Орбитальные станции "Алмаз" и "Салют" (ЦКБМ И ЦКБЭМ)
Идея пилотируемой космической станции, предложенная К.Э.Циолковским, начала находить свое воплощение в набросках аппаратов, предназначенных для длительного пребывания человека в космическом пространстве, сделанных С.П.Королевым еще до запуска первого ИСЗ, Впоследствии эти мысли вылились в исследования по теме "Союз". Королев предполагал в будущем реализовать эту идею, но большая загруженность другими работами не позволила ему сделать это.
В США работы по орбитальным станциям вскоре после их начала получили четкую военную ориентацию, Чтобы не отстать от Америки в этих вопросах, в Советском Союзе к середине 60-х годов проводились научноисследовательские работы по созданию пилотируемых станций. Кроме ОКБ-1, в котором предполагалось с помощью сборки на орбите создать станцию, в работу включилось ОКБ-52 под руководством В.Н.Челомея.
Начало работ над проектом орбитальной станции в ОКБ-52 можно отнести к 12 октября 1964 г., когда генеральный конструктор предложил сотрудникам предприятия заняться созданием посещаемой орбитальной пилотируемой станции (ОПС) со сменяемым экипажем из 2-3 человек и сроком существования год-два. Станция предназначалась для решения задач научного, народнохозяйственного и оборонного значения и выводилась на орбиту носителем УР500К. Эскизный проект ОПС, а точнее, ракетно-космической системы, получившей наименование "Алмаз" был принят в 1967 г, межведомственной комиссией из 70 известных ученых и руководителей КБ и НИИ промышленности и Министерства обороны.
"Алмаз" был задуман как космический наблюдательный пункт с комфортабельными условиями для экипажа и хорошим оснащением аппаратурой наблюдения, точной системой ее наведения, способный следить как за лесными пожарами и загрязнением морей и рек, так и за перемещениями военных сил.
Для доставки на станцию экипажа и запасов разрабатывался свой транспортный корабль снабжения (ТКС), рассчитанный на вывод той же ракетой УР500К, Вначале предполагалось снабдить и станцию и ТКС аналогичными возвращаемыми аппаратами (рис. 4), рассчитанными на спуск экипажа с орбиты, но вскоре от этой идеи отказались. ВА остался только на транспортном корабле.
Рис. 4 Первоначальный проект системы "Алмаз": 1 и 7 - возвращаемые аппараты; 2 и 4 - солнечные батареи; 3 - функционально-грузовой блок ТКС; 5 - станция "Алмаз"; 6 - радиолокатор бокового обзора
Станция "Алмаз" была приспособлена для длительной работы экипажа из трех человек. Конструктивно гермоотсек ОПС разделялся на две зоны, которые можно условно назвать зоной большого и зоной малого диаметров. Зона малого диаметра располагалась в передней части станции и закрывалась при выведении коническим головным обтекателем. Далее шла зона большого диаметра. Стыковка транспортных КК должна была осуществляться с задней торцевой части ОПС, где находилась сферическая шлюзовая камера (ШК), соединявшаяся с гермоотсеком большим переходным люком, В задней части ШК размещался пассивный стыковочный узел, в верхней — люк для выхода в открытый космос, в нижней - люк в камеру, из которой можно было спускать на Землю капсулы с материалами исследований. Капсула имела свою пороховую ДУ, парашютную систему, сбрасываемый теплозащитный экран и спускаемый отсек с маяком. Стабилизация ее перед включением ДУ осуществлялась закруткой после необходимой ориентации перед выпуском со станции. Вокруг ШК размещались агрегаты двигательных установок ОПС, развертываемые антенны и две большие панели солнечных батарей. Хвостовая часть станции с ШК закрывалась конусообразным щитом из экранно-вакуумной теплоизоляции.
В передней части гермоотсека в зоне малого диаметра размещался бытовой отсек экипажа со спальными местами, столиком для приема пищи, креслом для отдыха и иллюминаторами для обзора.
За бытовым - рабочий отсек с пультом управления, рабочим местом, оптическим визиром, позволяющим останавливать бег земной поверхности и наблюдать отдельные детали, панорамно-обзорное устройство для широкого обзора Земли, перископическое устройство для осмотра окружающего космического пространства. Задняя часть гермоотсека была занята аппаратурой наблюдения и системой управления.
Большой оптический телескоп для наблюдения Земли занимал место позади рабочего отсека от пола до потолка ОПС. Предполагалось, отсняв участки суши или моря, проявить фотопленку прямо на станции, просмотреть ее и наиболее интересные кадры передать по телевизионному каналу Остальную пленку можно было спустить на Землю в капсуле.
Учитывая, что в период проектирования ОПС "Алмаз" в США велись работы над различного рода космическими инспекторами-перехватчиками спутников, на станции были приняты меры для защиты от подобных перехватчиков и буксировщиков: ОПС оснащалась авиационной скорострельной пушкой конструкции А.Э.Нудельмана. Ее можно было навести в нужную точку через прицел, поворачивая станцию. Нападать на кого-либо "Алмаз", конечно, не мог - это было лишь средство самозащиты.
Работы по ракетно-космической системе "Алмаз" распределялись так: проект в целом, сама станция и ВА корабля ТКС разрабатывались в головной организации В.Н.Челомея - Центральном конструкторском бюро "Машиностроение" (ЦКБМ), ТКС (его функциональногрузовой блок) - в филиале № 1 ЦКБМ. Там же создавалась ракета УР500К. Станция, корабль и носитель должны были изготавливаться на машиностроительном заводе им. Хруничева.
На первом этапе создания системы "Алмаз" экипажи на ОПС должны были доставляться КК "Союз". В этом вопросе было налажено взаимодействие между ЦКБМ и ОКБ С.П.Королева (ЦКБЭМ).
Перед создателями комплекса "Алмаз" со стороны заказчика были поставлены очень сложные задачи по характеристикам аппаратуры, надежности и длительности ее функционирования. И если к концу 1969 г. график работ по созданию корпусов ОПС и некоторых служебных систем соблюдался четко, то работы над приборным составом станции затянулись.
К 1970 г. были созданы корпуса восьми стендовых и двух летных блоков ОПС и велась наземная отработка систем станции. Был определен состав экипажей для полетов на станцию, тренировки которых велись в Центре подготовки космонавтов.
Однако по определенным причинам под нажимом руководства министерства общего машиностроения изготовленные корпуса, оснастка, часть аппаратуры и документация были переданы в ЦКБЭМ, где на основе ОПС "Алмаз" с применением систем КК "Союз" в кооперации с филиалом № #t 1 ЦКБМ менее чем за год была создана долговременная орбитальная станция (ДОС) - "Изделие 17К".
ДОС отличалась от ОПС переходным отсеком в передней части зоны малого диаметра, к которому производилась стыковка КК "Союз". В хвостовой части станции был установлен модифицированный ПАО корабля "Союз", Энергопитание станции предполагалось осуществлять с помощью четырех небольших солнечных батарей, также взяты" с КК "Союз" и смонтированных попарно в районе зоны малого диаметра и ПАО. В приборном отношении ДОС также имела очень мало общего с ОПС "Алмаз": последняя была гораздо более насыщена аппаратурой.
В связи с ускорением работ по ДОС для полетов к станции в ЦКБЭМ была спешно разработана транспортная модификация корабля "Союз", имеющая стыковочный агрегат новой конструкции.
ДОС-1 была запущена 19 апреля 1971 г. под названием "Салют". Для доставки экипажа на станцию 23 апреля 1971 г. стартовал КК "Союз-10", однако его экипаж (В.А.Шаталов, А.С.Елисеев и Н.Н.Рукавишников), состыковавшись со станцией, перейти в нее не смог из-за дефекта в узле стыковки. Второй экипаж стартовал 6 июня 1971 г. на корабле "Союз-11". На этот раз космонавты Г.Т.Добровольский, В.Н.Волков и В.И.Пацаев перешли в станцию "Салют". После 24- суточной работы на станции экипаж корабля "Союз-11" при возвращении на Землю из-за разгерметизации СА трагически погиб...
С учетом работы первой станции "Салют" была подготовлена ДОС-2, попытка запуска которой 29 июля 1972 г. была неудачной из-за аварии носителя на участке работы второй ступени.
Тем временем в ЦКБМ и на заводе им. Хруничева шла работа над первой ОПС "Алмаз". Наземная отработка станции при комплексном испытании всех систем была завершена к 1973 г.
После трехмесячной подготовки к старту первая станция "Алмаз" 3 апреля 1973 г. была запущена на орбиту и получила наименование "Салют-2". При выполнении автономного полета, в котором были проверены все системы станции, на 13-е сутки полета произошла разгерметизация ее корпуса с постепенным отказом всех систем. После анализа телеметрической информации наиболее вероятной причиной аварии была признана неисправность, возникшая в ДУ и приведшая к возникновению пробоины в корпусе ОПС. Станция "Салют-2" постепенно сошла с орбиты и упала в океан.
В это время на заводе им. Хруничева велось строительство "ДОС-3", которая имела некоторые отличия от станций "ДОС-1 и -2". В частности, предполагалось использовать на станции три большие поворачивающиеся солнечные батареи, предназначенные для ТКС, что более чем вдвое увеличивало мощность систем электропитания и избавляло от необходимости поддерживать ориентацию станции на Солнце. Станция имела отличия и в приборно-агрегатном составе. После выведения на орбиту 5 ноября 1973 г. в системе ориентации и управления движением ДОС произошли сбои по ионным датчикам, приведшие к выработке всего топлива двигателями ориентации. Станция, получившая обозначение "Космос-637", некоторое время совершала пассивный полет. После выдачи команды на подъем орбиты ДОС из-за неправильной ориентации вошла в атмосферу и прекратила свое существование.
Работа над ОПС "Алмаз" продолжалась. После подробного анализа работоспособности систем при полете станции "Салют-2" 25 июня 1974 г. на орбиту под названием "Салют-3" выведена ОПС "Алмаз-2", в конструкцию которой были введены меры по повышению ее надежности. Автономный полет станции протекал успешно. 3 июля 1974 г. летчики-космонавты П.Р.Попович и Ю.П.Артюхин на корабле "Союз-14" благополучно состыковались со станцией и перешли в нее. Станция (рис. 5) начала работать в пилотируемом режиме.
Рис. 5 Станция "Салют-3" (ОПС-2 "Алмаз"): 1 - корабль "Союз-14"; 2 - станция "Алмаз"
После успешного выполнения программы полета 19 июля 1974 г. экипаж на корабле "Союз-14" возвратился на Землю. СА приземлился в районе Джезказгана.
26 августа 1974 г. к ОПС стартовал корабль "Союз-15" с экипажем в составе Г.В.Сарафанова и Л.С.Демина, однако из-за неисправности в системе сближения стыковка со станцией не удалась. 28 августа СА корабля приземлился в районе Целинограда. Других КК "Союз" для продолжения работ с ОПС выделено не было.
Станция "Салют-3", полностью выполнив автономный полет по основной и дополнительной программам, 24 января 1975 г. по командам с Земли была спущена с орбиты и затоплена в Тихом океане.
Запуск ДОС-4 под обозначением "Салют-4" был произведен 26 декабря 1974 г. Необходимо отметить, что если мощности завода позволяли вести изготовление параллельно двух типов станций -"Алмаз" и ДОС, то управлять одновременно двумя пилотируемыми станциями в космосе командно-измерительный комплекс в то время был не в состоянии. Управление даже одной станцией требовало круглосуточной напряженной работы всех наземных пунктов, особенно в периоды пилотируемых полетов. Поэтому запуски станций "Салют" производились в определенной очередности. На станцию "Салют-4" были осуществлены две экспедиции космонавтов на кораблях "Союз-17" (старт 11 января 1975 г., экипаж А.А.Губарев, Г.М.Гречко, посадка 9 февраля 1975 г.) и "Союз-18" (старт 24 мая 1975 г., экипаж П.И.Климук и В.И.Севастьянов, посадка 26 июля 1975 г.). 5 апреля 1975 г. к станции был запущен экипаж в составе В.Г.Лазарева и О.Г.Макарова, однако из-за неисправности при сбросе хвостового отсека третьей ступени РН корабль "Союз" на орбиту не вышел. Космонавты совершили в СА полет по баллистической траектории и приземлились через 21,5 мин после старта.
С целью проведения ресурсных испытаний агрегатов и систем в совместном длительном полете на станцию "Салют-4" 17 ноября 1975 г. был запущен беспилотный КК "Союз-20". ДОС "Салют-4" прекратила существование 3 февраля 1977 г. Запуск ОПС "Алмаз-3" ("Салют-5" состоялся 22 июня 1976 г., 7 июля 1976 г, на борту корабля "Союз-21" на станцию был доставлен экипаж в составе Б.В.Волынова и В.М.Жолобова. Работа экипажа должна была проходить в течение примерно двух месяцев, однако из-за резкого ухудшения самочувствия В.М.Жолобова полет был прерван 24 августа 1976 г. После проведения анализа работы космонавтов объединенная медицинская комиссия пришла к заключению, что наблюдавшийся в полете синдром явился результатом перегрузки экипажа, эмоционального напряжения. Отмечалось хроническое недосыпание космонавтов, нарушение режима физтренировок, недостаточная психологическая поддержка с Земли.
Для доказательства пригодности станции "Салют-5" к дальнейшей эксплуатации 14 октября 1976 г. к ней был направлен экипаж в составе В.Д.Зудова и В.И.Рождественского на корабле "Союз-23". Однако стыковка КК с ОПС не удалась из-за неисправности в антенне головки самонаведения системы сближения КК. 7 февраля 1977 г. стартом КК "Союз-24" с экипажем в составе В.В.Горбатко и Ю.Н.Глазкова была наконец подтверждена возможность дальнейшей работы с ОПС. После выполнения программы полета 25 февраля 1977 г. экипаж вернулся на Землю.
Станция "Салют-5" завершила свой полет 8 августа 1977 г., когда после выдачи тормозного импульса вошла в плотные слои атмосферы над заданным районом Тихого океана.
Уже на начальном этапе работ на станциях первого поколения стало ясно, что их возможности ограничены запасами расходуемых компонентов. Одновременно в двух ОКБ, возглавляемых В.П.Мишиным и В.Н.Челомеем, появилась идея создания станции с двумя стыковочными узлами и возможностью дозаправки ДУ топливом в полете. Эта идея была реализована на станциях второго поколения (Салют-6 и -7" (рис. 6), созданных в филиале № 1 ЦКБМ, преобразованном в самостоятельное КБ "Салют".
Рис. 6 Станция "Салют-7": 1 - корабль "Союз"; 2 - станция "Салют-7"; 3 - солнечные батареи увеличенной площади; 4 - ТКС "Космос-1443"
ЦКБМ приготовило к запуску ОПС-4 "Алмаз-4"*, оснащенную значительно более совершенным комплектом аппаратуры, имеющую увеличенное время существования и улучшенные характеристики. Однако затяжка программы "Алмаз" и последующее ее закрытие не позволили реализовать возможности нового аппарата.
В.Н.Челомей вышел с предложением о разработке тяжелой усовершенствованной ОПС с двумя стыковочными агрегатами. Наиболее важной отличительной чертой этого проекта было то, что экипаж из 4-5 человек должен был выводиться совместно с ОПС в возвращаемом аппарате больших размеров, установленном в передней части станции. Дальнейшая работа ОПС должна была обеспечиваться запусками ТКС, которые могли причаливать к двум стыковочным агрегатам станции. Для запуска такой ОПС предполагалось разработать специальную РН грузоподъемностью свыше 35 т. Однако средств для финансирования проекта нового носителя и ОПС не нашлось, и работы по пилотируемым станциям "Алмаз" к 1978 г. были закрыты. В СССР продолжалась только одна программа создания пилотируемых станций, в которой участвовало НПО "Энергия", преобразованное из ЦКБЭМ, и КБ "Салют", которыми была создана орбитальная станция третьего поколения "Мир", выведенная на орбиту 20 февраля 1986 г.
Несмотря на закрытие работ по пилотируемой тематике, ЦКБМ продолжало разработку ОПС "Алмаз", на этот раз в беспилотном варианте. За счет отказа от систем, связанных с пребыванием на станции космонавтов, на станции удалось разместить большой комплекс аппаратуры для дистанционного исследования Земли, в том числе уникальный радиолокатор бокового обзора с высоким разрешением. Подготовленная к старту в 1981 г. автоматическая станция "Алмаз" пролежала в одном из цехов монтажно-испытательного корпуса космодрома Байконур до 1985 г. После многолетних задержек, не связанных с работами по ОПС, была предпринята попытка запуска этой станции, оказавшаяся неудачной из-за отказа системы управления РН "Протон".
18 июля 1987 г. состоялся удачный запуск автоматического варианта ОПС "Алмаз", который получил обозначение "Космос-1870". Высококачественные радиолокационные изображения земной поверхности, полученные со спутника, были использованы в интересах обороны и народного хозяйства СССР. И, наконец, 31 марта 1991 г. модифицированный автоматический вариант ОПС разработки ЦКБМ со значительно улучшенными характеристиками бортовой аппаратуры был выведен на орбиту под своим настоящим именем "Алмаз-1" (рис. 7).
Рис. 7 Автоматическая станция "Алмаз-1": 1 - антенны сброса информации на Землю; 2 - дополнительный бак с топливом для ДУ; 3 - модифицированный вариант ОПС "Алмаз"; 4 - солнечные батареи; 5 - радиолокатор бокового обзора; 6 - антенна сброса информации через спутник-ретранслятор
*В случае успешного запуска в 1979-1980 гг. эта станция получила бы наименование "Салют-7" или "Салют-8". Она имела два стыковочных агрегата - один для приема ТКС, а другой для кораблей "Союз"
