«Салют» - серия советских орбитальных станций, с 1971 по 1983 гг. было запущено 7 подобных станций.

По сравнению с предыдущими «Салютами» на орбитальной станции «Салют-6» введены следующие основные усовершенствования: установлен второй стыковочный узел, предусмотрена дозаправка двигательной установки, осуществляемая топливом, доставленным автоматическим грузовым кораблем «Прогресс» , в состав оборудования введены средства, обеспечивающие выход космонавтов для работы снаружи станции; обеспечена возможность замены отдельных блоков после выработки ресурса; установлена телевизионная камера для передачи на Землю цветного изображения; улучшены санитарно-гигиенические условия пребывания экипажа (введены душевая установка, ионизаторы воздуха и др.).

Орбитальный комплекс, состоящий из станции «Салют-6» и двух транспортных кораблей «Союз», имеет общую массу 32 500 кг. После выведения на орбиту масса «Салюта-6» равна 18 900 кг, «Союза» — 6800 кг. Длина комплекса «Союз» — «Салют-6» — «Союз» ~ 29 м. Длина станции ~ 15 м, максимальный диаметр 4,15 м, наибольший поперечный размер по раскрытым солнечным батареям 17 м. Масса научного оборудования 1500 кг.

Конструктивно станция «Салют-6» (смотри рисунок ниже) выполнена в виде трех герметичных отсеков — переходного отсека (ПО), рабочего отсека (РО), промежуточной камеры (ПК) и двух негерметичных — отсека научной аппаратуры (ОНА) и агрегатного отсека (АО). При прохождении ракетой-носителем плотных слоев атмосферы (во время выведения станции на орбиту) внешние элементы ПО и часть РО, где размещены складываемые панели солнечной батареи и приборы ориентации, защищены сбрасываемым головным обтекателем, а наружная часть ОНА — сбрасываемой крышкой.

+ Щелкните по рисунку, чтобы увеличить!

Рис 1. Орбитальная станция «Салют-6»: 1,6— транспортный корабль (ТК); 2 — переходный отсек (ПО); 3 — панель солнечной батареи; 4 — рабочий отсек (РО); 5 —антенны системы сближения; 7 — корректирующий двигатель; 8 — переходная камера (ПК); 9 - двигатели ориентации; 10 — отсек научной аппаратуры (ОНА); 11 — беговая дорожка; 12 — душевая установка; 13 — фотоаппарат МКФ-6М; 14 — центральный пост управления

ПО образован конической и цилиндрической (d=2 м) герметичными оболочками. На нем установлен пассивный стыковочный агрегат с герметичным люком-лазом. В конической оболочке имеется люк для наземного обслуживания станции и выхода экипажа в открытый космос. Через герметично закрывающийся люк ПО сообщается с РО. ПО имеет 7 иллюминаторов. Ряд из них оборудован приборами для проведения астроориентации. Вместе с соответствующими пультами и ручками управления они образуют два поста управления. В отсеке размещены скафандры, пульты, оборудование и средства фиксации, обеспечивающие выход космонавтов в открытый космос.

На внешней поверхности установлены: антенны радиоаппаратуры сближения и причаливания транспортных кораблей; оптические огни для ориентации при ручном причаливании корабля к станции; телекамеры; панели с агрегатами системы терморегулирования; баллоны с запасами воздуха системы обеспечения газового состава; ионный и солнечный датчики; поручни и устройства фиксации космонавта при выполнении им работ вне станции; панели для исследования микрометеорных частиц, загрязнений оптических поверхностей, свойств резины и биополимеров. Для обеспечения требуемого теплового режима- ПО вместе с установленной на его поверхности аппаратурой закрыт экранно-вакуумной теплоизоляцией.

РО выполнен из двух цилиндрических оболочек (d = 2, 9 м, l = 3,5 м и d = 4,15 м, l = 2,7 м), соединенных конической частью (l = 1,2 м). Они заканчиваются сферическими днищами. Приборы и оборудование размещены вдоль левого и правого бортов. В отсеке находятся пять постов управления и контроля бортовых систем и научной аппаратуры.

Центральный пост (он расположен в зоне, примыкающей к ПО) — главное рабочее место экипажа. Отсюда ведется управление основными системами станции. Пост оборудован двумя поворотными креслами с привязной системой, имеется аппаратура для ведения связи, пульты, ручка управления угловым положением станции в пространстве, оптические визиры системы ориентации, иллюминаторы. За креслами космонавтов находятся столик с устройствами для подогрева пищи и ее фиксации, а также сменный бачок с питьевой водой. Ближе к конической части РО размещен астропост. Он предназначен для выполнения операций по астроориентации и астронавигации станции.

В конической части и начале цилиндрической оболочки большого диаметра установлены бегущая дорожка, велоэргометр, пневмовакуумный костюм, душевая установка, измеритель массы тела и др. На одном из иллюминаторов размещен фотоаппарат МКФ-6М (производства предприятия «Карл Цейс Йена», ГДР) с блоками электроники и пультом управления.

Возле ОНА установлен пост управления бортовым субмиллиметровым телескопом БСТ-1М. В районе заднего днища по левому и правому бортам расположены спальные места космонавтов, а вверху — две шлюзовые камеры для удаления отходов жизнедеятельности экипажа с борта станции. У люка, ведущего в ПК, находится санитарно-гигиенический узел. Рядом размещены пылесос, противопыльные фильтры, запасы воды, белья и др.

Снаружи РО установлены три автоматически ориентирующиеся на Солнце панели солнечных батарей общая площадь 60 м2, радиатор системы терморегулирования, антенны бортового радиокомплекса и системы телеметрического контроля, датчики системы ориентации солнечных батарей, приборы автоматической ориентации станции (инфракрасная вертикаль, солнечный датчик, телевизионный ориентатор и др.). Корпус РО закрыт экранно-вакуумной теплоизоляцией, а зона большего диаметра — еще и стеклопластиковым кожухом.

Негерметичный, цилиндрической формы (d = 4,15 м, l = 2,2 м) АО соединен с днищем РО, а другим торцом связан с ракетой-носителем. В отсеке размещены шесть топливных баков, два корректирующих двигателя, 32 двигателя малой тяги, блок компрессоров системы дозаправки топливом. На внешней поверхности установлены антенны радиоаппаратуры сближения и причаливания и бортового радиокомплекса, оптические огни, телекамера, датчики системы ориентации солнечных батарей. АО термостатируется в полете и покрыт снаружи теплоизоляцией.

ОНА, установленный в цилиндрической части большего диаметра РО, представляет собой сочетание конической и цилиндрической (d = 2,2 м) оболочек. Конец отсека обращен во внешнее пространство и закрыт крышкой. В ОНА размещены телескоп БСТ-1 и бортовая криогенная система, предназначенная для охлаждения приемников субмиллиметрового излучения.

ПК выполнена из цилиндрической (d = 2 м) и конической оболочек с общей длиной 1,3 м. Через переходник на ПК установлен второй стыковочный узел. Внутреннее помещение используется для размещения оборудования, доставляемого на станцию транспортным кораблем (ТК). Здесь есть два иллюминатора для визуальных наблюдений и проведения кинофотосъемок. Через ПК проложен воздуховод для подачи воздуха из РО в ТК.

Для доставки на «Салют-6» научной аппаратуры, кинофотоматериалов, средств обеспечения жизнедеятельности экипажа, топлива для двигательной установки и удаления со станции отходов и блоков, отработавших свой ресурс, создан автоматический грузовой транспортный корабль «Прогресс».

Станция «Салют-6» была выведена в околоземное космическое пространство 29 сентября 1977 г. 11 декабря 1977 года (в 06 ч 50 мин), на ее борту начал работу экипаж первой основной экспедиции - космонавты Ю.В. Романенко и Г.М. Гречко.

Так как ресурс любой ДОС, который весьма ограничен, определяется в основном запасами топлива и расходуемыми средствами системы обеспечения жизнедеятельности, размещенными на ней при выведении, встал вопрос о создании системы постоянного материально-технического снабжения орбитальных станций для обеспечения независимости их эксплуатационного ресурса от начального запаса бортовых ресурсов. Для этого на станции необходимо было иметь, как минимум, два стыковочных агрегата.

Этот проект был реализован уже в НПО «Энергия», образованном на базе ЦКБЭМ в мае 1974 года, которое возглавил В.П. Глушко. Главным конструктором направления был назначен Ю.П. Семенов. Был создан новый агрегатный отсек с двигательной установкой с сильфонными мембранами в баках, позволяющими дозаправлять ее топливом в полете. Второй стыковочный агрегат давал возможность не только дозаправлять станцию топливом, но и проводить смену экипажа с постоянным нахождением экипажа на борту станции. Это действительно было новым словом в космической технике, и не все верили в возможность реализации такого решения, но стремление сделать станцию действительно долговременной, с возможностью постоянного возобновления ее ресурсов, преодолевало сомнения. В состав новых станций была введена дополнительная переходная камера со вторым стыковочным агрегатом, который позволял находиться на станции одновременно кораблю «Союз» и грузовому кораблю «Прогресс» при дозаправке и доставке грузов или одновременно двум кораблям «Союз» при смене экипажа. Появилась возможность выхода в открытый космос, при этом переходный отсек стал шлюзовой камерой, где размещались скафандры и все оборудование, необходимое для обеспечения выхода из станции на ее внешнюю поверхность с использованием специальных поручней для перемещения и закрепления космонавтов в ходе внекорабельной деятельности (ВКД). Был усовершенствован ряд бортовых систем, внедрено цветное телевидение, а в рабочем отсеке для обеспечения нужд экипажа установлена складная душевая кабина. Ресурс станции был увеличен до трех лет.

Следует подчеркнуть, что разработчикам этого ПКК необходима была большая смелость, чтобы довериться пусть и высоконадежной, но все же автоматике кораблей «Прогресс», которые должны были многократно стыковаться к станции с экипажем на борту. И только сегодня видно, насколько правильным оказалось это решение. Корабли «Прогресс» позволили не только доставлять расходуемое оборудование, но и наращивать возможности станции по проведению научных исследований за счет доставки соответствующей научной аппаратуры. В процессе эксплуатации станции в ходе автономного полета кораблей «Прогресс» по завершении совместной фазы полета в составе ПКК был проведен ряд важных технических и прикладных экспериментов.

29 сентября 1977 года на орбиту была выведена первая долговременная орбитальная станция третьего поколения ДОС № 5 – «Салют-6», на которой до 29 июля 1982 года работали пять основных экспедиций и 11 экспедиций посещения. Отметим лишь, что первая экспедиция на станцию не состоялась. Космический корабль «Союз-25», запущенный 9 октября 1977 года с космонавтами В.В. Коваленком и В.В. Рюминым, не состыковался со станцией из-за допущенных отклонений на участке причаливания и стыковки, а также перерасхода топлива и вынужден был вернуться на Землю. Первыми космонавтами, посетившими станцию «Салют-6» на корабле «Союз-26», стали космонавты Ю.В. Романенко и Г.М. Гречко, проработавшие на орбите более 96 суток, с 10 декабря 1977 года по 16 марта 1978 года.

Во время первой экспедиции состоялось знаменательное событие. 20 января 1978 года впервые в мире к станции «Салют-6» стартовал автоматический грузовой корабль­заправщик «Прогресс-1», который доставил на станцию необходимые грузы и дозаправил ее двигательную установку.

Вторая экспедиция – космонавты В.В. Коваленок и А.С. Иванченков – работала на орбите с 15 июня по 2 ноября 1978 года, т. е. 139 сут. Эта продолжительность снова стала рекордной. Слово «рекорд» часто использовалось при эксплуатации орбитальных станций, однако не стремление к рекордам двигало разработчиков космической техники. Проводилось планомерное исследование человеческого организма в условиях космического полета. Человек обрел новую среду обитания, и процесс ее освоения стал необратимым. Очень важно было изучить все особенности длительного орбитального полета и выявить те опасности, которые ждут человека на этом пути. Третья экспедиция – космонавты В.В. Ляхов и В.В. Рюмин – работала с 25 февраля по 19 августа 1979 года, т. е. 175 сут. Четвертая экспедиция – космонавты Л.И. Попов и В.В. Рюмин – работала с 9 апреля по 11 октября 1980 года. Экипаж провел на орбите уже 185 сут. Пятая экспедиция – космонавты В.В. Коваленок и В.П. Савиных – работала с 12 марта по 26 мая 1981 года, т. е. 74 сут.

В течение длительного времени в НПО/РКК «Энергия» шли работы по пилотируемой экспедиции на Марс. Результаты исследований длительных полетов очень важны для таких работ, а эти исследования могли проводиться только на орбитальных станциях.

Во время эксплуатации ОС «Салют-6» при выполнении научной программы было проведено более 1 550 разноплановых экспериментов, использовано свыше 150 наименований научных приборов и инструментов суммарной массой более 2 200 кг. Используя возможность доставки на станцию грузов, на борт было привезено свыше 750 кг научных приборов. Работы проводились в области астрофизики (бортовой субмиллиметровый телескоп БСТ-1М, радиотелескоп КРТ-10 и др.), производства материалов (технологические установки «Сплав» и «Кристалл»), геофизики (фотоаппаратура КАТЭ-140, «Пентакон», многозональный фотоаппарат МКФ), биологии, медицины и др.

29 июля 1982 года орбитальная станция «Салют-6» с транспортным кораблем снабжения (ТКС) «Космос-1267», который функционировал в составе ПКК, была сведена с орбиты и прекратила свое существование над Тихим океаном.

На смену советско-польскому экипажу, проработавшему на станции неделю, 26 августа 1978 г. на "Союзе-31" прибыла следующая интернациональная экспедиция посещения в составе командира Валерия Быковского и космонавта-исследователя Зигмунда Йена, гражданина ГДР. Недельная программа полета комонавтов включала фотосъемки земной поверхности и прибрежных районов с помощью камеры МКФ-6М, исследование солнечного света, отраженного Землей и рассеянного атмосферой (серия экспериментов "Поляризация"), дистанционное зондирование Земли в целях обнаружения полезных ископаемых (эксперимент "Радуга-М") метеорологические наблюдения, наблюдения и фотосъемку полярных сияний, ряд экспериментов "Беролина" по плавке и выращиванию полупроводниковых монокристаллов с использованием плавильных печей "Сплав" и "Кристалл", биологические эксперименты "Культура ткани", "Рост бактерий", "Метаболизм бактерий" в которых сравнивались количества энергии, потребляемые бактериями на Земле и в космосе, медицинские эксперименты "Время" (исследование субъективного чувства времени космонавтов), "Речь" (определение эмоционального состояния человека по голосу), "Аудио" (исследование влияния невесомости на порог звуковой чувствительности) и др. Выполнив назначенные задания на борту станции, 3 сентября советско-германский экипаж вернулся на Землю на "Союзе-29", оставив основной экспедиции более "свежий" корабль.

Поскольку кормовой стыковочный узел станции, предназначенный для приема грузовых кораблей был занят "Союзом-31", В. В. Коваленок и А. С. Иванченков произвели перестыковку КК на носовй узел, что позволило принять на борту станции еще один "Прогресс".

Полностью выполнив программу исследований и установив новый рекорд продолжительности полета, В. В. Коваленок и А. С. Иванченков провели консервацию систем ОC и вернулись на Землю 2 ноября 1978 г. Послеполетная реадаптация прошла у космонавтов гораздо легче, чем можно было ожидать, во многом благодаря интенсивным физическим нагрузкам на станции и четкому выполнению экипажем рекомендаций медиков.

К этому времени у многих систем и агрегатов "Салюта-6" уже был исчерпан ресурс работы, обнаружились неполадки в топливной магистрали. Анализ состояния станции занял около четырех месяцев, было решено, что полет очередного экипажа возможен, но окончательный план работы будет сформирован позднее, когда станет ясно, что экипаж сможет сделать для продления жизни станции.

25 февраля 1979 г. к "Салюту-6" стартовал КК "Союз-32" с космонавтами В. А. Ляховым и В. В. Рюминым на борту. После прибытия на станцию космонавты должны были провести обследование бортовых систем, приборов и научной аппаратуры при работе в пилотируемом режиме и по результатам этого исследования определить объем необходимых профилактических и ремонтно-восстановительных работ. Такая задача ставилась перед космонавтами впервые.

Первые две недели Владимир Ляхов и Валерий Рюмин расконсервировали станцию и проверяли работы систем в различных режимах, определяли состав оборудования, которое необходимо прислать на станцию для замены отслуживших блоков. До прибытия "Прогресса" космонавты заменили кабельную сеть системы связи и отремонтировали бортовое печатающее устройство "Строка".

Когда грузовик "Прогресс-5" доставил на станцию необходимое оборудование, экипаж приступил к наиболее ответственной части задания - ремонту ОДУ, в одном из баков которой была нарушена герметичность разделительного сильфона. Жидкое горючее (несимметичный диметилгидразин) и выдавливающий его газообразный азот перемешались в этом баке, т. е. более 200 кг горючего было испорчено, а проникновение паров агрессивного горючего в газовую часть топливной системы, рассчитанную на работе в нейтральной азотной среде, могло повлечь полный выход из строя ОДУ. Космонавтам предстояло избавиться от пузырьков газа в горючем неисправного бака, перекачать очищенное топливо в рабочие баки станции и отключить поврежденный бак от двигательной системы.

Разделение жидкой и газзобразной фаз в неисправном баке было произведено с помощью центробежной силы: космонавты сориентировали ОC панелями солнечных батарей на Солнце и закрутили комплекс вокруг поперечной оси. Более тяжелое горючее было прижато к стенкам бака и заборному патрубку, а легкие пузырьки газа "всплыли" к оси вращения. Космонавты перекачали отсепарированное горючее в герметичные баки, а остатки смеси слили в пустые баки "Прогресса". Дальше экипаж открыл клапаны, чтобы освободить азотные магистрали вытеснительной системы и полости поврежденного бака от остатков горючего. Парогазовая смесь вырвалась в открытый космос, пары горючего мгновенно конденсировались и замерзали. Космонавты передали на Землю, что образовавшийся выброс похож на пургу, только хлопья "снега" были бурые. Еще неделю "Салют-6" летал с открытыми клапанами, чтобы металл окончательно "отдал" поглощенные пары диметилгидразина. 23 мая 1979 г. космонавты выполнили повторную продувку магистралей и поврежденного бака сжатым азотом. Неисправный бак был отключен от топливной системы, и в дальнейшем ОДУ обеспечивалась горючим из двух рабочих баков.

Кроме этого космонавты выполнили и другие ремонтно-восстановительные работы: заменили пульт управления научной аппаратурой, часы на пульте центрального поста, заменили регенераторы, поглотители примесей, блоки очистки воздуха в СЖО, смонтировали первую установку для технологических эксериментов. 24 марта впервые в практике советской космонавтики на борту станции была принята прямая телевизионная передача с Земли. Станция была готова принять экспедицию посещения - "Союз-32" с советско-болгарским экипажем.

В.А. Ляхов и В.В. Рюмин

11 апреля КК "Союз-33" с командиром корабля Николаем Рукавишниковым и болгарским космонавтом Георгием Ивановым вышел на рассчетную орбиту и начал сближение с ОC. На участке дальнего сближения руководитель смены ЦУПа обратил внимание, что сближающе-корректирующий двигатель отработал меньше положенного времени. Предположили, что это из-за случайного сбоя в системе "Игла", но оказалось, что дело намного серьезнее - вышла из строя основная двигательная установка корабля, чего раньше никогда не случалось. В одной из камер двигателя произошел взрыв. Реервный двигатель был не пригоден для сближения, и стыковку корабля со станцией отменили. Было принято решение начать спуск с орбиты с помощью резервного двигателя. Двигатель, проработав положенные 188 с, не выключился, что было также опасно: СА мог очень круто войти в атмосферу.

А если двигатель работал не на полную тягу, корабль вообще мог остаться на орбите. Так и оказалось - поврежденный резервный двигатель, хотя и проработал больше положенного времени, не обеспечил необходимый импульс, но корабль все же сошел с орбиты. Спуск проходил по крутой баллистической траектории, перегрузки достигали 15 g. К счастью, полет окончился благополучно: СА приземлился, космонавты не пострадали.

В. А. Ляхов и В. В. Рюмин продолжали работу на станции в одиночестве. Закончив ремонт и профилактику, они перешли к научно-исследовательским работам. В конце июня "Прогресс-7" доставил на станцию космический радиотелескоп КРТ-10. Космонавты установили и развернули 10-метровую антенну радиотелескопа. С помощью субмиллиметрового телескопа БСТ-1М, малогабаритного гамма-телескопа "Елена" и КРТ-10, работавшего в паре с 70-метровой зеркальной антенной телескопа, установленного в Крыму, космонавты провели радиокартографирование Млечного Пути, исследовали Солнце, наблюдали некоторые пульсары. После окончания работы антенну нужно было отстрелить, чтобы освободить кормовой стыковочный узел и закрыть крышку люка. Но при отстреле антенна зацепилась за крестовину стыковочной мишени на корпусе станции. Все попытки сбросить ненужную антенну не увенчались успехом, а от исхода дела зависела дальнейшая эксплуатация ОC. Экипажу оставалось только выйти в открытый космос и отделить антенну вручную. Но шли 172-е сутки полета, космонавты устали, да и выход в космос в этой экспедиции не планировался. И тем не менее космонавты провели эту сложную операцию. Валерий Рюмин, пройдя снаружи вдоль всей станции, добрался до противоположного стыковочного узла, перекусил бокорезами четыре стальных тросика, державших антенну, и рычагом оттолкнул ее по направлению к Земле. Владимир Ляхов в это время подстраховывал его, стоя на специальной площадке-"якоре". Операция выхода заняла 1 ч. 23 мин.

В течении следующих двух дней космонавты законсервировали станцию, перевели ее системы в дежурный режим, упаковали возвращаемые грузы. Экипаж должен был вернуться на КК "Союз-33", на котором летели на станцию Н. Рукавишников и Г. Иванов. Но из-за аварии двигателя к станции послали беспилотный "Союз-34" с усовершенствованной ДУ, чтобы космонавты вернулись на нем. Однако выяснилось, что на новом корабле почему-то не включается пульт управления. Экипаж быстро нашел выход - заменить блок включения пульта таким же блоком с "Союза-32", что и было сделано.

В состав орбитального комплекса «Салют-6» - «Союз» входят собственно орбитальная станция (или орбитальный блок), пилотируемые транспортные корабли «Союз» и грузовые транспортные корабли «Прогресс». Орбитальный блок является основой комплекса: он предоставляет возможность экипажу жить и работать в условиях космического полета, обеспечивает функционирование комплекса (снабжение станции и космических кораблей электроэнергией, обеспечение необходимых условий для работы экипажа и функционирования аппаратуры, поддержание высоты орбиты, ориентации, связь с Землей и т. п.) и, наконец, позволяет проводить научно-технические исследования и эксперименты.

Рис. 3. Отсеки станции:

1 - передний стыковочный узел; 2 - выходной люк; 3 - зона малого диаметра рабочего отсека; 4 - коническая часть рабочего отсека; 5 - зона большого диаметра рабочего отсека; 6 - агрегатный отсек; 7 - задний стыковочный узел; 5 - переходный отсек; 9 - переднее днище; 10 - люк между переходным и рабочим отсеком; 11 - отсек научной аппаратуры; 12 - лют между промежуточной камерой и рабочим отсеком; 13 - промежуточная камера

Орбитальная станция для обеспечения необходимых условий жизни и работы на ней экипажа должна иметь внутренний герметичный объем с приемлемой для человека газовой атмосферой и с соответствующей температурой, средства питания, бытового обслуживания и т. п., средства связи с Землей, допускать возможность наблюдения за внешним пространством, иметь средства управления (ориентацией и бортовой аппаратурой), оборудование для научно-технических исследований и экспериментов, в проведении которых требуется непосредственное участие членов экипажа.

При этом желательно, чтобы герметичный объем и масса станции были как можно большими: в этом случае на ней разместится достаточно большое количество научного оборудования, кислорода, пищи, воды, топлива и т. п. Однако с увеличением внутреннего объема растут размеры и масса конструкции станции, что вступает в противоречие с возможностями современных ракет-носителей, имеющихся или специально создающихся для выведения орбитального блока.

Ракета-носитель, используемая для запуска станции «Салют-6», позволяет вывести орбитальный блок с максимальным диаметром 4,15 м и длиной около 13,5 м. Большие размеры станции (в длине или диаметре) привели бы к увеличению нагрузок на конструкцию ракеты-носителя и поэтому недопустимы. Кроме того, орбитальный блок размещается в верхней части ракеты-носителя, и, следовательно, соответствующая его «верхняя часть», там где размещается так называемый переходный отсек (рис. 3), должна укладываться в обводы конуса, которым заканчивается верхняя часть всего комплекса ракета-орбитальный блок. Это необходимо для обеспечения приемлемого уровня нагрузок на носитель и затрат топлива на преодоление аэродинамического сопротивления на участке движения комплекса в атмосфере.

Так определяются ограничения по размерам, а, следовательно, и по внутреннему объему. Масса орбитального блока, которая может быть выведена этой ракетой-носителем, составляет около 19 т, что и составляет ограничение по массе блока. При разработке станции приходится исходить из этих ограничений и следить за рациональным распределением объемов (и соответственно размеров) и масс между различными «потребителями»: объемами, необходимыми для жизни и работы экипажа; объемами и массами, выделяемыми под двигательные установки, оборудование, запасы средств жизнедеятельности, научную аппаратуру и т. п.

Таким образом, во время проектирования станции необходимо составлять и на всех дальнейших этапах работ постоянно контролировать балансы масс, размеров и объемов, все время соизмеряя технические потребности и возможности. В процессе разработки проектантам приходится вести и контролировать целый ряд «балансов»: энергопитания (сколько в различных режимах тратят электроэнергии приборы, системы станции и сколько ее можно получить, используя, например, солнечные батареи при данной ориентации станции и при данном положении ее орбиты относительно направления на Солнце), тепла (сколько выделяется тепла внутри станции экипажем, приборами, сколько его приходит внутрь станции от внешних источников, таких, как излучение Солнца и Земли, и сколько излучается тепла во внешнее пространство через радиаторы и другие внешние элементы), кислорода и углекислого газа в атмосфере станции, воды на борту (сколько потребляет экипаж, сколько выделяется им же в станционную атмосферу, сколько воды можно очистить и использовать, сколько воды будет поглощаться регенераторами, сколько адсорбируется на конструкции и оборудовании, сколько надо тратить воды в сутки, чтобы замкнуть баланс) и т. п.

Наконец, приходится учитывать и «баланс» времени, которое затрачивается на выполнение соответствующих операций в космосе (коррекции орбиты, сближения, стыковки, заправки, перенос грузов, ремонты, уборки и т. п.), на медицинский контроль, на связь, на отдых, питание, на физические тренировки и на выполнение исследований и экспериментов. Фактически по всем своим параметрам станция, как и космический корабль, как и любая сложная машина, проектируется с учетом компромисса между желаемым и возможным.

Размеры станции «Салют-6» практически определяют ее внутренний герметичный объем, равный примерно 90 м 3 , основная часть которого приходится на рабочий отсек . Кроме рабочего отсека, на станции есть еще два герметичных объема (соединяющихся с рабочим отсеком через люки): переходной отсек (диаметром 2 м) и промежуточная камера (см. рис. 3). К переходному отсеку пристыковывают пилотируемые транспортные корабли, и он служит связующим звеном между космическим кораблем и орбитальным блоком.

Кроме того, переходной отсек используется в качестве шлюза во время выхода космонавтов в открытое космическое пространство. Поэтому в нем размещены скафандры для работы, в открытом космосе, их бортовое оборудование, арматура, клапаны сброса давления, пульты контроля и управления. В стенках этого отсека имеется семь иллюминаторов, используемых экипажем во время визуальных наблюдений или экспериментов, связанных с визуальными наблюдениями Земли, Луны, горизонта.

К промежуточной камере пристыковывают грузовые и пилотируемые транспортные корабли. Эта камера диаметром 2 м и длиной 1,3 м используется в качестве буферного объема между рабочим отсеком станции и транспортными кораблями. Она же применяется для частичного размещения доставляемых грузов. Через переходной отсек и промежуточную камеру после пристыковки кораблей прокладываются воздуховоды из станции в корабли для вентиляции обитаемых отсеков кораблей.

Рабочий отсек - главный отсек станции, в нем живет и работает экипаж, там же размещается основное оборудование станции. Конструкция корпуса этого отсека должна обеспечивать надежную герметизацию внутреннего объема (естественно, эти требования справедливы и для переходного отсека, и для промежуточной камеры), защиту от воздействия внешнего вакуума, предохранять экипаж и приборы от воздействия микрометеоритов, на его внешних поверхностях допускать размещение тех приборов и агрегатов, которым полагается «смотреть» во внешнее пространство: чувствительные элементы системы ориентации, солнечные батареи, оптические приборы, научная аппаратура (которая не может «работать» через иллюминаторы), антенны, радиаторы и т. п.

Идеальным для решения задачи по герметизации космического аппарата было бы создание цельносварной конструкции его корпуса, однако это практически невозможно. Есть целый ряд факторов, мешающих такому решению. В частности, пока не удается надежно сварить стекло и металл без нарушений в оптических характеристиках стекла. Из технологических же соображений нежелательно сваривать корпуса рабочего и переходного отсеков, рабочего отсека и отсека научной аппаратуры: сквозь гермоконтур отсеков наружу должны выходить тысячи электрических проводов, большое количество гидромагистралей. Наконец, требуется периодически соединять внутренний объем с внешним пространством (например, для выбрасывания отходов).

Поэтому в конструкцию корпуса станции приходится вводить сотни разборных герметичных соединений, уплотняемых, как правило, с помощью резиновых прокладок. Подбор материалов и конструкций этих уплотнений должен производиться с учетом температурных условий мест уплотнения, подвижности соединения, требуемого ресурса по открытию-закрытию, воздействия внешнего жесткого (главным образом ультрафиолетового) излучения (если это уплотнение находится непосредственно на внешней поверхности) и т. д.

В последние годы, когда продолжительность пилотируемых полетов сильно увеличилась, обострился вопрос защиты от микрометеоритов. Во времена полетов космических кораблей «Восток», «Восход» и в первые годы полетов кораблей «Союз» этой проблемы практически не было. На базе теоретических и экспериментальных исследований было установлено, что вероятность пробоя герметизирующей стенки корабля микрометеоритом очень мала и составляет сотые и даже тысячные доли процента при продолжительности полета космонавтов несколько суток (с учетом размера космического корабля). Эти результаты расчета вероятностей основаны на различных моделях микрометеоритного облака в окрестностях орбиты Земли и на свойствах взаимодействия метеоритов с материалом стенки корабля.

В настоящее время продолжительность космических полетов исчисляется месяцами (для космических кораблей) и даже годами (для орбитальных станций). При этом вероятность пробоя однооболочечной конструкции космического аппарата микрометеоритами становится уже достаточно большой, и ее необходимо учитывать при проектировании научного орбитального комплекса, В современных станциях просто нельзя использовать однооболочечную конструкцию для корпуса герметичных отсеков.

Обычно в конструкции корпуса рабочего отсека, помимо герметизирующей оболочки, применяются еще и экраны, устанавливаемые на определенном расстоянии от самой оболочки. Суть данного метода защиты от микрометеоритной опасности заключается в следующем. При столкновении с экраном микрометеорит взрывается поскольку скорость движения частицы относительно станции составляет 10–30 км/с!.), и остатки микрометеорита и разрушенного материала экрана, быстро расширяясь (в виде струи), теряют энергию, которая позволила бы частице проникнуть в герметичный объем.

Часть корпуса рабочего отсека «Салюта-6» закрыта радиатором системы терморегулирования станции, который в этом месте играет роль и противометеоритного экрана. Остальная же часть корпуса рабочего отсека, корпуса переходного отсека и промежуточной камеры защищена либо специальными противометеоритными экранами-кожухами, либо другими элементами конструкции (панелями агрегатов системы терморегулирования, оболочкой агрегатного отсека и т. п.).

Гермокорпус рабочего отсека образован двумя сферическими днищами (передним - со стороны переходного отсека и задним - со стороны промежуточной камеры) и двумя цилиндрическими поверхностями (одна диаметром 2,9 м и длиной 3,5 м, другая диаметром 4,1 м и длиной 2,7 м). Эти две цилиндрические конструкции соединены конической поверхностью (длиной 1,2 м). На оболочке цилиндра большего диаметра (4,1 м) имеется отверстие, в которое устанавливается отсек научной аппаратуры. Там же, в стороне, противоположной отсеку научной аппаратуры, установлены две шлюзовые камеры для выброса отходов. Корпус отсека научной аппаратуры одновременно является частью гермокорпуса рабочего отсека (см. рис. 3).

Выбор такой геометрической схемы рабочего отсека обусловлен следующими ограничениями: общая длина гермоотсеков не должна превосходить 13,5 м, максимальный диаметр (с учетом теплозащитного кожуха) - 4,15 м, а конфигурация передней части должна укладываться в конус внешнего обвода верхней части комплекса ракета-орбитальный блок. Правда, можно и весь рабочий отсек сделать в виде одного цилиндра диаметром 4,15 м. Но тогда нельзя было бы разместить солнечные батареи внутри обусловленной внешней границы комплекса. Уменьшение диаметра рабочего отсека на части до длины 2,9 м и предназначается для установки там сложенных вокруг этого цилиндра солнечных батарей системы энергопитания.

Вся эта часть корпуса рабочего отсека вместе с солнечными батареями и переходным отсеком закрывается головным обтекателем, который сбрасывается, когда ракета на участке выведения на орбиту выходит из плотных слоев атмосферы. Головной обтекатель защищает от воздействия скоростного и теплового потоков (на участке выведения) не только солнечные батареи, но и расположенные на внешних поверхностях переходного и рабочего отсеков (диаметром 2,9 м) антенны и оптические индексы системы сближения, оптические датчики автоматических систем ориентации станции и солнечных батарей, оптические приборы для визуальной ориентации при ручном управлении станцией, научную аппаратуру, панели с агрегатами системы терморегулирования, радиатор системы терморегулирования (на внешней поверхности части рабочего отсека).

Внутренний объем рабочего отсека разделяется на две главные зоны: приборную (где главным образом размещаются приборы и агрегаты) и жилую (где живет и работает экипаж). Приборная зона размещается вдоль стен станции по ее «правому» и «левому» бортам, на потолке, на полу и в районе заднего днища. Конечно, и «правый» и «левый» (и соответственно подразумеваемые понятия «вперед» и «назад») являются для космического аппарата условными понятиями. Для станций «Салют» под ними подразумевается следующее. На одной из сторон рабочего отсека располагаются оптические инфракрасные датчики для построения местной вертикали, ось которых перпендикулярна продольной оси станции. При орбитальной автоматической ориентации их оси совпадают с местной вертикалью, и именно эта сторона обращена к Земле (т. е. «вниз») при орбитальной ориентации.

Рис. 4. Приборная и жилая зоны рабочего отсека

На этой стороне установлены приборы для осуществления визуальной орбитальной ориентации при ручном управлении (которые тоже обращены «вниз»). В эту же сторону «смотрят» и фотоаппараты МКФ-6М и КАТЭ-140, предназначенные для фотографирования поверхности Земли. Поэтому данная сторона условно и считается полом станции. Направление «вперед» определяется как направление в сторону переходного отсека (соответствует направлению «вперед» на участке выведения на орбиту). И, наконец, из этих двух определенных направлений однозначно определяют «правый» и «левый» борта станции.

Приборная зона (рис. 4) отделена от жилой зоны панелями, большей частью легкосъемными, для доступа к приборам и агрегатам на случай необходимости их осмотра или замены в полете. Пульты управления, индикационные устройства либо располагаются непосредственно в жилой зоне, либо врезаны в эти панели. В приборной зоне размещены аппаратура систем управления бортовым комплексом, ориентации и управления движением станции, телефонной связи с Землей, командной радиолинии, телевизионные системы, а также системы телеметрии, контроля орбиты, энергопитания (буферные батареи и автоматика), обеспечения жизнедеятельности, медицинского контроля, часть автоматики системы терморегулирования. С помощью вентиляторов, газожидкостных и холодильно-сушильных агрегатов обеспечиваются циркуляция воздуха через приборную зону и отбор тепла, выделяемого приборами при их работе, от воздуха, идущего через приборную зону в систему терморегулирования станции.

Рис. 5. Размещение постов управления:

1 - пост № 1; 2 - пост № 2; 3 - пост № 3; 4 - пост № 4; 5 - пост № 5; 6 - пост № 6; 7 - пост № 7; 8 - правый борт; 9 - левый борт

Жилая зона занимает весь остальной объем рабочего отсека. В ней можно выделить посты управления, на которых экипаж осуществляет управление станцией, проводит исследования и эксперименты, медицинский контроль состояния своего организма, а также зоны выполнения физических упражнений, места для сна и приема пищи, для санитарно-бытовых нужд (туалет, душ).

В рабочем отсеке размещаются пять постов управления, связанных с выполнением определенных работ (рис. 5). Пост № 1 - центральный пост управления. Он имеет два рабочих места. Здесь находится главный пульт управления с командно-сигнальными устройствами для выдачи команд, с индикатором положения станции (как точки) относительно поверхности. Земли, индикаторами идущих автоматических программ, оптическими и звуковыми сигнализаторами, часами и т. п. Тут же установлены оптические приборы для визуальной ориентации по Земле, пульт управления бортовой вычислительной машиной, справочно-информационное устройство.

Пост № 2 используется для осуществления ручной астроориентации станции, он оборудован пультом, средствами связи, астроприборами и рукояткой управления. Пост № 3 предназначен для управления субмиллиметровым телескопом и автономной системой охлаждения приемников телескопа. Пост также оснащен пультами, средствами связи, визиром и ручками управления. На посту № 4 проводятся работы с медико-биологическим оборудованием. Этот пост находится в нижней центральной части рабочего отсека на стыке цилиндров большого и малого диаметров. Здесь же размещено оборудование для проведения кино- и фотосъемок. Наконец, пост № 7 (посты № 5 и № 6 располагаются в переходном отсеке) используется для работы с пультами управления системы регенерации воды из конденсата и научной аппаратуры. Все посты оснащены светильниками и средствами связи.

Зоны выполнения физических упражнений размещены неподалеку от поста № 4. Уже при первых длительных полетах выявилась необходимость так называемой профилактики невесомости. Дело в том, что в условиях длительного орбитального полета, когда на человека не воздействует сила тяжести, заметно снижается нагрузка на сердце (последнему не нужно преодолевать гидростатическое давление крови порядка 0,15 - 0,2 атм), не нагружены группы мышц, обеспечивающие возможность стоять, ходить, сидеть и т. д., а также внутренние мышцы, поддерживающие внутренние органы (легкие, желудок, печень, кишечник п т. п.), наконец, не нагружен сам скелет.

Все это, если не принять профилактических мер, может привести к некоторой атрофии мышц и к определенным трудностям реадаптации к земной силе тяжести при возвращении экипажа на Землю после длительного полета. Такое наблюдалось, например, у американских космонавтов Ф. Бормана и Дж. Ловелла после их возвращения на Землю после 14-суточного полета в корабле «Джемини-7» в 1965 г., поскольку они во время этого полета были практически лишены возможности активно двигаться, а также у А. Г. Николаева и В. И. Севастьянова после их возвращения из 18-суточного полета на корабле «Союз-9» в 1970 г.

В настоящее время наиболее подходящим средством борьбы с влиянием невесомости является использование на борту орбитальной станции специальных средств - тренажеров, предназначенных для обеспечения заметной дополнительной нагрузки на сердце и основные группы мышц во время выполнения физических упражнений. К этим средствам относятся велоэргометр, бегущая дорожка, пневмовакуумный костюм. Бегущая дорожка, как это ясно из ее названия, представляет собой замкнутую ленту на роликах, приводимую в движение электродвигателем. Скорость движения ленты можно регулировать, тем самым регулируя темп бега, который должен поддерживать космонавт, выполняя упражнение на дорожке.

Естественно, скорость движения ленты регулирует сам космонавт. Чтобы во время бега он не «улетел» с дорожки, на этом тренажере имеется система эластичных притягов (с регулируемым усилием порядка нескольких десятков килограмм), один конец которых закрепляется на поясе космонавта, а другой - на неподвижной части дорожки. Усилие этих притягов обеспечивает в какой-то степени имитацию нагрузок во время ходьбы и бега на ступни, мышцы ног, костные ткани и т. д.

Пневмовакуумный костюм является герметичной емкостью, надеваемой космонавтом на ноги и нижнюю часть тела и герметизируемой на поясе. Вакуумный насос создает разрежение внутри полости порядка 30–60 мм рт. ст., что позволяет создать некоторую дополнительную гидростатическую нагрузку на сердце.

Велоэргометр расположен на «потолке» станции. Дорожка и пневмовакуумный костюм - на «полу», в районе конического переходника. В соответствии с бортовой инструкцией (которая является законом на борту станции) экипаж должен проводить на этих тренажерах 2–2,5 ч в сутки. Практика полетов показала, что такие средства для опробованных продолжительностей полета достаточно эффективны.

В задней части станции расположена туалетная кабина с ассенизационным устройством, которое обеспечивает сбор отходов жизнедеятельности экипажа и очистку станционной атмосферы. Моча и твердые отходы собираются в специальные герметичные контейнеры, выбрасываемые затем по мере их наполнения, во внешнее пространство через шлюзовые камеры. В районе поста № 4 при необходимости разворачивается душевая кабина. После приема душа кабина убирается.

Спальные места экипажа находятся на боковых панелях и на «потолке», где могут закрепляться спальные мешки. Завтракают, обедают и ужинают космонавты за столом, расположенным в районе поста № 1. Здесь же располагаются подогреватели пищи, столовые принадлежности, средства для фиксации бака с водой и пищи.

Кроме герметичных отсеков, в состав станции входят еще два негерметичных отсека: отсек научной аппаратуры и агрегатный отсек . Корпус отсека научной аппаратуры (см. рис. 3), как уже говорилось ранее, является частью герметизирующей оболочки рабочего отсека. Он представляет собой усеченный конус, внутренний объем которого открыт во внешнее пространство. В корпусе устанавливается научная аппаратура, которая не может «работать» через иллюминаторы (на станции «Салют-6» это субмиллиметровый телескоп БСТ-1М, на станции «Салют-4» - солнечный телескоп ОСТ-1, рентгеновские телескопы «Филин» и РТ-4, инфракрасный телескоп ИТСК, спектрометры). На участках орбиты, где научные приборы не используются, отсек закрывается от внешнего пространства негерметичной крышкой с экранно-вакуумной теплоизоляцией, предназначенной для защиты научных приборов от солнечных лучей и обеспечения теплового режима отсека (чтобы отсек не выхолаживался за счет излучения во внешнее пространство).

Агрегатный отсек по своему виду представляет собой цилиндр диаметром 4,15 м и длиной 2,2 м, с двумя торцовыми шпангоутами, один из которых прикреплен к нижнему торцовому шпангоуту рабочего отсека, а другим агрегатный отсек соединяется с опорным шпангоутом ракеты-носителя. В агрегатном отсеке размещаются баки, пневмо-гидроавтоматика, арматура, маршевые и управляющие двигатели объединенной двигательной установки. Кроме того, на этом отсеке устанавливаются антенны, мишени и световые индексы системы сближения, а также антенны других радиосистем.

Примечания:

Хотя чаще орбитальная ориентация осуществляется без расхода топлива - за счет гравитационных сил, и тогда местная вертикаль связывается с продольной осью станции.

Велоэргометр представляет собой нечто вроде велосипеда, который приводит в движение электрогенератор. Правда, электроэнергия, вырабатываемая этим генератором (увы!), полезно не используется: она нагревает воздух, теряясь в балластных сопротивлениях. Однако, регулируя эти сопротивления, можно регулировать нагрузку, которую должен преодолевать космонавт, вращая педали велоэргометра.