С тех пор, как герои Жюля Верна отправились на Луну в пушечном снаряде, космические путешествия не давали покоя многочисленным фантастам. Авторская фантазия рождала все более хитроумные корабли для межпланетных перелетов: от классического «Тысячелетнего сокола» («Звездные войны») до более современного «Серенити» (сериал «Светлячок»).
Но 60 лет назад реальность отняла у фантастики монополию на внеземные полеты. С тех пор космические корабли уже не только плод воображения. Они даже успели пройти эволюционный путь, приобрести более современные технологии и дизайн. А поскольку сегодня (завтра) мир отметит 60-летие полета Юрия Гагарина в космос, самое время вспомнить, какие пилотируемые корабли пересекали границу космического пространства и как изменились, поднявшие нас к звездам, машины.
1957-й считается годом, когда началась космическая эра в истории человечества. Именно тогда Советский Союз запустил на орбиту первый искусственный спутник Земли. Тогда же СССР начал вынашивать более грандиозные планы. Весной 1957-го в том же конструкторском бюро, спроектировавшем «Спутник-1», появился отдел, перед которым стояла задача создать пилотируемый космический корабль. Через 4 года исследований, разработок и испытаний на свет появился «Восток».
Первый в истории космический корабль имел в длину (или в высоту — зависит от того, где он находился, на Земле или на орбите) 4,4 метра, то есть был короче современного автомобиля типа Mercedes S-Class. Он состоял из приборного отсека и спускного аппарата. В первом размещались приборы и датчики, которые обеспечивали орбитальный полет, аппаратуру связи, а также тормозную двигательную установку, необходимую для спуска аппарата на планету.
Второй предназначался для космонавтов, хотя на этапе испытаний в нем летали животные (Белка, Стрелка и другие менее известные собаки) и манекены, внутрь которых прятали мышей и морских свинок — таким образом, ученые исследовали влияние радиационного излучения на живые организмы.
В спускном аппарате мог разместиться только один человек, и даже для него места было немного. Он имел в своем распоряжении 1,6 кубических метра пространства — у Toyota Land Cruiser Prado объем багажного отделения больше. Космонавт сидел в кресле-катапульте, выстреливающем на этапе посадки. То есть, человек возвращался на Землю отдельно от спускного аппарата.
Зато, несмотря на тесноту кабины «Востока», инженеры нашли в ней место для контейнера с едой, которой хватило бы на десять дней. Такой щедрый запас они предусмотрели на случай, если бы у космического корабля отказала тормозная двигательная установка, и спускаться на поверхность пришлось бы без ее участия.
Впрочем, полет Юрия Гагарина, состоявшийся 12 апреля 1961 года, длился не так долго. Дорога туда и обратно у первого человека в космосе отняла всего 108 минут. В дальнейшем «Востоки» летали в космос еще пять раз, но не дольше, чем на пять суток. Затем этот космический корабль уступил место другой модели.
Но перенесемся мысленно на другое полушарие и в 1959-й год. Космические гонки только начались, и США пока в них проигрывают. Совсем молодое NASA готовит первое поколение астронавтов, состоящее из семи человек, и параллельно заключает договор с компанией McDonnell Aircraft на создание космического корабля Mercury.
Через два года у агентства появился готовый продукт. Mercury имел форму усеченного конуса с цилиндрической приставкой. В длину он насчитывал два метра, но к нему также прикреплялась почти 6-метровая башня системы аварийного спасения с собственным двигателем на верхушке. Этот элемент позволял отвести космический корабль от ракеты-носителя на безопасное расстояние, если бы случился какой-то сбой.
Как и в случае с «Востоком», в кабине Mercury мог разместиться только один человек. Он размещался в кресле и во время запуска находился в горизонтальном положении, разворачиваясь вертикально уже в космосе. Кабина была заполнена кислородом без примесей других газов. Кроме того, астронавт обладал запасом кислорода в скафандре, который также был оснащен датчиками для измерения сердечного ритма и ректальным термометром. От этой неудобной детали инженеры NASA избавились только в последней миссии Mercury, заменив ее оральным термометром.
Сам корабль тоже успел претерпеть изменения за время использования. Сначала астронавты располагали только двумя круглыми иллюминаторами диаметром по 15 см. Но настояли на том, что для управления кораблем им нужны большие окна. Поэтому круглые иллюминаторы разработчики заменили большими трапециевидными.
Несмотря на то, что Mercury был готов практически в то же время, что и «Восток», США все же уступили СССР в отправке человека в космос. Астронавт NASA Алан Шепард отправился туда 5 мая 1961-го, через три недели после Гагарина. В отличие от советского космонавта, он не совершил оборот вокруг планеты и вернулся на Землю в течение 15 минут.
Следом за Шепардом на Mercury летали еще пять астронавтов. После этого корабль заменили более современным аппаратом.
После того, как СССР и США на практике убедились, что человек может летать в космос, пришло время для более амбициозных задач. Обе сверхдержавы захотели расширить емкость своих космических кораблей, чтобы отправлять в них более одного человека. Так на свет появились «Восход» и Gemini. Эти аппараты стали своего рода промежуточным звеном на пути к созданию легендарных «Союза» и Apollo. Но, несмотря на общие цели, подход к реализации проектов у конкурентов был разным.
В основе нового космического корабля СССР лежал его предшественник «Восток». Модели имели одинаковые габариты и дизайн, но, как мы помним, новинка должна была принять больше членов экипажа. Пространство освободили, отказавшись от кресла-катапульты, на котором космонавты раньше возвращались на Землю. Вместо этого в «Восходе» была установлена система мягкой посадки, чтобы экипаж приземлялся на борту корабля.
На этом оптимизация пространства не закончилась. Первая миссия «Восхода» была рассчитана на троих человек. Чтобы разместить их в тесной кабине, пришлось отказаться и от скафандров. Поэтому в случае разгерметизации на орбите космонавтов ничто не спасало от гибели, а отсутствие катапульты ставило их жизнь под угрозу при взлете и посадке.
Однако миссия прошла без проблем, и во второй полет с экипажем на борту «Восход» направился в двухместной конфигурации, а на космонавтах были скафандры. Помимо количества посадочных мест эта модель корабля отличалась от предыдущей еще одной важной особенностью. Она оснащалась надувной шлюзовой камерой, предназначенной для выхода космонавта в открытый космос. 12 марта 1965 года этой возможностью воспользовался Алексей Леонов. Первый человек, побывавший в открытом космосе, провел там 12 минут и вернулся. Больше люди на «Восходах» не летали.
NASA, в отличие от соперников из Союза, изначально планировало делать свои корабли двухместными. Проект и название получил соответствующее — Gemini, что в переводе с латыни означает «близнецы». При этом американцы сделали новый корабль более крупным, хотя внешне он и походил на своего предшественника Mercury. От аварийной башни на этот раз отказались, полагаясь на кресла-катапульты.
Корабль состоял из спускного аппарата, в котором, кроме кабины экипажа, размещались посадочные парашюты и приборно-аппаратного отсека с тормозной установкой для возвращения на Землю и оборудованием для орбитального полета.
Однако важнейшей деталью Gemini стал бортовой компьютер, разработанный компанией IBM. Он помогал астронавтам с навигацией и совершением маневров на орбите. До этого космические корабли не оснащались такой техникой, а все вычисления, связанные с полетами, производились на Земле.
Астронавты NASA летали на Gemini 10 раз в 1965 и 1966 годах. За это время они успели выйти в космос, отработать стыковку аппаратов на орбите, оценить влияние длительных полетов на человека. Все это позже пригодилось американскому агентству для осуществления исторической миссии — высадки на Луну. Но для этого NASA потребовался не только опыт, но и новый космический корабль.
Доставка человека на поверхность другого небесного тела и его возвращение домой была задачей, с которой никто не сталкивался ни до, ни после программы «Аполлон». Поэтому корабль, созданный для этой миссии, выделялся на фоне других аппаратов, которые использовались только для покорения орбиты.
Apollo состоял из трех основных модулей: командного, сервисного и лунного. На этапе запуска он также оснащался аварийной башней и адаптером лунного модуля. По сути, это был защитный контейнер, в котором тот хранился до выхода в космос. Там контейнер раскрывался, лунный модуль стыковался с командным и сервисным, после чего это трио продолжало путь к спутнику нашей планеты.
Сердцем «Аполлонов» был командный модуль — единственная часть корабля, которая выживала в конце очередной миссии. Только представьте, общая высота «Аполлона» и ракеты-носителя «Сатурн-5», которая запускала его в космос составляла 110 метров — этого достаточно, чтобы приравнять конструкцию к небоскребу. Однако в конце оставался всего 3,2-метровый модуль.
По форме он напоминал своих предшественников — Gemini и Mercury — но был больше. В модуле хватало места на троих астронавтов, которым приходилось здесь есть, пить, спать и справлять нужду во время миссий, длившихся около недели. Учитывая все это, о комфорте речь не шла.
К началу полетов Apollo NASA уже успело проработать проблему с питанием и другими естественными потребностями астронавтов во время продолжительных полетов Gemini. Но модуль был тесной комнаткой без места для санузла. Во время полета Apollo-16 астронавт Кен Маттингли в шутку рассказывал своим коллегам, каким испытанием для него было справить все свои нужды, после чего сразу же съесть обед.
«Я хотел стать первым человеком на Марсе, но это убедило меня: если мы полетим туда на Apollo, то я пас», — делился он опытом.
Но достаточно о быте астронавтов. Если командный модуль был сердцем корабля, сервисный был всем остальным. Он снабжал астронавтов водой, кислородом и электричеством. Он также оснащался двигателем, выводящим космические корабли на орбиту Луны и отправлявшим их обратно на Землю. Перед входом в атмосферу по дороге домой сервисный модуль отделялся от командного.
Эти части корабля нужны были, чтобы добраться до Луны и вернуться. Но по прибытии на спутник на первый план выходил лунный модуль. Он состоял из двух ступеней: посадочной и взлетной. Первая предназначалась для спуска на поверхность спутника, для чего оснащалась двигательной установкой, которая обеспечивала плавное приземление на Луну. Во время трех последних миссий «Аполлон» (15, 16 и 17) в ней также хранились лунные вездеходы — двухместные электромобили для езды по спутнику.
Во втором размещалась кабина экипажа. Отсюда астронавты управляли спуском на поверхность. Причем делали они это стоя — от кресел инженеры NASA отказались ради экономии веса. После завершения миссии на Луне астронавты возвращались на взлетную степень и покидали спутник. На орбите они стыковались с командным модулем и пересаживались в него. Взлетную степень просто оставляли на произвол судьбы и со временем она погибала на поверхности Луны.
На Apollo совершили 11 пилотируемых полетов. В июле 1969-го космический корабль NASA доставил на Луну Нила Армстронга и Базза Олдрина. После них побывать на спутнике нашей планеты удалось еще десяти астронавтам. С тех пор такое достижение никто не повторял.
Chevrolet Suburban — главный старожил мирового автопрома. Автомобили с таким названием выпускаются с 1935-го года. Ни одна модель не продержалась на конвейере дольше. Корабль «Союз» — то же самое, но в космической индустрии. Первый пилотируемый полет он совершил в 1967 году и с тех пор регулярно пересекает линию Кармана.
Конечно, современные «Союзы», которые возят космонавтов и астронавтов на МКС, уже не те, что в 60-х. Как минимум они рассчитаны на экипаж из трех человек, а не из двух, как их предки. За десятилетие космический корабль испытал и другие обновления вычислительных, навигационных, коммуникационных, энергетических и других ключевых систем.
Не будем утомлять вас перечислением всех нововведений, которые пережил «Союз» за более чем полувековую историю службы. Расскажем только о самом интересном. В 90-х, когда космическая гонка, холодная война и СССР остались позади, США и Россия сотрудничали в деле покорения космоса. Космонавты летали на «шаттлах», а астронавты гостили на орбитальной станции «Мир».
И тут выяснился важный нюанс: у «Союзов» были очень строгие требования к росту пассажиров. Он должен быть не менее 1,63 м и не более 1,8 м. Норман Тагард, первый астронавт, побывавший на «Мире», подходил идеально, поэтому проблему не заметили. А вот его коллеги, которые должны были лететь туда после него, оказались либо слишком маленькими, либо слишком высокими. Досадное открытие списали на трудности коммуникации, но российские инженеры начали исправлять ситуацию — изменять компоновку приборов, проектировать новые кресла и т.д.
Правда, работу они закончили только в 2002 году, когда единственными жителями «Мира» были тихоокеанские рыбы — станцию затопили в 2001-м. Но астронавты, которые годами продолжали летать на «Союзах», вряд ли остались недовольными внесенными изменениями. Тем более, что почти 10 лет альтернатив российским космическим кораблям не существовало.
Кое-что в «Союзах» осталось неизменным. Все это время космические корабли состояли из трех основных частей: приборно-аппаратного отсека и спускного аппарата, о которых мы рассказывали ранее, а также бытового отсека, предназначенного для исследований, отдыха и питания экипажа.
Учитывая, что «Союз» долго находился в эксплуатации, он успел совершить очень много пилотируемых полетов. 143 раза он поднимал людей за пределы космического пространства. Это больше, чем у Space Shuttle, еще одного долгожителя индустрии, совершившего 135 полетов.
После завершения программы «Аполлон» в 1972 году и победы в космической гонке США взяли небольшой перерыв в пилотируемых полетах на орбиту, но лишь для того, чтобы эффектно вернуться к ним. В 1981 году службу в NASA начал Space Shuttle (англ. «космическая лодка») — первый в мире многоразовый космический корабль, способный не только доставлять на орбиту людей и грузы, но и возвращать их на Землю.
Шаттл поражал как своими возможностями, так и дизайном. Внешне он походил на самолет, но напомним, что его предшественники вообще напоминали конструктор из цилиндров, сфер и конусов. Это еще не «Тысячелетний сокол», но уже гораздо ближе к тому, о чем мечтали фантасты.
А еще он был намного больше своих предшественников. «Лодочка» насчитывала в длину 37 метров (больше 9-этажного дома), размах его крыла составлял 23 метра. Он состоял из трех частей: отсек для экипажа, грузового и двигательного отсеков.
В первом находилась полетная палуба — мозг корабля. Здесь могло разместиться до четырех астронавтов, которые управляли полетом Space Shuttle. Это было настоящее царство кнопок, рукояток и дисплеев — в кабине их насчитывалось более 2000. Под полетной находилась средняя палуба, также рассчитанная на четырех астронавтов. Здесь экипаж питался и отдыхал во время миссий, обычно длившихся более 10 дней. Кроме того, в средней палубе размещался туалет. Мочеприемники и индивидуальные пластиковые пакеты, на которые жаловался Кен Маттингли, остались в прошлом, поэтому астронавты эпохи Space Shuttle летали с большим комфортом. И это было недешевое удовольствие. Один туалет стоил $30 млн.
Последним элементом пассажирской части являлся шлюзовый отсек, через который астронавты выходили в открытый космос. В «шаттле» могло поместиться до восьми человек, но с таким количеством людей он летал только раз.
За отделением экипажа находился грузовой отсек длиной 18 метров. Здесь «шаттлы» перевозили спутники для вывода на орбиту и элементы международной космической станции, которая строилась с помощью этих колоссальных машин. Кроме того, здесь располагалась 15-метровая роботизированная «рука», с помощью которой астронавты выгружали и загружали эти же спутники и детали МКС.
В задней части фюзеляжа находились двигатели Space Shuttle.
Следует отметить, что все, о чем говорилось выше, — «шаттл» в понимании широкой аудитории. На самом деле, это был лишь орбитальный ракетоплан — ключевая часть системы, которую NASA окрестила Space Shuttle. В нее также входила пара твердотопливных ракетных двигателей и наружный топливный бак. Первые обеспечивали полет «шаттлов» на старте, вторые помогали им добраться до орбиты. Топливный бак был единственной частью системы, которая не использовалась повторно. Даже ускорители, отработав свое, спускались на землю, после чего их находили и снова использовали. Сегодня таким же образом возвращает свои ракеты-носители новозеландская компания Rocket Lab.
Space Shuttle находился в эксплуатации с 1981 по 2011 год. Всего у NASA было 5 таких аппаратов. Два из них — шаттлы Challenger и Columbia — попали в аварии, унеся жизни 14 астронавтов. После крушения Columbia власти США решили закрыть программу.
Следует сказать, что в СССР был аналогичный проект — космический корабль «Буран». Однако он летал в космос только один раз в 1988 году, и то без экипажа. После этого программу закрыли. Корабль долго хранился в одном из корпусов космодрома «Байконур», пока на него не рухнула крыша, уничтожив уникальный аппарат.
После запуска «Спутника-1» не только США захотели повторить достижения СССР. Китайский лидер Мао Цзэдун заявил, что его страна тоже будет делать спутники. Это обещание китайцы выполнили в начале 1970-х и поставили следующую цель: запустить в космос человека. Но тогда воплотить замысел не получилось, и страна вернулась к нему только в 90-е.
За помощью в работе над космическим кораблем Китай обратился к России. В 1995-м он получил доступ к технологиям «Союза» и приступил к созданию собственного аппарата, пока российские специалисты тренировали будущих тайконавтов.
Четыре года спустя на свет появился Shenzhou. Китайский космический корабль был конструктивно похож на «Союз» и состоял из трех отсеков (спускного, приборно-аппаратного и бытового), но некоторые изменения инженеры КНР все же внесли. Во-первых, они увеличили его (Shenzhou примерно на 1,4 метра длиннее «Союза»), позволив экипажу из трех тайконавтов летать с большим комфортом. Во-вторых, они оснастили бытовой отсек собственными двигателями, чтобы иметь возможность автономного полета после отделения спускного аппарата.
Первый пилотируемый полет Shenzhou совершил в 2003 году, сделав Китай третьей страной в мире, отправившей человека в космос. Эту и две следующие миссии космического корабля можно назвать пробными. Китайцы экспериментировали с расширением экипажа и увеличением продолжительности полета, а также отрабатывали выход в открытый космос. Но в трех других Shenzhou уже использовался как полноценный транспорт. Космический корабль доставлял тайконавтов на китайские орбитальные станции Tiangong-1 и Tiangong-2.
Говорить об Илоне Маске можно что угодно, но свое имя в истории покорения космоса он уже вписал. Предприниматель построил первый в мире коммерческий космический корабль, и теперь астронавты государственного агентства NASA летают на нем к МКС.
Crew Dragon состоит из двух элементов: капсулы и багажника. Первая предназначена для экипажа, который может насчитывать до семи человек. Дизайн интерьера выглядит по-футуристически привлекательным и одновременно сдержанным. Вероятно, потому что кабина не перегружена оборудованием. Помните царство кнопок Space Shuttle? Забудьте. В Crew Dragon значительную их часть заменяет три больших сенсорных дисплея.
Что ж, это современное решение. Так же, как и система автономной стыковки. Так, на подлете к МКС астронавты могут не утруждать себя этой задачей. При помощи бессчетных датчиков, камер и фаворита (лазерный дальномер) корабль сам направляет себя и контролирует скорость для стыковки со станцией.
Капсула оснащается системой аварийного спасения, однако инженеры SpaceX обошлись без башни, как и их коллеги из NASA в прошлом. Аппарат оснащается восемью двигателями, способными отвести ее на безопасное расстояние от ракеты-носителя в случае необходимости.
Багажник, как можно догадаться из названия, предназначен для перевозки грузов. Кроме того, его поверхность обшита солнечными панелями, поэтому он снабжает «Дракона» электричеством. При возвращении Crew Dragon на Землю этот отсек отсоединяется от капсулы и сгорает в атмосфере. А отделение с экипажем плавно на четырех парашютах приземляется в Атлантическом океане.
Crew Dragon только начал выполнять свою роль пилотируемого космического корабля. До настоящего времени он возил людей в космос дважды: летом и осенью прошлого года. К концу апреля запланирован еще один запуск, в ходе которого он доставит на МКС европейского, японского и двух американских астронавтов.
За прошедшие 60 лет космические корабли стали более крупными, вместительными, комфортабельными и высокотехнологичными. Но на самом деле эволюция этих аппаратов только началась. Новые космические корабли уже находятся на подходе. Просто сейчас Китай работает над заменой Shenzhou, в ангарах NASA ждет отправки на Луну Orion, а SpaceX набивает шишки на разработках Starship, который должен доставить человека на Марс.
Так что впереди нас ждет еще немало потрясающих разработок. 60 лет назад мы «Поехали!», и это путешествие еще очень далеко от завершения. Так что поедем дальше!
