Текст книги "История космического соперничества СССР и США"

Автор книги: Вон Хардести

Соавторы: Джин Айсман
сообщить о нарушении

Текущая страница: 16 (всего у книги 21 страниц)

«Сюрвейер» представлял собой заполненную приборами треугольную алюминиевую конструкцию на трех ногах массой 270 кг. В его нижней части располагался двигатель, который работал на твердом топливе и должен был обеспечить мягкую посадку на Луну. Достигнув цели, «Сюрвейер» использовал сложную систему формирования изображения для передачи на Землю цветных фотографий лунного пейзажа крупным планом. Эта программа была также удачно выполнена Лабораторией, хотя ее разработка задерживалась из-за множества проблем, с которыми сталкивался «Рэйнджер». В отличие от «Рэйнджера», «Сюрвейер» добился внушительного успеха во время своего первого полета, и это достижение выглядело еще более впечатляющим на фоне отсрочек и сложностей, связанных с ракетой-носителем «Атлас-Кентавр». (Верхняя ступень «Кентавра» приводилась в действие новыми мощными двигателями, которые работали на жидком кислороде и жидком водороде, создавая большую грузоподъемность, но эта разработка на годы отставала от графика. Параллельная разработка новой ракеты-носителя и нового лунного зонда, которые так и не были опробованы, значительно увеличивали вероятность неудачи.) «Сюрвейер-1» 2 июня 1966 года сел на поверхность Океана Бурь и за шесть недель отправил на Землю более 11 000 высококачественных цветных фотографий, а также сейсмологические данные и другую информацию. На фотографиях, впервые сделанных на другом небесном теле космическим кораблем США, был представлен пустынный пейзаж, покрытый скалами.

Однако американский автоматический зонд был не первым космическим кораблем, совершившим мягкую посадку на Луну или продемонстрировавшим способность космического корабля опуститься на лунную поверхность, не погрузившись в нее. Эта честь досталась Советскому Союзу, когда его «Луна-9» произвела мягкую посадку в том же Море Штормов на четыре месяца раньше, чем «Сюрвейер» США. «Луна-9» раскрыла свои металлические лепестки, чтобы занять устойчивое положение на лунной поверхности, и вскоре начала передавать целую серию телевизионных изображений, которые были собраны вместе и создали панорамное изображение лунной поверхности, включая линию горизонта, находящуюся на расстоянии около километра. Однако изображения, полученные с помощью «Сюрвейера-1», были значительно лучшего качества; кроме того, по крайней мере пять предыдущих попыток высадиться на Луне, предпринятых Советским Союзом с апреля 1963 года до конца 1965 года, потерпели неудачу. В каждом случае космический корабль либо разбивался о поверхность, приближаясь к ней на высокой скорости, либо пролетал мимо Луны. «Сюрвейер-2» также разбился о лунную поверхность, но «Сюрвейер-3» работал безотказно и 19 апреля 1967 года сел на край низкого кратера также в районе Моря Штормов. Он отправил на Землю более 6300 фотографий и пользовался своей автоматической рукой, разрывая лунную поверхность и исследуя ее консистенцию. Достижения «Сюрвейера-3» будут способствовать выбору места посадки «Аполлона-12» в ноябре 1969 года. Еще три «Сюрвейера» превосходно выполнили свои задачи, прежде чем в январе 1968 года был совершен последний полет, который продемонстрировал возможность высадки человека на поверхность Луны и проведения им исследований.

Последним участником исследовательской триады, предшествовавшей полету «Аполлона», был автоматический космический зонд НАСА «Лунный Орбитер», созданный в исследовательском центре Лэнгли. Целью его полета было сфотографировать Луну с такой точностью, чтобы можно было подготовить лунные карты и выбрать самые выгодные места посадки будущих «Аполлонов». Пять «Лунных Орбитеров», каждый массой 360 кг, были запущены за период с августа 1966 по август 1967 года. Все запуски прошли весьма успешно, и каждый аппарат послал на Землю по 200 изображений. Помимо того что были составлены карты почти всей лунной поверхности, с помощью «Лунных Орбитеров» были также составлены карты гравитационных полей Луны и получены данные об уровнях радиации на Луне и вокруг нее. Как только зонд оказывался на окололунной орбите, он использовал ракету управления скоростью, чтобы скорректировать свои орбитальные параметры, позволяющие ему, например, ближе подойти к лунной поверхности для более детальной фотосъемки.

Компания Eastman Kodak, гигант-родоначальник американской фотографии, разработал для «Лунного Орбитера» специальную фотокамеру, которая позволила получить первые, нечеткие фотографии Луны, когда он облетал ее со скоростью несколько тысяч километров в час. Сложная система следила за высотой и скоростью корабля, когда он находился над лунной поверхностью, устанавливая при каждом фотографировании пленку так, чтобы ввести поправку на движение камеры. Система «Кодак» позволила получить фотографии превосходного качества, с разрешением до одного метра, что весьма способствовало выбору мест посадки «Аполлона». Полученные фотографии были настолько хороши, что начиная с 1968 года Советский Союз использовал их для составления карты мест посадки для своих возможных пилотируемых полетов, так как они были лучше сделанных их собственным космическим кораблем. Некоторые чиновники НАСА возражали против того, чтобы фотоснимки, полученные с помощью «Рэйнджера», «Сюрвейера» и «Лунного Орбитера», стали общедоступными, опасаясь, что эти изображения смогут помочь Советскому Союзу полететь на Луну. Но их проигнорировали, так как в 1958 году законодательство, разработанное при создании НАСА, требовало «самого широкого распространения информации на благо всего человечества».

Даже когда обширная и успешная программа НАСА по исследованию Луны подходила к концу, Советский Союз продолжал осуществлять свои непилотируемые полеты в сторону Луны по двум программам, «Луна» и «Зонд». Начав в 1959 году с запуска «Луны-1», он провел 20 успешных полетов, установив ряд важных рекордов со словом «впервые»: впервые зонд достиг поверхности Луны; впервые была сфотографирована обратная сторона Луны; впервые была осуществлена мягкая посадка; впервые был запущен орбитальный летательный аппарат; впервые зонд пролетел по лунной орбите и вернулся на Землю. Некоторые из этих сложных действий были повторены до четырех раз. Подобно американским автоматическим космическим станциям, несколько посадок на Луну зондов «Луна» были сделаны с целью получения фотографий лунной поверхности крупным планом, чтобы способствовать осуществлению пилотируемых полетов на Луну с высадкой на ее поверхность.

Обе страны агрессивно двигались вперед, запуская автоматические космические станции не только на Луну, но и к двум соседним планетам – Марсу и Венере. Столетиями эти обе планеты волновали воображение человека. Марс, со своими загадочными «каналами» на поверхности, был темой бесконечных рассуждений о возможности жизни на нем, он был первой «станцией назначения» космической эпохи. В 1960 году Советский Союз сделал две неудачные попытки запустить в сторону Марса свои зонды и еще три – в 1962 году. Одна из этих автоматических станций должна была совершить посадку на Марс. Хотя связь с нею была прервана во время полета, «Марс-1» в июне 1963 года первым пролетел мимо Красной планеты на расстоянии более чем 200 000 км. Два космических аппарата НАСА «Маринер», запущенные в 1964 году в сторону Марса, в июле 1965 года успешно справились со своей задачей: один из них, «Маринер-4» прошел на расстоянии 9800 км от планеты, послал на Землю 22 фотографии с изображением усеянной кратерами поверхности Марса и подтвердил состав его тонкого атмосферного слоя. Проект «Маринер-3» не был полностью успешным, тем не менее в целом полет считали большой победой, так как он способствовал увеличению знаний человека об одной из самых близких к Земле планет. «Маринер-6» и «Маринер-7» успешно продолжали исследование Марса американцами, когда в 1969 году пролетели мимо планеты и послали домой еще сотни фотографий поверхности и данных о температуре атмосферы и ее давлении. Обе страны продолжали отправлять космические аппараты в сторону Марса, хотя русские добились очень скромных успехов, несмотря на их многочисленные попытки. Только один из советских зондов, «Марс-5», успешно облетел и сфотографировал Марс в 1974 году.

Русские были более успешными в своих усилиях по исследованию Венеры, несмотря на то что первой успешной миссией в этом направлении – действительно первым аппаратом с Земли, приблизившимся к другой планете, – был американский космический корабль «Маринер-2». Он пролетел мимо Венеры в декабре 1962 года на расстоянии 34 560 км и послал информацию о температуре планеты и густых облаках, которые ее покрывали. Однако в марте 1966 года русские добились главной победы, когда космический аппарат «Венера-3», созданный в конструкторском бюро Королёва, достиг поверхности Венеры. Впервые автоматическая космическая станция соприкоснулась с другим небесным телом Солнечной системы. Запущенная на четыре дня раньше «Венеры-3» «Венера-2» пролетела мимо раскаленной, укутанной облаками планеты на расстоянии 24 000 км. В 1970 году «Венера-7» стала первой автоматической станцией, которая послала на Землю данные о поверхности другой планеты, – особенно впечатляющее достижение с учетом того, что температура поверхности Венеры равна приблизительно 500 °C. Замечательные успехи русских с аппаратами «Венера» продолжались без каких-либо помех до 70-х годов и значительно дальше, к этой серии исследований можно отнести первые фотографии, посланные с поверхности планеты Венера в 1975 году, и позднее орбитальные полеты с целью составления карты планеты. Соединенные Штаты также продолжали исследования Венеры.

Лишь небольшое число планетарных зондов, которые все были американскими, отправилось за пределы Венеры, Марса и Меркурия. При бескрайности космоса для путешествия к далеким планетам – Юпитеру, Сатурну, Урану, Нептуну и Плутону – требуются автоматические космические станции, которые способны вынести путешествия, длящиеся годами. Первым из этой выносливой когорты был «Пионер-10», запущенный в 1971 году. В декабре 1973 года он пролетел мимо Юпитера и стал первым космическим аппаратом, приблизившимся к этой далекой планете, а также установил другой рекорд, выйдя за пределы Солнечной системы. В декабре 1974 года «Пионер-11» также пролетел мимо Юпитера. Обе космические станции получили цветные фотографии облаков Юпитера. Продолжая свое поразительное космическое путешествие, «Пионер-11» прошел почти пять лет спустя, в сентябре 1979 года, мимо Сатурна, получив информацию о кольцах, окружающих эту планету.

Поближе к дому спутники Земли продолжали преобразовывать жизнь в глобальных масштабах, обеспечивая высокоточные прогнозы погоды и радио– и телевизионную связь. С помощью других спутников составлялись карты Земли и велось шпионское наблюдение за военной деятельностью Советского Союза – американского соперника в холодной войне. Из всех этих космических кораблей спутники связи имели, пожалуй, самое большое значение для жизни средних американцев.

Известный ученый и писатель Артур Кларк предсказал будущее, в котором искусственные спутники будут осуществлять связь на Земле с помощью электроники. Это пророчество он совершил в 1945 году. Он предлагал вывести на геостационарную орбиту три искусственных спутника. (Такие спутники размещаются непосредственно над экватором на высоте 35 584 км.) Они остаются над одной и той же точкой на Земле, совершая за сутки один оборот вокруг планеты. Три таких спутника могли бы «охватить» всю поверхность Земли, как утверждал Кларк, и поэтому могли бы осуществлять глобальную связь. С наступлением космической эры удалось реализовать, хотя и не сразу, концепцию Кларка. Первые спутники связи выполняли значительно менее сложные задачи. Например, в 1958 году военно-воздушные силы запустили целую ракету «Атлас», которая несла магнитофон, передававший послание президента Эйзенхауэра. За этим в 1960 году последовало «Эхо», которое представляло собой летящий по орбите шар, покрытый отражающей пленкой. Он ретранслировал радиосигналы, отражаемые от его поверхности, из одной точки Земли в другую.

Следующим важным достижением спутниковой связи был «Телстар», экспериментальный спутник, запущенный на орбиту НАСА в июле 1962 года для компании AT&T(«Американский телеграф и телефон»). «Телстар» впервые успешно передавал телевизионные сигналы, поступающие из Европы в США, что невозможно осуществлять с помощью обычных телевизионных средств. Радиоволны распространяются прямолинейно, то есть, учитывая кривизну поверхности Земли, на расстояние только около 70 км от места трансляции. «Телстар» сделал международное телевидение реальностью путем усиления и ретрансляции телевизионных сигналов через Атлантику. К 1965 году компания Huges Aircraftразработала и отправила на орбиту «Раннюю пташку» ( Early Burd), первый в мире коммерческий спутник связи, или «комсат», как его стали называть. «Спутник-1» «Ранняя пташка», точно так, как два десятилетия назад писал Кларк, был выведен на геостационарную орбиту. Он позволил одновременно производить сотни телефонных звонков и явился экономически выгодной альтернативой кабелю, проложенному по дну океана. Однако существовало одно интересное исключение, которое не соответствовало оригинальному предложению Кларка: сигналы, идущие от геостационарного комсата, плохо передаются в северные районы Европы. Для Советского Союза это было важной проблемой, так как большая часть его территории расположена далеко на севере. Русские разрешили эту проблему, разработав свою собственную систему комсатов «Молния», которые двигаются по сильно вытянутой эллиптической орбите, с высоты которой охватывается Северное полушарие.

С середины 60-х годов число комсатов значительно возросло вместе с их мощностью и возможностями. Они постоянно поддерживали связь, осуществляемую с помощью голоса, и передачу информации, а также передавали развлекательные программы и новости в виде телевизионных и других электронных сигналов.

Возвращение домой

Когда астронавта Уолла Ширра попросили назвать самое прекрасное из того, что он видел во время космического полета, он ответил: «Это раскрывающийся парашют». Космический корабль на орбите достиг своего рода вершины, достижения, которого добивались огромными усилиями. Однако, подобно альпинисту, достигшему вершины, космический корабль, находящийся на орбите, совершил еще только половину своего полета. «С самого начала мы четко решили, что это будет нечто вроде путешествия туда и обратно», – любил говорить Ширра. Чтобы вернуться домой с вершины или с орбиты, надо спуститься вниз, и следует тщательно обсудить маршрут спуска, так как он может оказаться таким же смертельно опасным, как и подъем.

Чтобы вернуться на Землю, космический корабль должен выйти на точную траекторию вхождения в атмосферу Земли под правильным углом. Подобно тому как реактивный самолет приземляется на короткую посадочную полосу в Андах, космический корабль не имеет права на ошибку. Выберете слишком пологий спуск – и космический корабль выйдет обратно в космос из-за кривизны атмосферы, уже не имея запаса топлива для возвращения. Слишком крутой угол – и космический аппарат разобьется, не успев погасить скорость в плотных слоях атмосферы. Чтобы приступить к благополучному возвращению, космический корабль «Аполлон» входил в атмосферу под углом 6,5° при погрешности в полградуса.

Основная проблема возвращения с орбиты в атмосферу Земли заключается прежде всего в том, как туда попасть; и сложность не столько в высоте, сколько в скорости. Если космический аппарат, находящийся на высоте орбиты в состоянии покоя, просто свободно падал бы на Землю, подобно парашютисту, то возвращение не представляло бы особых трудностей. Орбитальный космический корабль, однако, не может это сделать из-за высокой скорости, с которой он движется. Он может включить тормозные ракеты и полностью остановиться – если для этого у него будут достаточно мощные двигатели и хватит горючего. Но чтобы ускориться от покоя до орбитальной скорости в 28 000 км/ч, он получил всю мощь целой ракеты-носителя. Энергия, необходимая для торможения от такого значения скорости обратно до нуля и равная энергии разгона, должна откуда-то появиться. Еще не построен ни один космический носитель, который был бы в состоянии вывести на орбиту такой источник энергии, поэтому инженеры-ракетчики используют трение об атмосферу для замедления возвращающегося космического корабля и безопасного приземления.

Трение о воздух создает значительные тормозящие силы, но это же трение порождает огромное количество теплоты. При такой «энергичной» скорости температура носа сверхзвукового авиалайнера Конкорд достигает 350 °C, а фюзеляжа – 95 °C. Конкорд сталкивается с таким нагревом при скорости, превышающей скорость звука всего в два раза. Орбитальная скорость спутника больше скорости звука в 25 раз, значит, космический аппарат, опускающийся в атмосферу, должен выдерживать температуры трения о воздух в тысячи градусов. Создание космического корабля, защищенного от такого ужасного испытания, было серьезной проблемой и для советских, и для американских инженеров. Поскольку проблема была единой для всех землян, каждая сторона разработала незначительно отличающиеся решения.

Американские космические капсулы имели форму короткого конуса с тупым закругленным концом, действующим как теплозащитный экран, предохраняющий от воздействия плотных слоев атмосферы. Лунная миссия «Аполлона» столкнулась с еще более серьезной проблемой, чем возвращение с орбиты, так как скорость космического корабля увеличилась до 32 скоростей звука (это примерно 40 000 км/ч). Температура среды, окружающей капсулу с возвращающимися астронавтами будет около 2760 °C. Ничего из того, что мы можем создать, не способно долго выдерживать всю силу такого воздействия. Поэтому инженеры «Аполлона» создали теплозащитный экран космического корабля по принципу абляционного материала: теплоизоляционный слой изготовлен в форме сот, в ячейках которого находится феноловая смола; она будет расплавляться и поглощать колоссальное количество теплоты, а затем отслаиваться, унося с собой тепло.

Чтобы снизить силу столкновения с атмосферой, космический корабль «Аполлон» использовал небольшие маневрирующие микродвигатели, обеспечивающие автоматическое управление кораблем путем его ориентирования. Тупоносая капсула создавала максимальную силу лобового сопротивления – и падала. Но с помощью микродвигателей пилот мог слегка наклонить корабль и таким образом, как бы слегка планируя, какое-то время «скользить» вверх. Оснащенная такой техникой, капсула «Аполлона» шла по траектории «американских горок», ныряя носом в плотные слои атмосферы, чтобы сбавить скорость, а затем шла носом кверху и охлаждалась, прежде чем снова нырнуть вниз. Два таких подъема снижали максимальную температуру и уменьшали необходимую толщину теплоизоляционного слоя.

Идущая вниз-вверх траектория «Аполлона» также помогала уменьшить перегрузку, которую должны были испытывать астронавты на борту корабля. При нажатии тормозов вашей машины, идущей на большой скорости, вас с некоторой силой бросит вперед. Теперь представьте, что вы жмете на тормоза при скорости 40 000 км/ч! Астронавты, лежащие в своих креслах спиной к теплозащитному экрану, испытывали все возрастающую силу «тормозного» снижения скорости, которая достигала более чем шестикратной перегрузки, делая вес каждого космонавта больше 450 кг.

Конструкция капсулы космического корабля «Аполлон» обеспечивала максимальное управление с помощью высоких технологий и сложного устройства типично американского профиля. Советские конструкции представляли собой поразительную противоположность, так как их создатели руководствовались принципом экономии и простоты. Капсулы космических кораблей «Восток» и «Восход» были сферическими и не имели управляемого маневрирования при вхождении в атмосферу. Они были рассчитаны на «пассивное» управление ориентацией во время возвращения корабля: расположение тяжелого оборудования внутри капсулы намеренно смещало центр тяжести корабля, и таким образом сфера естественным образом поворачивалась одной стороной к атмосфере. Неуправляемым капсулам приходилось камнем лететь вниз по простой баллистической траектории, которая создавала максимальную перегрузку – более чем восьмикратную. Пилоты истребителей обычно теряют сознание при девятикратной перегрузке.

Домой с Луны: «Аполлон-8», сфотографированный во время возвращения на Землю, декабрь 1968 года

Американские космические капсулы были одноместными, размером чуть больше кабины самолета, до появления капсулы «Аполлона», которая предоставляла несколько больше дополнительной полезной площади. Все капсулы этих космических кораблей были сконструированы так, чтобы при возвращении выдержать вхождение в атмосферу. Советские конструкторы при создании космического корабля «Союз», который стал основным кораблем советских космонавтов, иначе подходили к этой проблеме. «Союз» включал модуль возвращения, еще и орбитальный модуль – «жилую комнату». Вместе они представляли два отдельных пространства на корабле. Все, что не надо было возвращать на Землю (столовое, туалетное и рабочее орбитальное оборудование), находилось в орбитальном модуле, который закрывался и отделялся перед вхождением в атмосферу. В оставшемся модуле, возвращавшемся на Землю, находились только сами космонавты, поэтому он был небольшим и компактным, максимально сокращая вес тяжелой дорогостоящей конструкции, которую надо было сделать такой прочной, чтобы она выдержала воздействие сил, возникающих при вхождении в плотные слои атмосферы. Это было еще одно проявление типично советского подхода.

Вхождение в плотные слои атмосферы подвергает чувствительные компоненты сложной операционной системы космического корабля колоссальным нагрузкам и, как оказалось, является самой опасной частью космического путешествия. В 1967 году Владимир Комаров на корабле «Союз-1» справился с целой серией ужасных неполадок на орбите, которые заставили его перейти к опасному ручному управлению, чтобы приступить к возвращению. После того как капсула, в которой находился космонавт, благополучно завершила выход из горячей фазы возвращения, его парашют, по жестокой иронии судьбы, не смог раскрыться. Заключенный в капсуле, падающей в свободном падении, Комаров погиб, разбившись о землю.

В 1971 году «Союз-11» совершил мягкую посадку, но когда команда спасения открыла люк, то обнаружила всех трех космонавтов, которые не могли в тесном пространстве кабины носить скафандры, мертвыми <sup>[7]7
  Это были летчики-космонавты В. Волков, Г. Добровольский и В. Пацаев. – Примеч. пер.


[Закрыть]</sup> . Прямо перед вхождением в атмосферу открылся неисправный клапан и выпустил весь кислород в космос, лишив их возможности дышать. Космический корабль автоматически вернул их безжизненные тела на Землю.

Такие трагические неудачи позволяют нам ясно представить всю опасность, связанную с возвращением на Землю. Так мы можем оценить невероятные достижения конструкторов, которые делают возможными успешное возвращение. Ужасная перспектива повторения падения Комарова, разрушения корабля или любой другой трагической неудачи заставляет инженеров оборудовать каждый корабль лучшими средствами защиты, которые они могут создать.

Каждый космический путешественник, ступающий на борт корабля, отправляющийся в полет, готовится вступить в царство небес и войти в книгу истории, увидеть потрясающие вещи и совершить отважные поступки, которые предназначены не для многих. Но когда он пристегнут ремнями безопасности и за ним закрывается люк, он должен не только предвкушать награду, но и осознавать, что за возвращение на Землю он может поплатиться по высшей мере.

На этой фотографии Базза Олдрина на Луне видно отражение Нейла Армстронга, июль 1969 года