22. Небесные лаборатории
Опыт долговременных спутников Земли подготовил дальнейший этап в освоении Космоса – создание орбитальных космических станций. Первые проекты таких станций появились в СССР и США в конце 50-х годов. Конструкторы предлагали различные варианты, но для практической их реализации промышленность и экономика в целом ещё не были готовы.
Но вот в апреле 1971 года в Советском Союзе на околоземную орбиту выводится долговременная орбитальная станция "Салют-1". Оказалось, что опередив нас в лунной гонке, американцы стали отставать в создании орбитальных систем. Этого допустить они не могли и приняли решение – в кратчайшие сроки создать и запустить свою обитаемую станцию.
Вернер фон Браун, «отец» американской космической программы, предложил идею «Wet Workshop» (Мокрая секция). Концепция предполагала переоборудование на орбите опустошённых баков последней ступени ракеты-носителя в жилые модули. Однако успешное использование ракеты-носителя Saturn V («Сатурн-5») привело к отказу от идеи «Мокрой секции». Ракета была достаточно мощной, чтоб вывести на орбиту уже собранную тяжёлую станцию. Это положило начало работам над станцией «Скайлэб» (Небесная лаборатория).
Станцию создали на основе корпуса верхней ступени ракеты «Сатурн-1Б».
Жилая и рабочая секции были покрыты теплоизоляцией, внутреннее пространство баков приспособлено для жизни и научных исследований. На корпусе устанавливалось шесть солнечных батарей и бортовая ЭВМ TC-1. Было два компьютера: основной и запасной, предназначенные для расчётов и контроля ориентации станции и солнечных батарей. Для ориентации станции в космосе использовались не только двигатели, но и гироскопы.
На «Скайлэб» установили много научных приборов, но при этом оставили большой внутренний объём, предоставляя экипажу достаточную свободу передвижений и комфортабельный быт: имелся душ, удобные туалеты. Астронавты пользовались быстро смываемым мылом и съедобной зубной пастой. На случай аварии была предусмотрена особая модификация командного модуля корабля «Аполлон»: он мог вместить и вернуть на Землю пять человек.
Запуск «Скайлэб» состоялся 14 мая 1973 года. В начале полета казалось, что все идет нормально, но после выведения станции на орбиту была обнаружена серьезная неисправность. Оказалось, что в течение первых 63 секунд полета скоростным напором воздуха оторвало часть защитного экрана и одну из двух панелей солнечных батарей. В результате электрическая мощность оказалась существенно меньше расчетной, что не позволяло нормально функционировать бортовым системам.
Для исправления ситуации было принято решение срочно доставить на станцию замену экрану – полотнище, натянутое на раздвигающиеся спицы, которое назвали «Зонт».
Этот зонтик был изготовлен и уже 25 мая отправился на станцию вместе с первой экспедицией (SL-2): экипаж «Аполлона» состоял из трех человек: командира Чарльза Конрада, пилота Пола Уайтца и пилота-врача Джозефа Кервина.
Начало экспедиции не прошло без неприятностей: только с 10-ой попытки удалось состыковать «Аполлон» и «Скайлэб». После этого был установлен «Зонт», и температура на станции начала снижаться. Следующим этапом стал ремонт солнечной батареи. Астронавты Конрад и Кервин совершили выход в открытый космос, что представляло большую опасность, потому что станция в месте работы не была оборудована поручнями. Конраду удалось извлечь застрявший обломок и панели солнечных батарей были раскрыты.
После ремонта астронавтам удалось выполнить практически все запланированные задачи: медицинские эксперименты, астрономические наблюдения, изучение Земли, наблюдение за другими космическими объектами. 19 июня Конрад и Уайтц совершили третий и последний выход в открытый космос, после которого экипаж SL-2 покинул «Скайлэб».
Запуск следующей экспедиции – SL-3 состоялся 28 июня. В экипаж «Скайлэб-3», как и в других полетах, входило три человека: командир Алан Бин, пилот Джек Лаусма и научный сотрудник Оуэн Гэрриотт. В ходе полёта экипаж обратил внимание на проблему с командным модулем – два из его двигателей ориентации: они пропускали топливо.
Осталось два исправных двигателя, космический корабль мог работать и на одном, но утечки представляли угрозу для других систем.
NASA сначала рассматривало вопрос о немедленном приземлении команды, но затем было установлено, что опасности для экипажа нет. Он смог полностью закончить свою 59-дневную миссию и благополучно возвратился на Землю 25 сентября, используя два действующих двигателя.
Полет «Скайлэб-4» (SL-4) запомнился первым в мире мятежом в космосе. Запуск произошёл 16 ноября 1973 года. Это был первый полет для Джеральда Карра, Уильяма Поуга и Эдварда Гибсона. Экспедиция предполагала очень напряжённый график. На шестой неделе работ, после неудавшихся «переговоров» с NASA о хотя бы маленькой разгрузке графика, астронавты 28 декабря 1973 года в качестве протеста на один день прекратили радиосвязь с Землёй. После работа была продолжена.
К этому времени в США уже активно работали над программой «Спейс Шаттл», а «Скайлэб» хотели сохранить до момента начала первых запусков по этой программе. После полёта ЭПАС "Союз-Аполлон" было предложение создать комплекс «Скайлэб-Салют», развивая станцию вместе с СССР.
Но окончательного решения о финансировании тех или иных вариантов принято не было. Да и новые шаттлы, о которых много говорили в СМИ США, «запаздывали».
Челноки ещё только разрабатывались и даже о первых полётах в те времена речь не шла.
Тем временем станция «Скайлэб» продолжила терять скорость и высоту. Этот процесс ускорился после того, как из-за высокой солнечной активности плотность верхних слоев атмосферы Земли возросла. Процесс схода с орбиты значительно ускорился, и станцию после многих раздумий и споров решили затопить.
Пример американской «Скайлэб» побудил советских руководителей и учёных ускорить создание своей "небесной лаборатории". Проект многоуровневой орбитальной станции «Мир» разрабатывался в НПО «Энергия» на основе станции "Салют" еще в 1976 году. Но в процесс её создания вмешался проект орбитального корабля-ракетоплана «Буран» в качестве противопоставления проекту "Спейс шаттл". И только 20 февраля 1986 года на орбиту был выведен Базовый блок будущей орбитальной станции «Мир», запущенный боевым расчётом 5 НИИП (космодрома "Байконур") ракетой-носителем "Протон".
Головной разработчик орбитальной станции «Мир», базового блока и модулей станции, большинства её систем, разработчик и изготовитель космических кораблей «Союз» и «Прогресс» – Ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени С. П. Королева. Участник разработки базового блока и модулей, конструкции и систем, обеспечивающих автономный полет блоков станции – Государственный космический научно-производственный центр имени М. В. Хруничева.
В работах по созданию станции «Мир» и наземной инфраструктуры для нее принимали участие около 200 предприятий и организаций.
Вышедший первым на орбиту Базовый блок станции уже был самостоятельным узлом, позволяющим будущим космонавтам вести научные исследования, выходить в открыты космос, проводить орбитальные маневры, производить стыковку целевых аппаратов и грузовых кораблей. Помимо рабочих будней, космонавты имели возможность отдохнуть в двух индивидуальных каютах и провести время в общей кают-компании, так же в распоряжении экипажа были кинофильмы и книги, которые постепенно доставляли с помощью грузовых кораблей.
Первыми обитателями станции должны были стать члены экипажа корабля «Союз Т-15», которым предстояло закончить программу полета предыдущей экспедиции на «Салют-7» и начать работу на орбитальном комплексе «Мир». 13 марта 1986 года с космодрома Байконур начал свой полет космический корабль «Союз Т-15». В состав экипажа вошли Леонид Денисович Кизим – командир корабля и Владимир Алексеевич Соловьев – бортинженер. Через день космический корабль совершил стыковку с комплексом «Мир».
Отработав 51 день на «Мире», Кизим и Соловьёв на корабле «Союз Т 15» перелетели на станцию «Салют 7». Им уже доводилось работать на ней в 1984 году. Здесь космонавты потрудились ещё 50 дней, дважды выходили в открытый космос, проводили научные эксперименты, а затем собрали оборудование и личные вещи (среди них была и гитара) и снова вернулись на «Мир».
Это был первый и единственный в истории случай «переезда» с одной орбитальной станции на другую.
16 июля 1986 года, завершив сложнейшую космическую миссию, Леонид Кизим и Владимир Соловьёв вернулись на Землю.
После этого некоторое время станция оставалась незаселённой.
Первым модулем станции стал космический аппарат «Квант-1», запущенный 31 марта 1987 года и спустя 10 дней пристыкованный к Базовому модулю. Новый модуль разделялся на два отдела, в первом была лаборатория, а во втором оборудование, которое располагалось в негерметичном пространстве. На внешней поверхности модуля имелись астрофизические приборы, и узлы с многоразовыми солнечными панелями. С помощью шлюзовой камеры космонавты попадали из основных помещений орбитальной станции в лабораторный отсек модуля "Квант-1".
Стыковка с «Квантом» стала для «Мира» одной из первых внештатных ситуаций. Первая попытка была неудачной. Система стыковки «Игла» потеряла пеленг, и модуль прошел в 10 метрах от станции. Для его возвращения были использованы двигатели функционально-грузового блока. Вторая попытка была более удачной, однако окончательная стыковка модуля не удавалась. Стягивание было не полным, осталось нескольких десятков миллиметров до совмещения стыковочных шпангоутов. Анализ, проведенный в ЦУПе, показал, что в системе стыковки было какое-то препятствие.
Для прояснения ситуации Юрий Романенко и Александр Лавейкин вышли из станции и переместились к месту стыка с модулем «Квант». Они увидели, что в стыковочном агрегате находится посторонний предмет.
Лавейкин начал освобождать агрегат от этого предмета, а Романенко страховал товарища. После уборки «мусора», видимо, оставшегося от предыдущей работы, «Квант-1» был окончательно пристыкован к станции «Мир».
26 ноября 1989 года был запущен модуль "Квант-2". Модуль был предназначен для проведения научных опытов и экспериментов, улучшения системы жизнеобеспечения орбитальной станции.
31 марта 1990 года к станции отправился модуль "Кристалл". По своим служебным системам он был похож на «Квант-2» и на нём был дополнительный стыковочный узел, который должен был служить шлюзом для приема корабля «Буран».
20 мая 1995 года был запущен и через 12 дней пристыковался к станции научно-исследовательский модуль "Спектр". Он включал приборно-грузовой отсек, в котором размещалось служебное оборудование, груз для нужд станции и научная аппаратура и негерметичный отсек, где находились электроприводы для крепления дополнительных солнечных батарей и другая аппаратура.
Во время работы «Спектра» в составе «Мира» произошла авария: при проведении эксперимента по ручной стыковке грузовой корабль "Прогресс М-34" столкнулся с модулем. Были повреждены солнечные батареи, во внешней обшивке модуля образовалась пробоина площадью 2 см2. Экипаж «Мира» состоял из космонавтов Василия Циблиева, Александра Лазуткина и астронавта Майкла Фоула.
ЦУП отдал команду герметизировать модуль. Ситуацию осложнило то, что через люк, соединяющий модуль со станцией, пролегали кабели и шланги. Их надо было срочно отсоединить.
«Сейчас только время важно. Время! Чувствую его всем телом. Секунда, еще одна, – это отрывки из полетного дневника Александра Лазуткина. – Руки работают, пытаясь опередить время. Влетаю в корабль, выкидываю воздуховод, отвинчиваю шланг от холодильно-сушильного агрегата. Мелькает мысль, что уже обдумывал эти действия раньше. Руки работают быстро. Идет борьба со временем. Не соревнование – борьба!».
Из этой борьбы они вышли победителями, но отсечение модуля повлекло за собой отключение солнечных батарей «Спектра». По этой причине стало недостаточно энергии для проведения экспериментов и работы большой части оборудования станции. В результате НАСА потеряло значительную часть своей аппаратуры, а астронавт Майкл Фоул… большую часть личных вещей, оставшихся в модуле.
Тогда международный экипаж не только спас станцию «Мир», но и гарантировал продолжение ее миссии. И наращивание комплекса «Мира» продолжалось.
12 ноября 1995 года шаттлом «Атлантис» к «Миру», был доставлен стыковочный модуль, разработанный и изготовленный в РКК «Энергия» для стыковок шаттлов непосредственно к модулю «Кристалл». 23 апреля 1996 года была запущена и через три дня причалила шестая пристройка – научно-исследовательский модуль "Природа". Основное назначение исследование поверхности и атмосферы Земли, влияния космического излучения на организм человека и поведения различных материалов в условиях космического пространства, а также получение в условиях невесомости особо чистых лекарственных препаратов.
Модуль состоял из одного герметичного приборно-грузового отсека, который условно разделялся на три секции. В одной из них размещались контейнеры с американской научной аппаратурой, а также пост управления французским аэрозольным лидаром «Алиса».
С включением в состав комплекса модуля «Природа» монтаж станции был завершен. Он занял десять лет – втрое больше, чем расчетное время работы «Мира» на орбите.
Самым тяжелым годом для всего комплекса «Мир» стал 1997 год – станцию чуть было не постигла катастрофа. 23 февраля, в День защитника Отечества, у праздничного стола собрались шестеро: экипаж 22 экспедиции Валерий Корзун, Александр Калери и Джерри Линенджер (они летают на «Мире» уже полгода и через неделю собираются домой) и экипаж 23 экспедиции Василий Циблиев и Александр Лазуткин (прилетели две недели назад), с ними в качестве гостя на русскую станцию прибыл немецкий космонавт Райнхольд Эвальд.
Все шестеро пожелали Земле спокойной ночи и начали готовиться к ужину. Но ужинать в этот день не пришлось…
Воздух на орбите вырабатывается из воды, но его хватает только для экипажа из трёх человек. Если людей на станции больше, используют воздух привезенный с Земли, точнее – кислородные шашки – генераторы кислорода. Для шестерых человек, чтобы дышать было легко, в день надо сжигать не менее трёх шашек.
Когда Лазуткин вставил очередную шашку в устройство для её сжигания, внезапно в нём вспыхнуло пламя…
О том, что происходило дальше, рассказывали сами участники "ужина".
Василий Циблиев: "Мы готовились к ужину, я собирался завести будильник на завтра, а в это время немец Райнхольд Эвальд говорит: «горим мужики». И я прям глазом вижу, что действительно, вспышки, Саша Лазуткин растерян. И такой ступор охватил сознание… Затем взяли огнетушитель и начали тушить. В начале страшно не было. Первая мысль – огнетушитель работает в двух режимах. Пена. Пена покрывает, но так как струя такая сильная, кислородная, эту пену сбрасывает, я переключился на жидкость.
Раскаленный метал, естественно много пара, который сразу воспринимается как дым".
Александр Лазуткин: "Возвращаюсь с огнетушителем и наблюдаю такую картину: сплошная серая пелена, и на фоне этой серой пелены Валера огнетушителем тушит, в воздухе висит, он был уже в одних шортах, а оттуда ярко малиновое пламя…"
Валерий Корзун: "Во время тушения я прикоснулся пальцем к генератору и получил ожог, небольшой, размером меньше копеечной монеты, такой себе ожог первой степени, волдырь, это было не так критично".
Пожар в космосе, как свидетельствуют специалисты, это катастрофа и почти всегда смерть. Пламя бьет в стену станции, а стены на «Мире» из тончайшего алюминия. От космоса космонавтов отделяет полтора миллиметра металла. Огонь плавит металл, как масло, ещё пара минут и стенка не выдержит… По стенам проложены сотни кабелей. Корзун с Цеблиевым замечают, что изоляция на них уже обгорела…
Выход есть и он один, бросать все, забираться в корабли, срочно отстыковаться от горящей станции и домой, на Землю. На станции как раз два «Союза», в каждом по 3 места, а значит есть шанс спастись всем шестерым. Космонавты экстренно начинают готовить корабли к спуску, и только тут понимают, что для одного из экипажей путь на Землю закрыт. Один из «Союзов» как раз за очагом пламени и успел нахлебаться ядовитого дыма.
Александр Лазуткин: "Я залетаю в корабль, открываю люк и вижу что корабль в дыму и наверное я испугался второй раз, я понял что в принципе мы можем погибнуть из-за того, что у нас дыму не куда деваться. Очень захотелось открыть окошко… Нормальная человеческая реакция! И вот когда почувствовал, что окошко то не откроешь, сразу весь мир, который вокруг тебя, сжался до размеров маленькой станции".
Пламя пытаются погасить с помощью огнетушителей, на станции они есть в каждом отсеке. Тушит Валерий Корзун, сейчас он главный на «Мире», остальные летают по соседним отсекам, срывают со стен другие огнетушители и по цепочке передают их Корзуну. Начали тушить, пар, дым, копоть, при фонарях ничего не видно. Дышать почти ничем – вся станция в угарном дыму…
Циблиев отдает приказ всем срочно надеть противогазы. Противогазы на «Мире» специальные, в отличие от обычных они вырабатывают кислород для дыхания, их ещё ни разу не использовали по назначению. В таких противогазах гибель от удушья не грозит на ближайшие два часа. И за эти 2 часа надо успеть найти выход. Начинает паниковать американец Джерри Линенджер, он кричит что надо срочно бежать в корабль и отстыковаться от станции. Валерий Корзун отсылает его в дальний конец станции, где меньше дыма, чтобы хоть как-то отвлечь американского астронавта, даёт ему задание.
Валерий Корзун: "Так как Джерри был врач, я попросил его чтобы он подготовил такой реанимационный пост, с учетом всех тех медикаментов которые были на борту, которые могут быть полезными при скажем потери сознания от отравления угарным газом или углекислым газом, то есть необходимые средства, кислородные маски…"
С каждой минутой кислород в противогазах убывает. Командиры экипажей Корзун и Циблиев идут на риск, они по очереди на несколько секунд снимают противогазы и делают пару вдохов ядовитого воздуха на пробу, ведь через полчаса отравленным воздухом придется дышать всем шестерым, а пока рискуют только командиры. Параллельно Корзун пытается связаться по радио с Землей и получить инструкции по дальнейшим действиям.
О том, что на станции пожар, там еще не знают, связь с Землёй возможна только когда «Мир» находится над территорией России. А во время пожара станция пролетала над Тихим океаном, один оборот вокруг земного шара «Мир» делает за полтора часа, за это время есть все шансы погибнуть так и не связавшись с Землей. Радиосеанс с ЦУПом длится всего 10–20 минут. Остальное время космонавты предоставлены сами себе, но сейчас на русской станции летают американцы, поэтому НАСА разрешает использовать пункты связи, расположенные на территории США.
Василий Циблиев: "Там эта система плохо работала, не была отлажена, то есть мы говорим – нас могут слышать, а мы их нет. Мы информацию передали, объясняем, что пожар, задымлённость станции такая-то, выключили то-то, все свои действия рассказали. Экипаж под наблюдением, смотрим, друг за другом наблюдаем, все живы здоровы слава Богу и буквально на хвосте сеанса, секунд остаётся 10 ли 15, Серёжа Силков, который был главным оператором, «мужики мы вас поняли, принимаем меры».
Сергей Силков: "Выходил на связь и Корзун, и Циблиев, никакой паники, чёткий абсолютно спокойный доклад. Но конечно элементы эмоций, элементы такого возбуждения были. Действительно выброс адреналина место имел, потому что это действительно просто страшно за людей, которые находятся на высоте 400 километров и собственно говоря помочь им, кроме как словами ничем нельзя. Конечно никто не спал, конечно были вызваны все необходимые специалисты, был разработан целый набор рекомендаций".
Пролетели два часа, кислород в противогазах на исходе. Хотя система очистки воздуха на станции работает на полную мощность дым еще не рассеялся. Корзун с Циблиевым принимают решение снять противогазы и попробовать дышать без них.
Дышится с трудом, слезятся глаза и першит в горле. Валерий Корзун на всякий случай раздаёт всем респираторы… К утру дым на станции рассеялся полностью, дышать стало безопасно, запах гари остался лишь в очаге пожара.
С земли космонавтам поступают указания расслабиться и по возможности поспать.
ЦУП убеждается, что работать и жить на станции можно. 2 марта Корзун, Калери и Эвальд по плану возвращаются на Землю. На «Мире» остаются Циблиев, Лазуткин и Линенджер.
Но вскоре полет 23 экспедиции снова под угрозой: со дня на день экипажу всё труднее дышать, на этот раз вышла из строя установка по производству кислорода «Электрон». Один выход всё-таки есть, рискованный: снова начать использовать кислородные шашки.
Для проверки на Земле жгут около сотни кислородных шашек, в них даже засовывают тряпки, бумагу и другие горючие предметы, может что-то случайно попавшее в установку послужило причиной пожара. Но ни одна из шашек на Земле не вспыхивает… ЦУП даёт космонавтам добро. Только теперь надо держать наготове огнетушитель.
Раз есть воздух, то можно жить, но космонавтов начинает беспокоить температура внутри станции, она медленно, но неуклонно растет по 3 градуса в сутки, и через четыре дня в главном модуле «Мира» становится как в пустыне +40, а в некоторых других отсеках до +48 при максимально допустимом +28 и причина этого пока непонятна.
Включают систему охлаждения. На станции она особая – по стенам всех модулей «Мира» протянуты тонкие трубки, по ним течёт охлаждающая жидкость – этиленгликоль… и он начинает вытекать.
Первыми о нештатной ситуации узнали на Земле по сработавшим на «Мире» датчикам. ЦУП сразу передал на орбиту приказ перекрыть трубы и искать в них протечку. Вытекающий этиленгликоль невидим и токсичен и можно серьезно отравиться. Цеблиев и Лазуткин ищут протечки по 6 часов в день.
Условия жизни на станции – не только проблема ЦУПа. НАСА требует: либо быстро решить все технические проблемы, либо срочно вернуть на Землю своего астронавта и отменить запуск очередного американского шаттла на «Мир».
6 апреля к «Миру» запускают корабль «Прогресс-М34». Этот «грузовик» был в прямом смысле скорой помощью для станции, он доставил необходимое оборудование для ремонта, дополнительной кислородные шашки, запчасти для аппаратуры и свежую воду. Наконец злополучные трещины в системе охлаждения тоже вскоре были найдены.
К сожалению этими неприятностями полёт «Мира» не обошёлся. В июле станция чуть не осталась без электропитания – из-за случайно отсоединённого кабеля бортового компьютера она перешла в неуправляемый дрейф.
В августе отказали кислородные генераторы – экипажу пришлось воспользоваться аварийными запасами воздуха. На Земле начали говорить о том, что стареющую станцию следует перевести в беспилотный режим.
Первоначальный проект предполагал, что станция «Мир» будет работать на орбите в течение пяти лет, после чего её сменит «Мир-2». Однако полёт «Мира» продлевался несколько раз, достигнув 15 лет.
За это время на станции работали долговременных экспедиций 28, а также 15 экспедиций посещения, из них 14 – международных, с участием космонавтов Сирии, Болгарии, Афганистана, Франции (5 раз), Японии, Великобритании, Австрии, Германии (2 раза), Словакии, Канады.
На станции было проведено 23000 исследований и экспериментов. К концу 1990-х ресурс станции «Мир» был выработан почти полностью.
На Россию давили американцы, призывая сосредоточиться на работе над Международной космической станцией (МКС). В начале 2001 года Правительство России приняло решение о завершении работы станции «Мир».
На пресс-конференции 23 марта 2001 года, посвященной окончанию миссии «Мира», Руководитель полета космонавт В. А. Соловьев сказал: «В отечественной космонавтике пройден очень интересный путь длиною в 15 лет. За эти годы было получено много интересных результатов, были и неудачи, которые нас многому научили. Но каждая техника имеет право на старение. Закончился этап эксплуатации станции «Мир». Мы гордимся и будем гордиться этим этапом…"