на каком космическом корабле летал гагарин
Хроника космического полета Юрия Гагарина
12 апреля 1961 г. Юрий Алексеевич Гагарин совершил первый в истории человечества космический полет на космическом корабле «Восток», стартовавшем с космодрома Байконур. За 1 час 48 минут он облетел земной шар и благополучно приземлился в окрестности деревни Смеловки Терновского района Саратовской области.
В этот день подъем у космонавта был в 5 часов 30 минут, а в 6 часов 50 минут Гагарин уже вышел из автобуса, который привез его на стартовую площадку. В 7 часов 10 минут космонавт занял свое место в космическом корабле и его голос появился в эфире. Позывной Гагарина был «Кедр».
На стартовой площадке была объявлена сначала 50-минутная готовность, затем – 30-минутная, а потом – 10-минутная. В 9 часов 06 минут была объявлена минутная готовность.
Хроника полета (время московское)
9 часов 07 минут была дана команда «зажигание». Старт корабля «Восток», в эфире прозвучало знаменитое «Поехали. » В космическом корабле начали расти вибрация, шум и перегрузки.
9 часов 08 минут произошло отделение первой ступени ракеты-носителя, заработала вторая ступень.
9 часов 10 минут произошел сброс головного обтекателя ракеты-носителя. В эфире раздался голос Гагарина: «Вижу Землю… Красота-то какая!».
9 часов 12 минут отделилась вторая ступень ракеты-носителя. Заработала третья ступень.
9 часов 18 минут произошло разделение космического корабля с носителем и выход его на околоземную орбиту.
9 часов 21 минут Гагарин доложил, что наступило состояние невесомости.
9 часов 22 минуты радиосигналы советского космического корабля запеленговали наблюдатели с американской радарной станции Шамия, расположенной на Алеутских островах. Через 5 минут была отправлена шифровка в Пентагон.
9 часов 49 минут космический корабль вошел в тень Земли.
9 часов 57 минут Юрий Гагарин передал, что пролетает над Америкой. В эти же минуты в эфир вышло сообщение ТАСС о запуске космического корабля.
10 часов 13 минут Телетайпы закончили передачу первого сообщения ТАСС. Сотни корреспондентов разных стран штурмом брали здание Телеграфного агентства.
10 часов 09 минут космический корабль вышел из тени Земли.
10 часов 15 минут Гагарин пролетал над Африкой.
10 часов 25 минут включилась тормозная двигательная установка, и корабль пошел на спуск.
10 часов 55 минут космонавт Юрий Гагарин приземлился в районе села Смеловка Саратовской области.
С момента включения тормозной двигательной установки до приземления корабль пролетел около 8 тысяч км. Продолжительность полета на участке спуска составила примерно 30 минут.
В 10 часов 59 минут к месту приземления прибыла группа специалистов-изыскателей.
Космический корабль «Восток» с первым космонавтом Земли Юрием Гагариным на борту совершил один виток вокруг Земли с посадкой в начале второго витка на территорию СССР.
Он сказал: «Поехали» Техническая сторона полета Юрия Гагарина в космос
Первый полет человека в космос стал настоящим прорывом, подтвердив высокий научный и технический уровень СССР и ускорив развитие космической программы в США. Между тем, этому успеху предшествовала трудная работа над созданием межконтинентальных баллистических ракет, прародительницей которых стала разработанная в нацистской Германии «Фау-2».
Сделано в Германии
«Фау-2», известная также как V-2, Vergeltungswaffe-2, A-4, Aggregat-4 и «Оружие возмездия», была создана в нацистской Германии в начале 1940-х годов под руководством конструктора Вернера фон Брауна. Это была первая в мире баллистическая ракета. «Фау-2» поступила на вооружение вермахта в конце Второй мировой войны и использовалась преимущественно для нанесения ударов по городам Великобритании.
Макет ракеты «Фау-2» и картинкой из фильма «Девушка на луне». Фото пользователя Raboe001 с сайта wikipedia.org
Немецкая ракета была одноступенчатой с жидкостным двигателем. Старт V-2 осуществлялся вертикально, а навигация на активном участке траектории осуществлялось автоматической гироскопической системой управления, в состав которой входили программные механизмы и приборы для измерения скорости. Немецкая баллистическая ракета была способна поражать объекты противника на расстоянии до 320 километров, а максимальная скорость полета V-2 достигала 1,7 тысячи метров в секунду. Боеголовка «Фау-2» оснащалась 800 килограммами аммотола.
«Фау-2» является первой в мире ракетой, совершившей суборбитальный космический полет. По окончании Второй мировой войны образцы V-2 попали в руки победителей, которые на ее основе начали разрабатывать собственные баллистические ракеты. Программы, основанные на опыте «Фау-2», вели США и СССР, а позже и Китай. В частности, советские баллистические ракеты Р-1 и Р-2, созданные Сергеем Королевым, в конце 1940-х годов базировались именно на конструкции «Фау-2».
Опыт этих первых советских баллистических ракет в дальнейшем был учтен при создании более совершенных межконтинентальных Р-7, надежность и мощность которых были настолько велики, что их стали использовать не только в военной, но и космической программе. Справедливости ради стоит отметить, что фактически СССР своей космической программой обязан самой первой «Фау-2», выпущенной в Германии, с картинкой из фильма 1929 года «Женщина на Луне», нарисованной на фюзеляже.
Межконтинентальное семейство
В 1950 году Совет Министров СССР принял постановление, в рамках которого начались научно-исследовательские работы в области создания баллистических ракет с дальностью полета в пять-десять тысяч километров. Изначально в программе участвовали больше десяти различных конструкторских бюро. В 1954 году работы по созданию межконтинентальной баллистической ракеты были поручены Центральному конструкторскому бюро №1 под руководством Сергея Королева.
Баллистическая ракета Р-1. Фото с сайта dic.academic.ru
Следует отметить, что неполадки были устранены довольно быстро. Уже 21 августа 1957 года был произведен успешный запуск Р-7, а 4 октября и 3 ноября этого же года ракета уже была использована для запуска первых искусственных спутников Земли.
Р-7 была жидкостной двухступенчатой ракетой. Первая ступень представляла собой четыре конических боковых блока длиной 19 метров и наибольшим диаметром три метра. Они располагались симметрично вокруг центрального блока, второй ступени. На каждом блоке первой ступени были установлены двигатели РД-107, созданные ОКБ-456 под руководством академика Валентина Глушко. Каждый двигатель имел шесть камер сгорания, две из которых использовались как рулевые. РД-107 работал на смеси жидкого кислорода и керосина.
В качестве двигателя второй ступени использовался РД-108, конструктивно основанный на РД-107. РД-108 отличался большим количеством рулевых камер и был способен работать дольше силовых установок блоков первой ступени. Запуск двигателей первой и второй ступени производился одновременно во время старта на земле при помощи пирозажигательных устройств в каждой из 32 камер сгорания.
В целом, конструкция Р-7 оказалась настолько удачной и надежной, что на основе межконтинентальной баллистической ракеты было создано целое семейство ракет-носителей. Речь идет о таких ракетах, как «Спутник», «Восток», «Восход» и «Союз». Этими ракетами осуществлялся вывод на орбиту искусственных спутников земли. На ракетах этого семейства свой первый полет в космос осуществили легендарные Белка и Стрелка и космонавт Юрий Гагарин.
«Восток»
Трехступенчатая ракета-носитель «Восток» из семейства Р-7 широко использовалась на первом этапе космической программы СССР. В частности, с ее помощью на орбиту были выведены все космические аппараты серии «Восток», космические аппараты «Луна» (с индексами от 1А, 1В и до 3), некоторые спутники серий «Космос», «Метеор» и «Электрон». Разработка ракеты-носителя «Восток» началась в конце 1950-х годов.
Ракета-носитель «Восток». Фото с сайта sao.mos.ru
Первый запуск ракеты, осуществленный 23 сентября 1958 года, оказался неудачным, как и большинство других пусков первого этапа испытаний. В общей сложности, на первом этапе были произведены 13 запусков, удачными из которых были признаны лишь четыре, включая полет собак Белки и Стрелки. Последующие запуски ракеты-носителя, также созданной под руководством Королева, были преимущественно успешными.
Как и у Р-7, первая и вторая ступени «Востока» состояли из пяти блоков (от «А» до «Д»): четырех боковых длиной 19,8 метра и наибольшим диаметром 2,68 метра и одного центрального длиной 28,75 метра и наибольшим диаметром 2,95 метра. Боковые блоки располагались симметрично вокруг центрального второй ступени. В них использовались уже проверенные жидкостные двигатели РД-107 и РД-108. В состав третьей ступени входил блок «Е» с жидкостным двигателем РД-0109.
Каждый двигатель блоков первой ступени имел тягу в пустоте в один меганьютон и состоял из четырех основных и двух рулевых камер сгорания. При этом каждый боковой блок оснащался дополнительными воздушными рулями для управления полетом на атмосферном участке траектории. Ракетный двигатель второй ступени обладал тягой в пустоте в 941 килоньютон и состоял из четырех основных и четырех рулевых камер сгорания. Силовая установка третьей ступени была способна обеспечивать тягу в 54,4 килоньютона и имела четыре рулевых сопла.
Установка запускаемого в космос аппарата производилась на третьей ступени под головным обтекателем, защищавшим его от неблагоприятного воздействия при прохождении через плотные слои атмосферы. Ракета «Восток» стартовой массой до 290 тонн была способна выводить в космос полезный груз массой до 4,73 тонны. В целом полет проходил по следующей схеме: зажигание двигателей первой и второй ступеней производилось одновременно на земле. После того как заканчивалось топливо в боковых блоках, они отделялись от центрального, продолжавшего свою работу.
После прохождения плотных слоев атмосферы сбрасывался головной обтекатель, а затем происходило отделение второй ступени и запуск двигателя третьей ступени, который отключался с отделением блока от космического аппарата после достижения расчетной скорости, соответствующей выведению корабля на заданную орбиту.
«Восток-1»
Космический корабль «Восток-1». Кадр видеозаписи с сайта NASA
Для первого запуска человека в космос использовался космический корабль «Восток-1», созданный для осуществления полетов по околоземной орбите. Разработка аппарата серии «Восток» началась в конце 1950-х годов под руководством Михаила Тихонравова и завершилась в 1961 году. К этому времени было произведено семь испытательных запусков, включая два с манекенами человека и подопытными животными. 12 апреля 1961 года космический корабль «Восток-1», запущенный в 9:07 утра с космодрома Байконур, вывел на орбиту летчика-космонавта Юрия Гагарина. Аппарат выполнил один виток вокруг Земли за 108 минут и совершил посадку в 10:55 в районе деревни Смеловка Саратовской области.
Масса корабля, на котором человек впервые отправился в космос, составляла 4,73 тонны. «Восток-1» имел длину 4,4 метра и максимальный диаметр 2,43 метра. В состав «Востока-1» входил сферический спускаемый аппарат массой 2,46 тонны и диаметром 2,3 метра и конический приборный отсек массой 2,27 тонны и максимальным диаметром 2,43 метра. Масса теплозащиты составляла около 1,4 тонны. Все отсеки были соединены между собой при помощи металлических лент и пиротехнических замков.
В состав аппаратуры космического корабля входили системы автоматического и ручного управления полетом, автоматической ориентации на Солнце, ручной ориентации на Землю, жизнеобеспечения, электропитания, терморегулирования, приземления, связи, а также радиотелеметрическая аппаратура для контроля за состоянием космонавта, телевизионная система, система контроля параметров орбиты и пеленгации аппарата, а также система тормозной двигательной установки.
Приборная панель космического корабля «Восток». Фото с сайта dic.academic.ru
Любопытно, что на «Востоке-1» имелся и прибор для определения точного местоположения корабля над поверхностью Земли. Он представлял собой небольшой глобус с часовым механизмом, который и показывал местоположение корабля. При помощи такого прибора космонавт мог принять решение о начале маневра на возвращение.
Схема работы аппарата при выполнении приземления была такова: в конце полета тормозная двигательная установка замедляла движение «Востока-1», после чего происходило разделение отсеков и начиналось отделение спускаемого аппарата. На высоте семи километров космонавт катапультировался: его спуск и спуск капсулы осуществлялись на парашютах раздельно. Так должно было быть по инструкции, но при завершении первого полета человека в космос почти все прошло совершенно иначе.
Бремя первых 60 лет полету Гагарина: как СССР раньше США отправил человека в космос
60 лет назад состоялся первый полет человека в космос. Первым на околоземной орбите оказался советский космонавт Юрий Гагарин, который на космическом корабле «Восток-1», стартовавшем на ракете «Восток» с космодрома Байконур, совершил один оборот вокруг Земли. Десятилетия назад данное событие выглядело как триумф советской науки и техники, что признавал и главный соперник СССР — США. О времени, когда в космической гонке двух сверхдержав лидировал Советский Союз, рассказывает «Лента.ру».
«Люди отправятся на Луну просто потому, что наступила Эра Космоса. Мы не можем отвернуться от прогресса, от науки, от Вселенной. Конкуренция с русскими, конечно, подталкивает нас вперед. Но сама Луна имеет мало общего с военными потребностями. Мы в пути, мы надеемся, ради престижа, из-за духа приключений, потому что Луна «там», и мы можем добраться до нее. Земляне — американцы, русские и все остальные люди планеты — идут на свидание со Вселенной. Время пришло. Мы уже в пути. Имеет ли значение, кто первым полетит на Луну?» — утверждалось в августе 1959 года в публикации американского журнала Popular Mechanics.
Ранее, в январе того же года, мимо Луны пролетела советская автоматическая межпланетная станция (АМС) «Луна-1», ставшая первым искусственным спутником Солнца.
Тогда же, комментируя в Конгрессе последние успехи СССР в космосе, немецко-американский конструктор Вернер фон Браун, известный как конструктор V-2, утверждал, что в технологиях межконтинентальных баллистических ракет (МБР) Соединенные Штаты минимум на пять лет отстают от Советского Союза. В США были уверены, что советские ракеты точнее и мощнее американских.
Через девять месяцев после заявления фон Брауна советская АМС «Луна-2» впервые достигла поверхности естественного спутника Земли. Как и «Луна-1», второй космический аппарат запускался ракетой «Восток», созданной на основе советской МБР Р-7.
Тяжелее и легче
Еще раньше, в октябре 1957 года, СССР на ракете «Спутник», созданной на основе все той же Р-7, запустил первый искусственный спутник Земли (ИСЗ) — «Спутник-1». Космический аппарат представлял собой шар диаметром 58 сантиметров, внутри которого находились, в частности, радиопередающее устройство, аккумулятор и система терморегулирования. Спутник перемещался по эллиптической орбите высотой 947 на 288 километров, а сигналы двух его радиопередатчиков, работавших на частотах 20 и 40 мегагерц, были доступны для приема практически всем радиолюбителям планеты.
«В результате большой напряженной работы научно-исследовательских институтов и конструкторских бюро создан первый в мире искусственный спутник Земли», — сообщал 4 октября ТАСС.
На околоземной орбите «Спутник-1» находился больше 92 дней, совершив 1 440 витков вокруг Земли и пролетев около 60 миллионов километров. В январе 1958 года космический аппарат сошел с орбиты и сгорел в плотных слоях атмосферы.
Второй ИСЗ СССР запустил практически через месяц после первого — 3 ноября 1957 года. Внутри «Спутника-2» находилась собака Лайка, ставшая первым животным на околоземной орбите. Второй космический аппарат получил более легкие батареи. Собака прожила всего несколько часов после запуска ИСЗ, погибнув от перегрева, при этом космический аппарат на околоземной орбите совершил 2 370 витков и в апреле 1958 года сгорел в атмосфере.
Соединенные Штаты свой первый спутник запустили позже Советского Союза — 1 февраля 1958 года. Для выведения первого американского ИСЗ использовалась баллистическая ракета Redstone. Главным отличием Explorer-I от «Спутника-1» были более легкие батареи. Хотя радиопередачи с американского космического аппарата принимались всего месяц, на орбите спутник находился до марта 1970 года.
То обстоятельство, что первые советские спутники были тяжелее американских, в СССР объясняли не конструктивными особенностями запускаемых космических аппаратов, например, массивностью батарей, а возможностями ракетной техники. В ответ на это США последовательно увеличивали грузоподъемность собственных ракет, которые по данному параметру уступали советским. Нельзя также утверждать, что советские ракеты по точности были хуже американских, поскольку, например, высоты перигея у «Спутника-1», «Спутника-2» и «Спутника-3» практически не отличались друг от друга.
Тогда же, в отличие от фон Брауна, немецкий ученый Герман Оберт заявлял, что в космонавтике США отстают от СССР не более чем на четыре месяца. «В настоящее время российское лидерство оценивается примерно в 18-20 месяцев», — считал другой эксперт, инженер Краффт Эрике из американской корпорации General Dynamics.
Собаки-космонавты
После выведения первых ИСЗ главной задачей на ближайшее время, стоявшей на рубеже 1950-1960-х годов перед советскими и американскими специалистами в области космонавтики, стала отправка человека в космос.
В августе 1960 года с Байконура на космическом корабле «Спутник-5» в космос отправились несколько десятков животных, включая собак Белку и Стрелку, которые после полета, длившегося более суток, успешно вернулись на Землю. Спускаемая капсула «Спутник-5» приземлилась всего в десяти километрах от расчетной точки падения. Они стали первыми живыми существами, успешно вернувшимися из космического полета.
Но возвращению Белки и Стрелки предшествовал неудачный запуск в июле того же года космического корабля, изначально названного «Спутник-5», а впоследствии переименованного в «Спутник-5-1», в ходе которого из-за взрыва ракеты «Восток» погибли две другие собаки — Чайка и Лисичка. Эксперименты с животными позволили СССР убедиться в принципиальной возможности отправки человека в космос и его возвращения обратно.
Не жалея сил
Popular Mechanics уверяет, что на рубеже 1950-1960-х советская наука была одной из самых передовых в мире. Журнал пишет о мощном советском ускорителе частиц, обширной программе геофизических исследований, выдающейся химии, которая позволила в 1956 году советскому ученому Николаю Семенову получить Нобелевскую премию по химии, великолепной физике, за которую в 1958 году Павел Черенков, Игорь Тамм и Илья Франк тоже получили Нобелевскую премию, уже по физике. «Их математика всегда была исключительной; и российские ученые публикуют бесчисленные статьи по фундаментальным исследованиям», — пишет издание.
Первые жестянки в космосе или КА «Восток-1» и КА «Mercury»
Космический корабль (КК) в сегодняшних реалиях – это аппарат для доставки людей и грузов на международную космическую станцию (МКС) и только. Других эксплуатируемых программ увы нет.
Как бы не пытались вскарабкаться на финансовую гору media group c проектом «Mars one» и SpaceX c проектом полета Red Dragon на Марс – это все только проекты, которые тянутся и тянутся вдаль технических терний и финансовых болот. Пока что люди летают строго к МКС и обратно. Я бы, конечно, был только рад, если бы эти проекты вышли в жизнь, но сегодня трёп немного о другом.
Космические корабли первого поколения «Восток-1» и «Меркурий»
Это интересный пример разного подхода людей к решению одной и той же задачи, а именно – запихать человека в космос, как можно быстрее и не получить по шапке от руководства в случае неудачи.
В тот момент страны – соперницы (СССР и США), а именно умы этих стран не знали, что именно ждет человека в космосе и с чем ему придется столкнуться.
Медицинский персонал уверенно выдвигал выводы, что в невесомости будет невозможно дышать, пить, соображать (пугали сумасшествием или потерей сознания). В тот период уже знали об космических частицах высокой энергии и эти знания наводили на мысли о радиационном поражении тканей человека.
И в целях разумной безопасности первые корабли были рассчитаны на недлительное пребывание в космическом пространстве.
КК «Восток-1», тот самый корабль, а правильнее было бы написать – космический аппарат (КА), на котором 12 апреля 1961 года Юрий Алексеевич Гагарин совершил первый в мире полет в космос на околоземную орбиту.
1 Антенна системы командных радиолиний.
3 Кожух электроразъемов
5 Контейнер с пищей.
7 Ленточные антенны.
8 Тормозной двигатель.
11 Приборный отсек с основными системами.
12 Проводка зажигания.
13 Баллоны пневмосистмы (16 шт.) для системы жизнеобеспечения.
14 Катапультируемое кресло.
16 Иллюминатор с оптическим ориентиром.
17 Технологический люк.
18 Телевизионная камера.
19 Теплозащита из абляционного материала.
20 Блок электронной аппаратуры.
Создание этих аппаратов началось с 1958 года под непосредственным (задача ответственная) руководством генерального конструктора опытно-конструкторского бюро (ОКБ 1) Сергея Павловича Королева.
За 108 минут «Восток-1» совершил один виток вокруг Земли и выполнил баллистическую (об этом чуть позже) посадку в районе деревни Смеловка, Терновского района, Саратовской области (Энгельсский район).
Полет первого космического корабля «Восток-1» проходил в полностью автоматическом режиме. Никто не мог дать гарантии, что в условиях невесомости космонавт сохранит работоспособность и вменяемость. На «самый крайний» случай перед самым стартом был передан в конверте особый код, который позволял активизировать ручное управление корабля. Подразумевалось, что активировать код на кодирующем устройстве активации ручной ориентации корабля сможет только вменяемый человек. Имеется не проверенная информация, что это был лишь психологический ход, а управление аппаратом вручную не предусматривалось изначально.
Также в сети гуляет информация, что на случай приземления аппарата на территории другого государства, капсула спускаемого аппарата была заминирована. Подрыв капсулы должен был осуществиться дистанционно, а при потере связи – сработать автоматически через 62 часа после вхождения в плотные слои атмосферы. Лично я этому плохо верю.
Во-первых, подорвать капсулу дистанционно с территории СССР, если она находится на территории (допустим) США на тот момент было просто технически невозможно.
Во-вторых, подрыв капсулы по таймеру – это тоже несколько нелепо, что если капсула падает на территорию СССР, пилот гибнет, а найти место приземления не удается в течении 62 часов? Подрыв и до свидания всем трудам? Отпишитесь на этот счет, если у вас есть информация или мысли, будет интересно порассуждать.
Перед запуском было подготовлено три сообщения (две речи от лица Гагарина и одна от ТАСС) для информационного агентства ТАСС – на случай возникновения нештатной ситуации на борту или, что не исключалось, приземления вне территории СССР.
Речь номер один – полный успех.
Речь номер два – на случай вынужденной посадки на зарубежной территории.
Речь номер три – на случай катастрофы.
В принципе этот прием практиковался не только в СССР, в программе США «Аполлон» также была заготовлена «запасная» речь в случае, если астронавты не смогут вернуться на «Аполлон» и лететь к Земле.
После того, как аппарат «Восток – 1» вышел на околоземную орбиту и были получены данные о высоте, склонении, периоде орбитального движения, кремль дал команду в ТАСС, о чтении речи номер один.
На землю Юрий Алексеевич Гагарин приземлился не в спускаемой капсуле, а на парашюте, катапультировавшись на высоте порядка семи километров.
Ввиду этого Гагарин был готов остаться в капсуле до самого приземления.
Собственно, это и послужило почвой для США оспорить сам факт покорения советским пилотом космоса, но впоследствии все же признали первенство СССР в полете человека на околоземную орбиту.
Катапультироваться пришлось Юрию Алексеевичу из-за отказа пиротехнических болтов, которые не отделили приборно – агрегатный отсек (ПАО) от спускаемого аппарата (СА) и аппарат в плотных слоях атмосферы начало сильно раскачивать.
Расписывать все нештатные ситуации, думаю, я не стану, пост и так большим получается. Об этом можно будет «поговорить» в комментариях отдельно или выложить отдельным постом.
США для полета человека в космическое пространство осуществило три программы: «Меркурий», «Джемини» и «Аполлон» и программу полетов космических шаттлов.
Первым этапом полета человека на пилотируемых (особое внимание к «ПИЛАТИРУЕМЫХ») космических кораблях была программа «Меркурий». Цель ее сводилась к тому, чтобы изучить возможности полета человека в космос. Хотя в реалии стоит понимать, что в глобальном масштабе интересов страны – это все еще гонка и попытка «перепрыгнуть» СССР.
Капсула «Меркурий» представляет собой усеченный конус высотой 290 сантиметров и диаметром у основания 183 сантиметра. Вес—от 1,35 до 2 тонн. Общая длина капсулы с аварийным устройством 7,8 метра.
1 Аэродинамическая игла
2 Система аварийного спасения (САС).
3 Инфракрасные датчики горизонта.
4 Аэродинамический обтекатель.
5 Двигатели рыскания.
6 Основной и резервный щелевые парашюты.
8 Герметичная кабина с двойными стенками.
9 Приборные панели.
10 Трехосная система ориентации
11 Двигатели крена.
12 Приспосабливаемое по фигуре астронавта кресло и ограничители.
13 Абляционный защитный экран.
14 Штанги, удерживающие тормозную установку.
15 Двигатели отделения.
16 Тормозные двигатели.
17 Бак с перекисью водорода.
18 Блок управления САС.
19 Внешняя обшивка.
20 Титановый стрингер закрытого сечения.
21 Двигатели тангажа.
22 Баллоны с перекисью водорода.
23 Конический ленточный вытяжной парашют диаметром 1,8 м.
24 Двигатели отделения САС.
В начале 1959 г. в США начался отбор астронавтов для полета на одноместных пилотируемых кораблях «Меркурий». В апреле этого же года стали известны имена астронавтов, которые в ближайшие 2—3 года должны были совершить полет в кабине этого корабля. Это были — Вирджил Гриссом, Гордон Купер, Джон Гленн, Малькольм Карпентер, Уолтер Ширра, Алан Шепард, Дональд Слейтон.
С сентября 1959 по май 1961 г. на баллистические траектории в экспериментальных целях было выведено несколько капсул без человека. Через 25 дней после первого в мире орбитального полета в космос Гагарина Юрия Алексеевича, 5 мая 1961 года в США состоялся запуск по баллистической траектории капсулы «Меркурий» с астронавтом Аланом Шепардом.
Капсула с астронавтом поднялась на высоту 186,4 километра. Через 15 минут Алан Шепард опустился в воды Атлантического океана.
Немедленно после приводнения автоматически отсоединялся основной парашют, и спускаемый аппарат имел достаточную устойчивость, чтобы сохранять вертикальное положение в воде. Астронавт находился внутри спускаемого аппарата, ожидая корабль-спасатель или вертолет
Дальность полета капсулы составила 486 километров. Вес капсулы с астронавтом составил 1832,51 килограмма. Американский астронавт установил мировые рекорды продолжительности, дальности и высоты в классе не орбитальных полетов.
29 ноября 1961 года на орбиту была выведена капсула «МА-5» («Меркурий—Атлас») с обезьяной на борту. Через 3 часа 21 минуту после старта капсула с обезьяной приводнилась в 800 километрах юго-восточнее Бермудских островов.
На борту корабля находился подполковник ВВС США Джон Гленн. Через 5 минут после старта корабль был выведен на орбиту вокруг Земли с максимальной высотой полета 256 километров. Это был первый американский пилотируемый полет космического корабля. Он состоялся через 10 месяцев и 8 дней после полета в космос Юрия Алексеевича Гагарина и через 6 месяцев и 14 дней после суточного пребывания в космическом пространстве советского космонавта Титова Германа Степановича.
Целью полета была проверка всех систем корабля, проведение ориентации с помощью ручного управления, работа астронавта в условиях невесомости, определение состояния радиосвязи по каналам «Космос—Земля» и «Земля—Космос».
Полет продолжался 4 часа 56 минут 23 секунды. За это время астронавт Джон Гленн три раза облетел Землю и прошел расстояние, равное 121 795 километрам.
Все запланированные программой полета эксперименты астронавт выполнил. После благополучного возвращения с орбиты, в его адрес 21 февраля 1962 года Гагарин и Титов направили поздравительные телеграммы.
Ну а теперь к начинке.
На геометрическую конструкцию космического корабля в большей степени повлияла грузоподъемность ракеты-носителя.
А вот США всё никак не могли отработать базовый двухступенчатый «Атлас», и первый вариант «Атлас-Аджена» полетел только в начале 1960 года.
«Восток» на этапе выведения находился под сбрасываемым головным обтекателем. Поэтому конструкция аппарата не требовала к себе аэродинамической формы, а также позволяла размещать всю периферию, от антенн до жалюзи терморегуляции.
А особенности конструкции блока «Е» определили характерный конический «хвост» корабля.
«Меркурий» же не мог позволить себе тащить на орбиту тяжелый обтекатель. Поэтому корабль имел аэродинамическую коническую форму, и все чувствительные элементы типа перископа, антенн связи «сворачивались в корпус».
Ввиду того, спуск капсулы аппарата «Восток» был баллистическим, конструкторы ОКБ приняли в процесс форму капсулы в виде сферы, шара. Смещение центра тяжести капсулы «перед пилотом» обеспечивало самостоятельную ориентацию капсулы в правильное положение при вхождении в плотные слои атмосферы без стороннего управления.
Принимая во внимание тот факт, что на первых этапах спуска капсула может вращаться в атмосфере, теплозащитное покрытие наносили на всю поверхность спускаемого аппарата.
Небольшое отступление по методам спуска КА с орбиты:
Спуск КК с орбиты на землю условно делится на три этапа:
100км над уровнем моря);
Полет в атмосфере (аэродинамическое торможение КА/КК)
Посадка (парашютное торможение и спуск на поверхность планеты)
На втором этапе спуска КК/КА на Землю гасится основная часть кинетической энергии спускаемого аппарата. Происходит гашение скорости движения аппарата от орбитальной (
7.9км/с в случае низкой круговой орбиты) до дозвуковой (менее
В результате такого торможения возникают тяжелые температурные и перегрузочные режимы. Оба фактора и нагрев, и перегрузки могут оказаться опасными и для аппарата, и для людей, и требуют, как конструкторских решений, так и специального управления траекторией спуска.
Для первых космических кораблей «Восток» и «Меркурий» баллистический спуск был штатным вариантом. Корабли этого типа возвращались с орбиты по баллистической траектории. Первому набору космонавтов при медицинском обследовании предъявлялось требование на перенос максимальной перегрузки в 12 единиц.
При движении в атмосфере аппарат балансируется на определенном (балансировочном) угле атаки. При этом возникает небольшая подъемная сила, что позволяет управлять траекторией спуска. Максимальная перегрузка при торможении достигает 4 единицы.
Если аэродинамическое качество аппарата больше единицы, то спуск будет планирующим.
При таком спуске образуется подъемная сила. Планирующий спуск облегчает приземление космонавтов, так как он обеспечивает более медленное торможение, приводящее к уменьшению перегрузки до 3 4 единиц. Кроме того, при планирующем спуске существует принципиальная возможность управления дальностью и направлением полета в атмосфере, что позволяет либо более точно осуществить посадку, либо выбрать район посадки в процессе спуска.
В настоящее время резервным вариантом посадки считается баллистический спуск. В качестве резервного он был введен после аварии 5 апреля 1975 года на участке выведения корабля «Союз 18» (космонавты Василий Лазарев и Олег Макаров). В этом случае аппарат может приземлиться на расстоянии десятков и даже нескольких сотен километров от запланированного места посадки. Кроме того, при баллистическом спуске космонавты испытывают перегрузки, почти в два раза превышающие номинальные.
Коническая форма «Меркурия» требовала размещение теплозащитного покрытия только в нижней части аппарата.
Такое решение позволило снизить вес аппарата, но с другой стороны появился риск того, что при не правильной ориентации капсулы в атмосфере, она может быть разрушена.
В качестве решения этой проблемы было принято решение об размещение в верхней части аппарата аэродинамического спойлера (крыла), который разворачивался перед циклом спуска и направлял аппарат «дном» вниз при вхождении в плотные слои атмосферы.
Помимо этого, «Меркурий» в отличие от «Востока» был именно пилотируемым кораблем. Если на «Востоке» Юрий Алексеевич был просто пассажиром (я бы даже сказал подопытным), а полет проходил в автоматическом режиме, как и ориентация аппарата, то «Меркурий» управлялся пилотом и одна из основных задач включала в себя ручную ориентацию аппарата при спуске в атмосферу с помощью системы ориентации.
В качестве рабочего тела (топлива) для системы ориентации на аппарате «Восток» использовался сжатый азот. Главным достоинством системы была простота — газ содержался в шарообразных баках и стравливался довольно несложной системой клапанов.
А вот на «Меркурии» использовалось каталитическое разложение концентрированной перекиси водорода. С точки зрения удельного импульса это выгоднее сжатого газа, но запасы рабочего тела на «Меркуриях» были крайне малы.
Активно маневрируя, можно было потратить весь запас перекиси меньше чем за один виток.
В дальнейшем перекись как рабочее тело использовалась на первых «Союзах», а затем все перешли на несимметричный диметилгидразин (НДМГ, (CH3)2N2H2), а в качестве окислителя использовался азотный тетраоксид (АТ, N2O4). Сама связка имеет аббревиатуру НДМГ/АТ и сегодня редко, но применяется в КА малых габаритов, поскольку является довольно токсичным видом топлива, а стоимость НДМГ заметно дороже керосина в объемах заправки РН.
Тормозная двигательная установка (ТДУ).
ТДУ аппарата «Восток» помимо своей первостепенной задачи по спуску аппарата в плотные слои атмосферы, предназначалась как резервная система для схода аппарата с орбиты в случае отказа автоматики радиоуправления дальности полета и интеграторов ускорения, которые должны отдавать команду на отключение двигателя блока «А» (3 ступень) и таким образом выводить аппарат на расчетную высоту орбиты. Тормозной импульс должен был «Заваливать» перигей (нижняя точка орбиты) орбиты аппарата в верхние слои атмосферы и дальнейший спуск капсулы осуществлялся за счет естественного аэродинамического торможения.
Вообще, аппараты «Восток» выводились на орбиты с таким расчетом, чтобы в течение недели затормозиться об атмосферу без применения ТДУ (аварийный режим). Такой подход к «торможению» аппарата означал, что капсула может упасть где угодно в пределах всей широты и скорее всего капсула бы падала в океан.
В штатном режиме полет проходил в соответствии с циклограммой, заложенной в бортовую систему автоматического управления, а процесс подготовки аппарата к спуску начинался автоматически уже по сигналу «контакт отделения КК от РН»
ТДУ аппарата «Восток» была недублированной. Такое решение было не безопасным, отказ системы ТДУ мог увести аппарат не на расчетные 5-7 дней полета, а на все 15 и система жизнеобеспечения была рассчитана только на недельный полет. Причиной такого упущения было банальным – конструктивно второй двигатель ТДУ не мог уместиться на аппарате.
На аппарате «Меркурий» ТДУ и блок двигателей разделений КК от РН был расположен за тепловым щитом. Блок размещался автономно и крепился с помощью штанг. Команда на включение ТДУ могла отдаваться как автоматически, так и вручную, отделение блока ТДУ аппарата «Меркурий» проходило также автоматически по циклу команд опорожнения баков ТДУ. В случае отказа автоматики штанги-мачты, удерживающие блок ТДУ просто перегорали при входе аппарата в атмосферу.
Оба типа двигателей были установлены в трех экземплярах для большей надежности. Двигатели разделения включались сразу после выключения двигателей РН для того, чтобы КК отошёл от РН на безопасное расстояние. Тормозные двигатели включались для схода с орбиты. Для того, чтобы свести аппарат с орбиты вращения на спуск, достаточно было штатной работы одного двигателя.
Повышенное требование к надежности работы ТДУ «Меркурия» имело веские причины. Если система жизнеобеспечения аппарата «Восток-1» позволяла в случае нештатной работы ТДУ прожить космонавту неделю и аппарат в любом случае бы упал на Землю, то система жизнеобеспечения «Меркурия» позволяла наслаждаться жизнью только 1.5 суток. Отказ ТДУ «Меркурия» приравнивался к гибели астронавта.
На обоих кораблях полет производился в скафандрах. В аппарате «Восток-1» поддерживалась атмосфера близкая к земной в одну атмосферу, воздушная смесь состояла из кислорода и азота.
На «Меркурии» для экономии веса атмосфера была чисто кислородная при пониженном давлении. Это добавляло неудобства, поскольку астронавту нужно было около двух часов перед запуском дышать в корабле чистым кислородом, а при выведении аппарата на орбиту нужно было стравливать атмосферу из капсулы, затем перекрывать вентиляционный клапан, при спуске с орбиты снова открывать его для повышения давления вместе с атмосферным.
В качестве системы аварийного спасения на РН «Восток-1» была предусмотрена только система катапультирования космонавта. Работала такая система только на начальном участке траектории полета РН.
В головном обтекателе было выполнено отверстие для посадки космонавта и аварийного катапультирования.
Парашют мог не успеть раскрыться в случае аварии на первых секундах полёта, поэтому со стороны отверстия головного обтекателя от стартового комплекса была натянута сетка, которая должна была смягчить падение кресла с космонавтом.
На поздних этапах полета, после отделения первой ступени, КК должен был отделиться от РН, используя штатные средства разделения.
Американские коллеги подошли к этому вопросу более щепетильно
На «Меркуриях» стояла полноценная система аварийного спасения (САС), которая должна была отвести капсулу от разрушающейся ракеты начиная от старта и до конца плотных слоёв атмосферы, включая этап отделения второй ступени.
В случае аварии на большой высоте использовалась штатная система разделения КК от РН
Катапультируемые кресла, как системы спасения, использовались на «Джемини», а также испытательных полётах космических шаттлов. САС выполненная по технологии программы «Меркурия» использовалась и на «Аполлонах», а также модернизированная версия САС используется сегодня при запусках КК серии «Союз-ТМА»
Наиболее наглядно показывает разницу в менталитете людей подход к проектированию панелей инструментов и управления КК.
В создании панелей инструментов аппарата «Восток-1» чувствовали люди, которые в целом занимались проектированием ракет. Это в совокупности с требованиями надежности отразилось на минимализме элементов управления.