию ракета-носитель «Титан-2» (Titan II). В качестве топлива использовались высококипящие компоненты, имевшие серьезные преимущества перед парой керосин-кислород: более высокая тяга и возможность длительного хранения ракеты в заправленном состоянии. Грузоподъемность ракеты «Титан-2» составляла 3,81 тонны, что было все еще заметно меньше грузоподъемности Р-7, но позволяло запускать на орбиту корабль с двумя астронавтами. Такой корабль, названный «Джемини» (Gemini, «Близнецы»), был вскоре построен: разные его модификации весили от 3187 до 3798 килограммов.

Серия полетов «Джемини» началась беспилотными запусками прототипов 8 апреля 1963 года и 19 января 1964 года. Хотя испытания прошли успешно, корабль требовал доработки, и первый пилотируемый полет был осуществлен на «Джемини-3» лишь через год – 23 марта 1965 года. В первом же рейсе на орбиту астронавты Вирджил Гриссом и Джон Янг сумели оценить маневренные свойства корабля, вручную меняя орбитальную скорость (увеличение на 3 м/с) и наклонение орбиты (на 0,02º). Человеку со стороны результаты полета «Джемини-3» могут показаться скромными, ведь в то же самое время Советский Союз отмечал очередное достижение: 18 марта 1965 года Алексей Леонов вышел из корабля «Восход-2» в открытый космос и находился в свободном полете двенадцать минут. Но не нужно забывать, что «Восход» был все тем же «Востоком» (то есть кораблем-спутником первого поколения), переделанным специально для установления рекорда, что с технической точки зрения для 1965 года было серьезным отставанием от корабля второго поколения «Джемини», способного маневрировать и стыковаться на орбите.

Выход в открытый космос, зафиксированный Леоновым как исторический приоритет, американцы освоили в следующей миссии – на «Джемини-4», когда 3 июня 1965 года астронавт Эдвард Уайт на двадцать минут вышел в открытый космос, полетал вокруг корабля с использованием ручного реактивного устройства и вернулся назад, причем он и его напарник Джеймс Мак-Дивитт пробыли в условиях вакуума больше часа. И еще один немаловажный факт: если экипаж «Восхода-2» вернулся на Землю через сутки, то экипаж «Джемини-4» провел на орбите четверо суток, испытав, в частности, режимы ориентации корабля в интересах программы «Аполлон». Так в июне 1965 года американскими пилотами был сделан первый маленький шаг в сторону Луны.

В дальнейшем полеты пошли один за другим. На «Джемини-5», стартовавшем 21 августа 1965 года, были испытаны электрохимические генераторы, созданные для кораблей Apollo, и радиолокатор, предназначенный для сближения модулей и стыковки. Кроме того, экипаж в составе Гордона Купера и Чарльза Конрада установил рекорд по продолжительности пребывания в космосе – почти восемь суток. Достижение американцев советские космонавты сумели побить только в июне 1970 года. Кстати, по итогам полета «Джемини-5» американцы впервые столкнулись с последствиями длительного влияния невесомости, выразившимися в ослаблении костно-мышечной системы, поэтому в дальнейшем выработали меры по предотвращению негативных эффектов: специальную диету, лекарственную терапию и серию физических упражнений.

«Джемини-7», на борту которого находились Фрэнк Борман и Джеймс Ловелл, вышел на орбиту 4 декабря 1965 года и провел в космосе больше тринадцати суток – то есть время, которое заняла бы, согласно существующим планам, полноценная лунная экспедиция. Важно было доказать, что такое длительное пребывание в космосе не окажет губительного влияния на экипаж.

15 декабря на ту же орбиту стартовал «Джемини-6» с экипажем в составе Уолтера Ширры и Томаса Стаффорда. При этом корабли разделяло расстояние в 2000 километров. За счет умелого маневрирования они сблизились до 36 метров и продолжили совместный полет, в ходе которого «Джемини-6» подходил к «Джемини-7» на расстояние до трех метров. Астронавты могли не только переговариваться по радио, но и махать друг другу через иллюминаторы. Американская пресса с облегчением писала, что наконец-то США продемонстрировали явное лидерство в области пилотируемой космонавтики: ничего похожего в то время Советский Союз предложить попросту не мог.

Впрочем, не нужно думать, что все проходило гладко. В ходе отработки кораблей «Джемини» хватало аварийных ситуаций и на Земле, и в космосе. Однако реальные проблемы начались, когда пришло время отрабатывать процедуру стыковки. В качестве модели командно-служебного модуля, с которым надо было состыковаться при возвращении с Луны, использовалась ступень-мишень «Аджена-Д» (Agena D). «Джемини-8» стартовал к ней 16 марта 1966 года (командиром корабля был Нил Армстронг, а пилотом – Дэвид Скотт) и сумел без проблем пристыковаться, однако после совершения процедуры корабль в связке с мишенью начал вращаться, раскручиваясь все быстрее. Лишь мастерство астронавтов спасло миссию от краха.

3 июня 1966 года «Джемини-9» с экипажем из Томаса Стаффорда и Юджина Сернана должен был состыковаться с легкой орбитальной мишенью ATDA (Augmented Target Docking Adapter), но у той при старте не отделился головной обтекатель, и осталось довольствоваться отработкой сложных маневров, которые могли понадобиться при полете к Луне и вокруг нее. Не удалось испытать и ракетное кресло – выход в открытый космос Юджина Сернана завершился безрезультатно.

18 июля 1966 года стартовал «Джемини-10», на его борту находились Джон Янг и Майкл Коллинз. Полет тоже не обошелся без приключений, однако на этот раз удалось не только состыковаться с новой «Адженой», но и сблизиться со старой (той, которая подвела Нила Армстронга). Выйдя в открытый космос, Майк Коллинз перелетел с корабля на мишень и снял с нее научное оборудование, которое четыре месяца находилось в космосе, – грандиозное достижение по тем временам!

Рекордным стал и полет «Джемини-11» в сентябре 1966 года. В ходе миссии отрабатывалась процедура аварийной эвакуации астронавтов с Луны. Поэтому корабль должен был взлететь так, чтобы на первом витке сблизиться с мишенью и с ходу пристыковаться к ней. Астронавты Чарльз Конрад и Ричард Гордон все это с блеском проделали. После серии стыковок-расстыковок с мишенью они изменили орбиту корабля так, что апогей поднялся на высоту до 1369 километров. Понятно, что при этом он вошел в радиационный пояс, влияние которого необходимо было изучить перед началом полетов на Луну. Надо сказать, что ни советские, ни современные российские космонавты никогда не поднимались так высоко над Землей: экипаж «Джемини-11» установил рекорд, который сумели побить только астронавты кораблей «Аполлон».

И еще одна уникальная операция была реализована в том полете: соединенные тросом корабль и мишень «Аджена» раскрутили вокруг общего центра масс, благодаря чему удалось добиться возникновения небольшой искусственной силы тяжести – 0,00078 g. Сами астронавты никаких изменений не заметили: лишь некоторые легкие предметы под воздействием центробежной силы осели на условный «пол» корабля, – но зато воплотилась в жизнь одна из самых ярких идей основоположников теоретической космонавтики, предлагавших использовать раскрутку космических кораблей для создания «искусственной гравитации». У подчиненных Сергея Королева не получилось воспроизвести подобную операцию, хотя изначально они собирались это сделать.

Полет «Джемини-12» с экипажем из Джеймса Ловелла и Эдвина (Базза) Олдрина в ноябре 1966 года должен был закрепить опыт манипуляций в открытом космосе, точно определив, какие физические нагрузки потребуются на их выполнение. Для этого ученые разработали программу двухминутных упражнений и разместили на внешней поверхности корабля набор всевозможных поручней, колец и фиксаторов. Новая миссия завершилась более чем успешно. Путь к Луне был открыт.