404

Сторінку не знайдено

Chas.News not found
Їдьмо далі. Як еволюціонували космічні кораблі протягом 60 років

Відтоді, як герої Жюля Верна вирушили на Місяць в гарматному снаряді, космічні подорожі не давали спокою численним фантастам. Авторська фантазія народжувала дедалі хитромудріші кораблі для міжпланетних перельотів: від класичного «Тисячолітнього сокола» («Зоряні війни») до сучаснішого «Сереніті» (серіал «Світлячок»).

Але 60 років тому реальність відняла у фантастики монополію на позаземні польоти. З того часу космічні кораблі вже не є лише плодом уяви. Вони навіть встигли пройти еволюційний шлях, набути більш сучасних технологій і дизайну. А оскільки сьогодні (завтра) світ відзначить 60-річчя польоту Юрія Гагаріна в космос, саме час згадати, які пілотовані кораблі перетинали кордон космічного простору і як змінилися машини, що підняли нас до зірок.

«Восток»

1957-й вважається роком, коли почалася космічна ера в історії людства. Саме тоді Радянський Союз запустив на орбіту перший штучний супутник Землі. Тоді ж СРСР почав виношувати більш грандіозні плани. Навесні 1957-го в тому ж конструкторському бюро, що спроєктувало «Супутник-1», з'явився відділ, перед яким стояло завдання створити пілотований космічний корабель. Через 4 роки досліджень, розробок і випробувань на світ з'явився «Восток».

Перший в історії космічний корабель мав у довжину (або в висоту — залежить від того, де він перебував, на Землі чи на орбіті) 4,4 метра, тобто був коротший за сучасний автомобіль на кшталт Mercedes S-Class. Він складався з приладового відсіку і спускного апарату. У першому розміщувались прилади та датчики, що забезпечували орбітальний політ, апаратура зв'язку, а також гальмівна рухова установка, необхідна для спуску апарату на планету.

«Восток» — корабель, що доправив першу людину у космос

Другий призначався для космонавтів, хоча на етапі випробувань в ньому літали тварини (Білка, Стрілка та інші менш відомі собаки) і манекени, всередину яких ховали мишей і морських свинок — таким чином вчені досліджували вплив радіаційного випромінювання на живі організми.

У спускному апараті могла розміститися лише одна людина, і навіть для неї місця було небагато. Вона мала у розпорядженні 1,6 кубічних метра простору — у Toyota Land Cruiser Prado об’єм багажного відділення більше. Космонавт сидів у кріслі-катапульті, яке вистрілювало на етапі посадки. Тобто людина поверталася на Землю окремо від спускного апарата.

Зате, не дивлячись на тісноту кабіни «Востока», інженери знайшли в ній місце для контейнера з їжею, якої б вистачило на десять днів. Такий щедрий запас вони передбачили на випадок, якби у космічного корабля відмовила гальмівна рухова установка, і спускатися на поверхню довелося би без її участі.

Втім, політ Юрія Гагаріна, що відбувся 12 квітня 1961 року, тривав не так довго. Дорога туди і назад у першої людини в космосі відняла лише 108 хвилин. Надалі «Востоки» літали в космос ще п’ять разів, але не довше, ніж на п’ять діб. Потім цей космічний корабель поступився місцем іншій моделі.

Mercury

Однак перенесемося подумки на іншу півкулю і в 1959-й рік. Космічні перегони тільки почалися, і США поки в них програють. Зовсім молоде NASA готує перше покоління астронавтів, що складається з семи чоловік, і паралельно укладає договір з компанією McDonnell Aircraft на створення космічного корабля Mercury.

Через два роки у агентства з’явився готовий продукт. Mercury мав форму усіченого конуса з циліндричною приставкою. У довжину він налічував два метри, але до нього також кріпилася майже 6-метрова вежа системи аварійного порятунку з власним двигуном на верхівці. Цей елемент дозволяв відвести космічний корабель від ракети-носія на безпечну відстань, якби стався якийсь збій.

Як і у випадку з «Востоком», в кабіні Mercury могла розміститись лише одна людина. Вона розташовувалась у кріслі і під час запуску знаходилась в горизонтальному положенні, розвертаючись вертикально вже у космосі. Кабіна була заповнена киснем без домішок інших газів. Крім того, астронавт мав запас кисню у скафандрі, який також був оснащений датчиками для вимірювання серцевого ритму і ректальним термометром. Від цієї незручної деталі інженери NASA позбулися лише в останній місії Mercury, замінивши її оральним термометром.

У кожного корабля Mercury було власне ім’я, але всі мали у назві цифру «7»  — на честь сімох перших астронавтів NASA

Сам корабель теж встиг зазнати змін за час використання. Спочатку астронавти мали в розпорядженні лише два круглих ілюмінатора діаметром по 15 см. Але наполягли на тому, що для керування кораблем їм потрібні більші вікна. Тож круглі ілюмінатори розробники замінили більшими трапецієподібними.

Незважаючи на те, що Mercury був готовий практично в той же час, що і «Восток», США все ж поступилися СРСР у відправці людини в космос. Астронавт NASA Алан Шепард попрямував туди 5 травня 1961-го, за три тижні після Гагаріна. На відміну від радянського космонавта, він не зробив оберт навколо планети і повернувся на Землю протягом 15 хвилин.

Слідом за Шепардом на Mercury літали ще п’ять астронавтів. Після цього корабель замінили сучаснішим апаратом.

«Восход» і Gemini

Після того, як СРСР і США на практиці переконалися, що людина може літати в космос, настав час для більш амбітних завдань. Обидві наддержави захотіли розширити місткість своїх космічних кораблів, аби відправляти в них більше однієї людини. Так на світ з'явилися «Восход» і Gemini. Ці апарати стали свого роду проміжною ланкою на шляху до створення легендарних «Союзу» і Apollo. Але, незважаючи на спільні цілі, підхід до реалізації проєктів у конкурентів був різним.

Космічний фейл. Гучні провали та їхня ціна

В основі нового космічного корабля СРСР лежав його попередник «Восток». Моделі мали однакові габарити і дизайн, але, як ми пам'ятаємо, новинка мусила прийняти більше членів екіпажу. Простір звільнили, відмовившись від крісла-катапульти, на якому космонавти раніше поверталися на Землю. Замість цього у «Восходе» встановили систему м'якої посадки, щоб екіпаж приземлявся на борту корабля.

На цьому оптимізація простору не закінчилася. Перша місія «Восхода» була розрахована на трьох осіб. Аби розмістити їх в тісній кабіні, довелося відмовитися і від скафандрів. Тож у разі розгерметизації на орбіті космонавтів ніщо не рятувало від загибелі, а відсутність катапульти ставила їхнє життя під загрозу при зльоті та посадці.

Однак місія пройшла без проблем, і в другий політ з екіпажем на борту «Восход» попрямував у двомісній конфігурації, а на космонавтах були скафандри. Крім кількості посадочних місць, ця модель корабля відрізнялася від попередньої ще однією важливою особливістю. Вона оснащувалася надувною шлюзовою камерою, призначеною для виходу космонавта у відкритий космос. 12 березня 1965-го року цією можливістю скористався Олексій Леонов. Перша людина, яка побувала у відкритому космосі, провела там 12 хвилин і повернулася. Більше люди на «Восходах» не літали.

NASA, на відміну від суперників з Союзу, з самого початку планувало робити свої кораблі двомісними. Проект і назву отримав відповідну — Gemini, що в перекладі з латини означає «близнюки». При цьому американці зробили новий корабель крупнішим, хоч зовні він і був схожий на свого попередника Mercury. Від аварійної вежі цього разу відмовилися, поклавшись на крісла-катапульти.

Корабель складався зі спускного апарата, в якому, крім кабіни екіпажу, розміщувалися посадочні парашути, і приладово-апаратного відсіку з гальмівною установкою для повернення на Землю і обладнанням для орбітального польоту.

Однак найвизначнішою деталлю Gemini став бортовий комп'ютер, розроблений компанією IBM. Він допомагав астронавтам з навігацією і здійсненням маневрів на орбіті. До того космічні кораблі не оснащувалися такою технікою, а всі обчислення, пов'язані з польотами, проводилися на Землі.

Gemini допоміг NASA здобути досвід, який знадобився під час місячної програми «Аполлон»

Астронавти NASA літали на Gemini 10 разів у 1965-му і 1966-му роках. За цей час вони встигли вийти в космос, відпрацювати стикування апаратів на орбіті, оцінити вплив тривалих польотів на людину. Все це згодом стало в нагоді американському агентству для здійснення історичної місії — висадки на Місяць. Але для цього NASA знадобився не тільки досвід, але і новий космічний корабель.

Apollo

Доставка людини на поверхню іншого небесного тіла і його повернення додому було завданням, з яким ніхто не стикався ані до, ані після програми «Аполлон». Тож і корабель, створений для цієї місії, виділявся на тлі інших апаратів, що використовувалися лише для підкорення орбіти.

Apollo складався з трьох основних модулів: командного, сервісного і місячного. На етапі запуску він також оснащувався аварійною вежею і адаптером місячного модуля. По суті, це був захисний контейнер, в якому той зберігався до виходу в космос. Там контейнер розкривався, місячний модуль стикувався з командним і сервісним, після чого це тріо продовжувало шлях до супутника нашої планети.

Серцем «Аполлонів» був командний модуль — єдина частина корабля, яка виживала  наприкінці чергової місії. Лише уявіть, загальна висота «Аполлона» і ракети-носія «Сатурн-5», що запускала його в космос, становила 110 метрів — цього достатньо, аби прирівняти конструкцію до хмарочосу. Однак в кінці залишався лише 3,2-метровий модуль.

Командний і сервісний модуль Apollo

За формою він нагадував своїх попередників — Gemini і Mercury — проте був більшим. У модулі вистачало місця на трьох астронавтів, яким доводилося тут їсти, пити, спати і справляти нужду під час місій, які тривали близько тижня. З огляду на все це про комфорт не йшлося.

До початку польотів Apollo NASA вже встигло відпрацювати проблему з харчуванням і іншими природними потребами астронавтів під час тривалих польотів Gemini. Але модуль все ж таки був тісною кімнаткою без місця для санвузла. Під час польоту «Apollo-16» астронавт Кен Маттінглі жартома розповідав своїм колегам, яким випробуванням для нього було справити всі свої нужди, після чого одразу ж з'їсти обід.

«Я хотів стати першою людиною на Марсі, але це переконало мене: якщо ми полетимо туди на Apollo, то я пас»,  ділився він досвідом.

Але досить про побут астронавтів. Якщо командний модуль був серцем корабля, то сервісний був усім іншим. Він забезпечував астронавтів водою, киснем і електрикою. Він також оснащувався двигуном, що виводив космічні кораблі на орбіту Місяця і відправляв їх назад на Землю. Перед входом в атмосферу по дорозі додому сервісний модуль відокремлювався від командного.

Ці частини корабля були потрібні, аби дістатися до Місяця і повернутися. Та після прибуття на супутник на перший план виходив місячний модуль. Він складався з двох ступенів: посадкового і злітного. Перший призначався для спуску на поверхню супутника, для чого оснащувався руховою установкою, що забезпечувала плавне примісячення. Під час трьох останніх місій «Аполлон» (15, 16 і 17) в ній також зберігалися місячні всюдиходи — двомісні електромобілі для їзди по супутнику.

Місячне сяйво. Чи справді світ розпочав нові космічні перегони і що стоїть на кону

У другому розташовувалася кабіна екіпажу. Звідси астронавти керували спуском на поверхню. Причому робили вони це стоячи — від крісел інженери NASA відмовилися заради економії ваги. По завершенні місії на Місяці астронавти поверталися на злітний ступінь і покидали супутник. На орбіті вони стикувалися з командним модулем і пересідали в нього. Злітний ступінь просто залишали напризволяще і з часом він гинув на поверхні Місяця.

На Apollo здійснили 11 пілотованих польотів. У липні 1969-го космічний корабель NASA доправив на Місяць Ніла Армстронга і Базза Олдріна. Після них побувати на супутнику нашої планети пощастило ще десятьом астронавтам. З того часу таке досягнення ніхто не повторював.

«Союз»

Chevrolet Suburban — головний старожил світового автопрому. Автомобілі з такою назвою випускаються аж з 1935-го року. Жодна модель не протрималася на конвеєрі довше. Корабель «Союз» — те саме, але в космічній індустрії. Перший пілотований політ він здійснив у 1967 році і з тих пір регулярно перетинає лінію Кармана.

Звичайно, сучасні «Союзы», які возять космонавтів і астронавтів на МКС, вже не ті, що в 60-х. Як мінімум, вони розраховані на екіпаж з трьох осіб, а не з двох, як їхні пращури. За десятиліття космічний корабель зазнав і інших оновлень обчислювальних, навігаційних, комунікаційних, енергетичних і інших ключових систем.

Не будемо втомлювати вас перерахуванням всіх нововведень, які пережив «Союз» за більш ніж піввікову історію служби. Розповімо лише про найцікавіше. У 90-х, коли космічні перегони, холодна війна і СРСР залишилися позаду, США і Росія співпрацювали у справі підкорення космосу. Космонавти літали на «шатлах», а астронавти гостювали на орбітальній станції «Мир».

Космічний корабель «Союз» зістикований з МКС

І тут з'ясувався важливий нюанс: у «Союзів» були вельми суворі вимоги до зросту пасажирів. Він мав бути не менше 1,63 м і не більше 1,8 м. Норман Тагард, перший астронавт, який побував на «Мире», підходив ідеально, тому проблему не помітили. А от його колеги, які мали летіти туди після нього, виявилися або занадто малими, або занадто високими. Прикре відкриття списали на труднощі комунікації, але російські інженери почали виправляти ситуацію  — змінювати компоновку приладів, проєктувати нові крісла і т. д.

Щоправда, роботу вони закінчили тільки у 2002 році, коли єдиними мешканцями «Мира» були тихоокеанські риби — станцію затопили в 2001-му. Але астронавти, які роками продовжували літати на «Союзах», навряд чи залишилися незадоволеними внесеними змінами. Тим паче, що майже 10 років альтернатив російським космічним кораблям не існувало.

Дещо в «Союзах» залишилося незмінним. Весь цей час космічні кораблі складалися з трьох основних частин: приладово-апаратного відсіку і спускного апарату, про які ми розповідали раніше, а також побутового відсіку, призначеного для досліджень, відпочинку і харчування екіпажу.

З огляду на те, що «Союз» довго перебував в експлуатації, він встиг зробити дуже багато пілотованих польотів. 143 рази він піднімав людей за межу космічного простору. Це більше, ніж у Space Shuttle, ще одного довгожителя індустрії, який здійснив 135 польотів.

Space Shuttle

Після завершення програми «Аполлон» у 1972 році і перемоги в космічних перегонах США взяли невелику перерву в пілотованих польотах на орбіту, але лише для того, щоб ефектно повернутися до них. У 1981 році службу в NASA розпочав Space Shuttle (англ. «космічний човник») — перший у світі багаторазовий космічний корабель, здатний не тільки доправляти на орбіту людей і вантажі, але і повертати їх на Землю.

«Я не нудьгував, але до гарних краєвидів звик». Астронавт NASA Лерой Чіао — про життя на МКС

«Шатл» вражав як своїми можливостями, так і дизайном. Зовні він був схожий на літак, але нагадаємо, що його попередники взагалі нагадували конструктор з циліндрів, сфер і конусів. Це ще не «Тисячолітній сокіл», але вже набагато ближче до того, про що мріяли фантасти.

А ще він був набагато більшим за своїх попередників. «Човник» налічував у довжину 37 метрів (більше 9-поверхового будинку), розмах його крила становив 23 метри. Він складався з трьох частин: відсіку для екіпажу, вантажного і рухового відсіків.

У першому знаходилася польотна палуба — мозок корабля. Тут могло розміститися до чотирьох астронавтів, які керували польотом Space Shuttle. Це було справжнє царство кнопок, рукояток і дисплеїв — в кабіні їх налічувалося понад 2000. Під польотною знаходилася середня палуба, також розрахована на чотирьох астронавтів. Тут екіпаж харчувався і відпочивав під час місій, які зазвичай тривали більше 10 днів. Крім того, в середній палубі розташовувався туалетСечоприйомники та індивідуальні пластикові пакети, на які скаржився Кен Маттінглі, залишилися в минулому, тож астронавти епохи Space Shuttle літали з більшим комфортом. І це було недешеве задоволення. Один туалет коштував $30 млн.

Вантажний відсік Space Shuttle

Останнім елементом пасажирської частини був шлюзовий відсік, через який астронавти виходили у відкритий космос. У «шатл» могло поміститися до восьми осіб, але з такою кількістю людей він літав лише раз.

Позаду відділення екіпажу знаходився вантажний відсік довжиною 18 метрів. Тут «шатли» перевозили супутники для виведення на орбіту і елементи міжнародної космічної станції, яка будувалася за допомогою цих колосальних машин. Крім того, тут розташовувалася 15-метрова роботизована «рука», за допомогою якої астронавти вивантажували і завантажували ці самі супутники і деталі МКС.

В задній частині фюзеляжу знаходилися двигуни Space Shuttle.

Слід зазначити, що все, про що йшлося вище, — «шатл» в розумінні широкої аудиторії. Насправді це був лише орбітальний ракетоплан — ключова частина системи, яку NASA охрестила Space Shuttle. До неї також входила пара твердопаливних ракетних двигунів і зовнішній паливний бак. Перші забезпечували політ «шатлів» на старті, другий допомагав їм дістатися орбіти. Паливний бак був єдиною частиною системи, яка не використовувалася повторно. Навіть прискорювачі, відпрацювавши своє, спускалися на землю, після чого їх знаходили і знову використовували. Сьогодні в такий саме спосіб повертає свої ракети-носії новозеландська компанія Rocket Lab.

Space Shuttle знаходився в експлуатації з 1981 по 2011 рік. Всього у NASA було 5 таких апаратів. Два з них — шатли Challenger і Columbia — потрапили в аварії, забравши життя 14 астронавтів. Після катастрофи Columbia влада США вирішила закрити програму.

Треба сказати, що у СРСР був аналогічний проєкт — космічний корабель «Буран». Однак він літав в космос лише один раз в 1988 році, та й то без екіпажу. Після цього програму закрили. Корабель довго зберігався в одному з корпусів космодрому «Байконур», поки на нього не завалився дах, знищивши унікальний апарат.

Shenzhou

Після запуску «Супутника-1» не тільки США захотіли повторити досягнення СРСР. Китайський лідер Мао Цзедун заявив, що його країна теж робитиме супутники. Цю обіцянку китайці виконали на початку 1970-х і поставили наступну мету: запустити в космос людину. Але тоді втілити задум не вийшло, і країна повернулася до нього лише в 90-х.

За допомогою в роботі над космічним кораблем Китай звернувся до Росії. У 1995-му він отримав доступ до технологій «Союзу» і взявся за створення власного апарату, поки російські фахівці тренували майбутніх тайконавтів.

Під час створення  Shenzhou китайські інженери опирались на радянський/російський «Союз»

Чотири роки потому на світ з'явився Shenzhou. Китайський космічний корабель був конструктивно схожий на «Союз» і теж складався з трьох відсіків (спускного, приладово-апаратного і побутового), та деякі зміни інженери КНР все ж внесли. По-перше, вони збільшили його (Shenzhou приблизно на 1,4 метра довший за «Союз»), дозволивши екіпажу з трьох тайконавтів літати з більшим комфортом. По-друге, вони оснастили побутовий відсік власними двигунами, аби він мав можливість автономного польоту після відділення спускного апарату.

Перший пілотований політ Shenzhou здійснив в 2003 році, зробивши Китай третьою країною в світі, що відправила людину в космос. Цю і дві наступні місії космічного корабля можна назвати пробними. Китайці експериментували з розширенням екіпажу і збільшенням тривалості польоту, а також відпрацьовували вихід у відкритий космос. Але в трьох інших Shenzhou вже використовувався як повноцінний транспорт. Космічний корабель доправляв тайконавтів на китайські орбітальні станції Tiangong-1 і Tiangong-2.

SpaceX Crew Dragon

Говорити про Ілона Маска можна що завгодно, але своє ім'я в історію підкорення космосу він уже вписав. Підприємець побудував перший в світі комерційний космічний корабель і тепер астронавти державного агентства NASA літають на ньому до МКС.

Crew Dragon складається з двох елементів: капсули і багажника. Перша призначена для екіпажу, який може налічувати до семи осіб. Дизайн інтер'єру виглядає по-футуристичному привабливим і одночасно стриманим. Ймовірно, тому що кабіна не переобтяжена обладнанням. Пам'ятаєте царство кнопок Space Shuttle? Забудьте. У Crew Dragon значну їх частину замінює три великих сенсорних дисплеї.

Що ж, це сучасне рішення. Так само, як і система автономного стикування. Так, на підльоті до МКС астронавти можуть не обтяжувати себе цим завданням. За допомогою численних датчиків, камер і лідара (лазерний далекомір) корабель сам направляє себе і контролює швидкість для стикування зі станцією.

Капсула оснащується системою аварійного порятунку, проте інженери SpaceX обійшлися без вежі, як їх колеги з NASA в минулому. Апарат оснащується вісьмома двигунами, здатними відвести її на безпечну відстань від ракети-носія в разі потреби.

Багажник, як можна здогадатися з назви, призначений для перевезення вантажів. Крім того, його поверхня обшита сонячними панелями, тож він забезпечує «Дракона» електрикою. При поверненні Crew Dragon на Землю цей відсік від'єднується від капсули і згорає в атмосфері. А відділення з екіпажем плавно, на чотирьох парашутах, приводнюється в Атлантичному океані.

Перший в світі комерційний космічний корабель Crew Dragon

Crew Dragon лише почав виконувати свою роль пілотованого космічного корабля. До теперішнього часу він возив людей у космос двічі: влітку і восени минулого року. На кінець квітня запланований ще один запуск, в ході якого він доправить на МКС європейського, японського та двох американських астронавтів.

За минулі 60 років космічні кораблі стали більшими, місткішими, комфортабельнішими і високотехнологічнішими. Але насправді еволюція цих апаратів лише почалася. Нові космічні кораблі вже на підході. Просто зараз Китай працює над заміною Shenzhou, в ангарах NASA чекає відправки на Місяць Orion, а SpaceX набиває ґулі на розробках Starship, який повинен доставити людину на Марс.

Тож попереду на нас чекає ще чимало приголомшливих розробок. 60 років тому ми «Поїхали!», і ця подорож ще дуже далека від завершення. Тож їдьмо далі!