2.7. Орбитальные станции: «Салют», «Космос», «Мир», «МКС»

О том, что когда-нибудь человечеству понадобятся орбитальные станции, прогрессивные ученые и изобретатели задумывались задолго до того, как в космос была запущена первая ракета. В России схемы подобных конструкций рисовали Циолковский и Цандер; из зарубежных инженеров, размышлявших на эту тему, можно назвать Обера и Хомана. Во всех случаях проекты были гораздо масштабнее и грандиознее, чем получалось в действительности. Главная причина такого расхождения заключается в том, что ученые, разрабатывая схемы целых космических городов с просторными каютами, оранжереями и спортзалами, не думали о стоимости этих сооружений и технических ограничениях, которые могут возникнуть в процессе их создания.

Схема мягкой посадки автоматической станции «Луна-9». Когда штырь касается поверхности Луны, выстреливает спускаемая капсула. Она занимает рабочее положение и разворачивает системы наблюдения

Конструкторы-теоретики видели орбитальные станции перевалочными пунктами, откуда ракета, получив дозаправку и техобслуживание, летит дальше, к далеким планетам и звездам. Возможно, когда-нибудь так и будет, но пока все гораздо скромнее. Тем не менее орбитальные станции сегодня играют огромную роль в освоении космоса, изучении Земли, Луны, ближайших планет и решении множества других научных и технических задач.

Многофункциональные комплексы, вращающиеся вокруг нашей планеты, – это по сути те же искусственные спутники, но с гораздо более сложной структурой. Другое их отличие – присутствие космонавтов. Станция находится на орбите длительное время, как правило, несколько лет. За это время экипаж на ее борту может смениться несколько раз. Людей на борт комплекса доставляют транспортные корабли, так же как запасы топлива, питание, оборудование и т. п.

После того как станция выведена на орбиту, ее движение и положение необходимо постоянно отслеживать и корректировать, иначе она может сбиться с курса. За это несет ответственность целый комплекс технических систем. Другие системы обслуживают процесс стыковки с транспортными кораблями и дополнительными модулями, третьи обеспечивают нормальную жизнедеятельность экипажа, четвертые занимаются энергетическим обеспечением и т. д.

Орбитальная станция – это сложнейший многоуровневый комплекс, требующий беспрерывной слаженной работы наземных служб и устройств, находящихся в космосе.

Над первыми проектами орбитальных станций СССР и США начали работать одновременно, еще в 1950-е гг., когда велась подготовка к запуску спутников и космонавтов на орбиту Рассматривались два варианта технических решений: доставка на орбиту ракетой станции целиком и сборка аппарата на месте, из отдельных частей, доставленных несколькими космическими кораблями. Для советской станции «Салют», над проектом которой одновременно трудились два конструкторских бюро – Сергея Королева и Владимира Челомея, был выбран первый вариант.

Для доставки использовалась ракета-носитель тяжелого класса «Протон», очень мощный аппарат, модификации которого применяются для вывода на орбиту узлов космических станций до сегодняшнего дня. В середине 1960-х гг. ракета была практически готова, а с разработкой основных отсеков будущей орбитальной станции возникли некоторые проблемы. Тогда было принято решение для экономии средств и времени (не надо забывать о соревновании с США) использовать готовые части корабля «Союз». Так на свет появилось первое поколение советских орбитальных станций «Салют».

«Салют» состоял из бытового отсека, приспособленного для жизни космонавтов, агрегатного отсека, где находилось оборудование, и переходной части, заканчивавшейся стыковочным узлом. К этому узлу должны были пристыковываться прилетающие транспортные корабли. Станция была доставлена на орбиту «Протоном-К» 19 апреля 1971 г.

Первая попытка стыковки и перехода космонавтов на станцию состоялась через несколько дней. Экипаж корабля «Союз-10» совершил сближение, стыковку, но создать герметичный переход не получилось из-за технических проблем. Чуть более пяти часов продолжался полет в сцепке, после чего «Союз-10» отстыковался и вернулся на Землю. Вторая стыковка, 6 июня 1971-го прошла успешно, космонавты, прилетевшие на «Союзе-11», перешли на орбитальную станцию и пробыли там 22 дня. К сожалению, полет для экипажа закончился трагически. Во время спуска на Землю корабль разгерметизировался, и все космонавты погибли. Станция оставалась на орбите 175 дней, после чего под управлением с Земли вошла в плотные слои атмосферы и сгорела.

Американцы запустили свою первую и единственную орбитальную станцию «Скайлэб» в мае 1973 г., она пробыла на орбите шесть лет. Так же как и советские конструкторы, инженеры NASA взяли за основу станции готовое решение – ракету «Сатурн-1 Б» и дополнили его новыми отсеками и стыковочными узлами.

Следующие советские орбитальные станции, от «Салюта-2» до «Салюта-5», также относятся к первому поколению. Они приняли несколько экспедиций космонавтов и просуществовали до 1977 г. Им на смену пришло второе поколение «Салютов», с двумя стыковочными узлами вместо одного. Теперь станция могла принимать одновременно два космических корабля, это увеличивало объем доставляемых грузов и проводимых работ. Но все же имелись значительные ограничения. К примеру, для питания двух космонавтов в течение года требуется около 10 тонн дополнительного груза, а «Салют» второго поколения имел небольшие грузовые отсеки, которые не могли вместить такой объем. Кроме того, для функционирования станции постоянно нужно топливо, для проведения научных исследований – оборудование и т. д. Поэтому приходилось постоянно доставлять на станцию грузы специальными кораблями. Чтобы снизить затраты, инженеры постоянно искали новые технические решения.

Наконец, в 1986 г. на земную орбиту был выведен многофункциональный исследовательский комплекс третьего поколения «Мир». Сначала в космосе оказался первый модуль станции, позже при помощи других ракет были доставлены другие ее части. Модульная структура позволяла увеличить размер и объем станции, снимались многие ограничения, мешавшие в прошлом вести полноценную научно-исследовательскую работу. «Мир» был похож на те «космические города», о которых мечтал еще Циолковский. Здесь было все необходимое для жизни и работы космонавтов на протяжении нескольких месяцев и даже лет.

Структура станции «Мир» не была стабильной, она менялась и перестраивалась. К примеру, в 1988–1989 гг. она состояла из следующих частей: базовый блок, стыковочно-технологический блок «Кристалл», бытовой модуль, три научных модуля – «Природа», «Квант-1», «Спектр», стыковочный блок, принимающий американские корабли. Проект изначально планировался как международный, но эта программа осуществилась не сразу, а лишь в 1990-е гг. На станции «Мир» жили и работали космонавты из десяти стран мира, прибывавшие на американских шаттлах и российских кораблях.

За 15 лет существования станции на ней были проведены сотни уникальных научных экспериментов, невозможных на Земле, осуществлено множество исследований Земли и космоса, установлено немало рекордов, в том числе и по самому длительному пребыванию человека на орбите (Валерий Поляков провел на орбите 438 дней).

На смену «Миру», созданному в Советском Союзе, пришел международный проект – орбитальная станция «МКС», в создании и эксплуатации которого принимают участие 14 стран. Первый элемент будущей многомодульной конструкции был доставлен на орбиту российской ракетой в 1998 г. Через две недели к нему пристыковался американский блок. С тех пор количество модулей постоянно растет. По состоянию на 2013 г. «МКС» состоит из 14 основных модулей, 5 из которых принадлежат России, 7 – США, по одному – Европе и Японии. При этом строительство продолжается, планируется ввод в эксплуатацию еще нескольких модулей, что позволит увеличить объем проводимых исследований. За время существования «МКС» на ней успели побывать около 200 космонавтов, в том числе космические туристы. И это не предел – станция растет и развивается, у нее прекрасные перспективы в долгосрочных исследованиях.