Первая долговременная орбитальная станция
19 апреля 1971 г в Советском Союзе была запущена орбитальная научная станция «Салют». Ракета-носитель вывела станцию на близкую к расчетной орбиту с начальными значениями параметров: высота в перигее 200 км, высота в апогее 222 км, наклонение 51,6°, период обращения 88,5 мин.
Орбитальная научная станция «Салют» состоит из трех основных отсеков: переходного, рабочего и агрегатного. Геометрическая форма станции цилиндрическая — три цилиндра различного диаметра (два соединены между собой конической частью). Цилиндры образуют герметизируемый объем орбитальной станции.
При переходе на борт станции космонавты сначала попадают в переходной отсек (цилиндр меньшего диаметра), В этом отсеке расположена часть научной астрофизической аппаратуры и несколько пультов управления. К корпусу переходного отсека крепятся две панели с солнечными элементами. Перегородка отделяет переходной отсек от рабочего цилиндра большего диаметра, в перегородке имеется люк, через который космонавты могут переходить из отсека в отсек.
На торцевой части корпуса рабочего отсека расположен негерметичный агрегатный отсек, в котором сконцентрировано оборудование, обеспечивающее управление движением станции, в частности корректирующая двигательная установка многоразового действия и баки с топливом. На корпусе агрегатного отсека размещены двигатели системы ориентации и стабилизации, с топливными баками и шаровыми баллонами для сжатого газа — рабочего тела исполнительных органов. На корпусе этого отсека также размещены две панели с солнечными элементами; вместе с такими же панелями на переходном отсеке они обеспечивают снабжение космического комплекса электроэнергией. В общую энергосеть была подключена энергия от панелей с солнечными элементами, установленных на корабле «Союз».
Корабль «Союз» выполняет функции транспортного средства, обеспечивающего доставку экипажа на борт станции я возвращение на Землю после выполнения программы экспериментов. В связи с этим некоторые системы и устройства корабля были модифицированы. В частности, была разработана новая конструкция стыковочного узла.
Общий объем станции около 100 куб. м, длина — около 20 м, вес орбитального комплекса свыше 25 т. Орбитальная научная станция «Салют» является аппаратом принципиально нового типа, способным решать широкий круг важнейших проблем науки, техники и народного хозяйства
Спустя четверо суток после запуска станции «Салют», 23 апреля в 2 ч 54 мин по московскому времени был произведен _старт ракеты-носителя с космическим кораблём «Союз-10», который в 3 ч 03 мин вышел на расчетную околоземную орбиту. Па борту корабля «Союз-10» находился экипаж в составе В. Л. Шаталова (командир корабля), А. С. Елисеева (бортинженер) и Н. И. Рукавишникова (инженер-испытатель).
После того как космонавты освоились с условиями невесомости, они приступили к выполнению намеченной программы полета, я которую входило: 1) проведение совместных экспериментов с орбитальной научной станцией «Салют», в частности, проверка принципов сближения и причаливания корабля к автоматической научной станции, отработка новых стыковочных углов и комплекса радиотехнической аппаратуры; 2) комплексная проверка усовершенствованных бортовых систем корабля; 3) дальнейшая отработка ручной и автоматической систем управления, ориентации и стабилизации корабля в различных режимах полета; 4) проведение медико-биологических исследований по изучению влияния факторов космического полета на человеческий организм,
Слежение .за полетом и управление орбитальной научной станцией, а также связь с экипажем корабля «Союз-10» осуществлялись из Центра управления полетом с помощью измерительных пунктов и наземных станций, расположенных на территории Советского Союза. В те периоды, когда научная станция или корабль «Союз-10» находились вне зоны радиовидимости с территории Советского Союза, в систему связи включались морские суда Академии наук СССР «Моржовец», «Кегост-ров» и «Академик Сергей, Королев», находившиеся в акватории Атлантического океана, и искусственный спутник Земли «Молния-1».
24 апреля 1971 г. был осуществлен эксперимент по сближению и стыковке космического корабля и автоматической станции. В этом эксперименте корабль «Союз-10» был «активным» аппаратом и совершал все маневры по сближению, причаливанию и стыковке.
Процесс сближения и стыковки космических аппаратов проводился в два этапа. На первом этапе сближение корабля со станцией осуществлялось в автоматическом режиме управления, который контролировался космонавтами по приборам. Когда расстояние между аппаратами уменьшилось до 180 м, экипаж перешел на ручное управление дальнейшим сближением и причаливанием и в 4 ч 47 мин успешно завершил стыковку корабля «Союз-10» с орбитальной научной станцией «Салют». Впервые была проведена стыковка двух космических объектов с существенно различными массами.
Полет космической системы «станция — корабль» в состыкованном состоянии продолжался в течение 5 ч 30 мин, в ходе полета проводилась проверка бортового оборудования, оценивались динамические характеристики системы. После выполнения намеченных экспериментов экипаж произвел расстыковку аппаратов и отвел корабль «Союз-10» от станции. Далее был выполнен облет станции, во время которого космонавты осмотрели ее с разных сторон и сфотографировали. С помощью установленных на корабле «Союз-10» наружных телевизионных камер во время совместного полета и при расхождении аппаратов на Землю передавались изображения станции и отдельных элементов ее конструкции.
Полет космического корабля «Союз-10» завершился 25 апреля 1971 г. в 2 ч 40 мин плавным приземлением спускаемого аппарата с экипажем в расчетном районе территории Советского Союза в 120 км северо-западнее города Караганда.
Проведенные в этом полете исследования явились этапом общей программы работ с орбитальной станцией «Салют»; после завершения полета корабля «Союз-10» эксперименты с научной станцией были продолжены.
6 июня 1971 г. в 7 ч 55 мин по московскому времени был осуществлен запуск космического корабля «Союз-11» с экипажем в составе Г. Т. Добровольского (командир корабля), В. Н. Волкова (бортинженер) и В. И. Панаева
(инженер-испытатель). В. 8 ч 04 мин корабль был выведен на расчетную околоземную орбиту, а примерно сутки спустя 7 июня в 10 ч 45 мин после успешно выполненной стыковки транспортного корабля «Союз-11» с научной станцией «Салют» экипаж перешел в помещение орбитальной станции.
Впервые была решена важная инженерно-техническая задача доставки экипажа транспортным кораблем на борт научной станции — спутника Земли. Начала функционировать первая в мире пилотируемая орбитальная научная станция.
Непосредственно после перехода на борт станции космонавты осуществили проверку работы бортовых систем, проконтролировали параметры микроклимата в отсеках станции. В первые дни экипаж провел также расконсервацию научной аппаратуры станции «Салют» с целью ее подготовки к проведению научно-технических исследований и экспериментов. Согласно телеметрическим данным и докладу космонавтов все бортовые системы станции и ее научная аппаратура после длительного полета в автоматическом режиме работали нормально.
Следует подчеркнуть, что круг задач, которые были поставлены перед экипажем первой пилотируемой орбитальной станции, был весьма широким, а научная программа очень насыщенной. Эксперименты, которые проводили космонавты на борту станции, можно условно распределить по нескольким основным направлениям. Это, во-первых, медико-биологические исследования по определению возможностей выполнения различных работ космонавтами на станции и по изучению влияния факторов космического полета на организм человека, на эмбрионы лягушек, а также на некоторые виды высших растений. Во-вторых, изучение Земли и атмосферы из космоса, в том числе исследования характерных геолого-географических объектов земной поверхности, снежного и ледового покрова, атмосферных образований, физических процессов и явлений в атмосфере в целях отработки методик использования этих данных для решения народнохозяйственных задач. В-третьих, астрономические и астрофизические исследования небесных объектов и физических процессов во Вселенной. Наконец, в-четвертых, эксперименты технического характера — проверка и испытание конструкции, агрегатов, бортовых систем и аппаратуры орбитальной пилотируемой станции, отработка методов и автономных средств ориентации и навигации станции, а также систем управления космическим комплексом при маневрировании на орбите и т. п.
Большое место в программе экспериментов занимали медико-биологические исследования. Это и понятно. Опыт советских и американских космонавтов и особенно восемнадцатисуточный полет А. Г. Николаева и В. И. Севастьянова на корабле «Союз-9» показал, что процесс реадаптации после длительного нахождения в космосе требует пристального внимания ученых.
Особенно углубленно исследовалась реакция сердечно-сосудистой системы на невесомость. Использовалась новая специализированная бортовая клиническая аппаратура для проведения медико-физиологических измерений, с помощью которой контролировалось значительно большее, чем прежде, число параметров: объем и скорость вдоха и выдоха, артериальное давление, скорость распространения пульсовой волны по артериям и другие Аппаратура позволяла определять фазы сердечного цикла, измерять пульс бедренной артерии, снимать 12 электрокардиограмм, регистрировать около 30 параметров кровообращения.
С помощью специального прибора проводилось исследование зрительных характеристик глаз космонавтов во время длительных оптических наблюдений в условиях невесомости.
Космонавты регулярно проводили физические упражнения, тренировались на «бегущей дорожке», которая позволяет сохранить в невесомости навыки ходьбы и силу мышц. Они использовали специальные нагрузочные костюмы «Пингвин», которые «нагружали» костно-мышечную систему. Таким образом был разработан и осуществлен целый ряд мер, призванных в какой-то мере компенсировать отсутствие привычного для организма земного тяготения.
Был проведен эксперимент по изучению влияния условий невесомости на развитие некоторых высших растений. Для этого на борту станции «Салют» был создан космический «огород», где методом гидропоники выращивались хибинская капуста, лук-крепис и лен. К растениям регулярно подавался питательный раствор, за ними постоянно велось наблюдение — после того, как семена проросли, автоматическая кинокамера сняла фильм о развитии этих растений- Подбор растений был не случайным: лен выбрали потому, что согласно предположениям он чувствителен к гравитационному полю Земли. На луке-креписе можно наблюдать процесс деления клеток в условиях невесомости, хибинская капуста, богатая витаминами, рассматривается как кандидат в рацион будущих космонавтов.
Важный вклад в различные отрасли науки и народного хозяйства представляют собой результаты экспериментов по изучению из космоса Земли и атмосферы, которые проводил экипаж с помощью аппаратуры станции. Используя ручной спектрограф, космонавты выполнили спектрографирование отдельных участков поверхности суши и океана. Одновременно с помощью спектрометра измерялись оптические характеристики атмосферы. Экипаж постоянно осуществлял наблюдения и фотографирование разнообразных атмосферных образований и явлений (тайфунов, циклонов и т. п.) облачного покрова и характерных с геологической точки зрения участков земной поверхности, исследовал оптические свойства земной атмосферы. Осуществлялись также измерения массового состава верхней атмосферы с помощью радиочастотного масс-спектрометра.
Полученная при исследованиях Земли и атмосферы информация будет, несомненно, способствовать прогрессу в изучении природных ресурсов Земли, сыграет важную роль в развитии метеорологии: эти данные будут использоваться в сельском хозяйстве, мелиорации, геодезии и картографии; они позволят повысить точность прогнозирования погоды. Особый интерес в этом отношении представляют
совместные эксперименты, в которых принимали участие станция «Салют», спутник «Метеор» и специально оборудованные самолеты экспедиции Ленинградского университета и Академии наук СССР. Так, в период девятого рабочего дня экипаж станции «Салют» проводил спектральную съемку характерных образований земной поверхности в прибрежных районах Каспийского моря. Одновременно выполнялась аэрофотосъемка тех же районов с самолетов.
С борта станции «Салют» фотографировался облачный покров над районами Поволжья. Одновременно телевизионная съемка тех же облачных образований выполнялась спутником «Метеор». Цель этого совместного эксперимента — изучение тонкой структуры облачных систем и отработка методики дешифрования телевизионных снимков, полученных со спутника «Метеор».
Несомненно, что интенсивный прогресс астрономии и астрофизики будет самым непосредственным образом связан с выносом научных приборов за пределы атмосферы и установкой их на орбитальных станциях. Вот почему так важны астрономические эксперименты, которые проводил экипаж станции «Салют» с помощью гамма-телескопа и астрофизической обсерватории «Орион».
Эксперименты при помощи гамма-телескопа начались 11 июня. Целью этих экспериментов было изучение интенсивности, углового распределения и энергетического спектра первичного космического гамма-излучения. Зная процессы, которые приводят к испусканию гамма-лучей, а, как известно, основную роль в их генерации играют быстрые частицы и в первую очередь космические лучи, включая их электронную компоненту, можно получить важную информацию о физических процессах во Вселенной.
Орбитальная астрофизическая обсерватория «Орион» впервые была приведена в действие утром 18 июня. Была найдена выбранная для исследований звезда в созвездии Центавра и на нее направлено визирное устройство, после чего специальная система осуществила автоматический захват, ориентацию и слежение за звездой в течение заданного периода времени. При этом выполнялось спектрографирование звезды.
21 июня эксперименты с помощью обсерватории «Орион» были продолжены. После выполнения необходимых маневров по общей ориентации станции был осуществлен захват визирной системой одной из звезд в созвездии Змееносец. На. следующем витке был выполнен более сложный эксперимент: одновременно работали два звездных телескопа обсерватории, один из которых находился на наружной части корпуса станции, другой — внутри нее. Оба телескопа были направлены на одну и ту же звезду Альфа Лиры. Одновременная работа двух телескопов имела целью получение спектрограмм ультрафиолетового излучения звезды в двух различных диапазонах длин волн. Эксперимент по совместной работе двух телескопов прошел успешно.
Трудно в кратком обзоре даже просто упомянуть о всех экспериментах, которые были включены в научно-техническую программу полета станции «Салют» и выполнены ее экипажем. Отметим, что космонавты провели испытания широкоугольного визира — нового прибора для точной ориентации по Солнцу в планетам. Они неоднократно проводили навигационные измерения, в частности, с помощью бортовой ЭВМ определяли параметры орбиты станции.
Экипаж проводил эксперименты по измерению уровня и тканевых доз радиации, что важно для разработки эффективной системы дозиметрического контроля, вел наблюдения за микрометеороидной обстановкой в космическом пространстве.
Были выполнены эксперименты по изучению влияния космической среды на оптические поверхности иллюминаторов, имеющих различные химические покрытия, и на свойства специальных оптических образцов, исследуемых с целью разработки заатмосферных астрономических приборов. Была осуществлена проверка точностных характеристик новой аппаратуры ионной ориентации с включением ее в автоматический контур управления движением.
С помощью многофункциональной аппаратуры «Эра» исследовалось явление высокочастотного резонанса на передающих радиоантеннах, измерялись параметры ионосферы, изучалось пространственное распределение заряженных частиц вблизи станции, определялся потенциал ее корпуса, исследовались также другие процессы и явления, сопутствующие движению станции в разреженной низкотемпературной плазме.
Полет пилотируемой орбитальной станции «Салют» знаменует начало нового этапа в космонавтике — этапа не только исследования, но и освоения космического пространства, «обживания» космоса человеком в длительных полетах, создания на околоземных орбитах лабораторий, предназначенных для выполнения широких комплексных программ экспериментов в интересах науки, техники и народного хозяйства.
В ходе самого длительного в истории человечества космического полета экипаж орбитальной научной станции «Салют» полностью выполнил программу научно-технических экспериментов. 29 июня 1971 г. космонавты перенесли материалы научных исследований и бортжурналы в транспортный корабль «Союз-11» и заняли свои рабочие места в спускаемом аппарате корабля; в 21 ч 28 мин по московскому времени того же дня корабль «Союз-11» и орбитальная станция «Салют» расстыковались и продолжили дальнейший полет раздельно.
Для осуществления спуска на Землю 30 июня в 1 ч 35 мин была включена тормозная двигательная установка корабля «Союз-11», проработавшая расчетное время, Полет спускаемого аппарата завершился его плавным приземлением в заданном районе, но примерно за 30 мин до посадки внезапно произошла быстрая разгерметизация спускаемого аппарата, приведшая к гибели трех отважных советских космонавтов.
Герой Советского Союза Георгий Тимофеевич Добровольский, дважды Герой Советского Союза Владислав Николаевич Волков и Герой Советского Союза Виктор Иванович Пацаев посвятили свои жизни делу исследования космоса во имя науки, во имя будущего. Их полет внес неоценимый вклад в развитие космонавтики и использование долговременных пилотируемых орбитальных станций, открыл дорогу новым свершениям. Беспримерный подвиг героев навсегда сохранится в памяти благодарного человечества.