Система спасения космонавтов на старте. Сравнение SAS и SATA. От "сырых" данных - к полезной информации
поступает в газогенератор для создания горячего парогаза, который является рабочим телом газовой турбины турбонасосного агрегата (ТНА). При осуществлении наддува азотом произошёл отказ клапана ВП-5 двигателя РД-107 блока «В» первой ступени. Из-за негерметичного клапана перекись водорода начала раньше времени поступать в газогенератор. Началась преждевременная раскрутка ротора ТНА с пустыми насосами окислителя и горючего. В нормальной ситуации заполнение насосов ТНА компонентами топлива осуществляется самотёком до начала раскрутки. В следствии отсутствия нагрузки на насосах, ротор вышел на запредельные обороты - именно в этот момент космонавты почувствовали ещё одну, нехарактерную, вибрацию. Пошедший в разнос ротор ТНА разрушился из-за чрезмерной центробежной силы, и его обломки повредили трубопроводы окислителя и горючего. В двигательном отсеке блока «В» возникло возгорание, которое сначала было идентифицировано на экранах мониторов командного бункера как начало работы двигателей ракеты-носителя. Начавшийся пожар вызвал повреждение кабелей, передающих данные о функционировании систем ракеты-носителя, поэтому только спустя 20 секунд после возникновения нештатной ситуации, технический персонал заметил возгорание. 
Первым отреагировал на ситуацию технический руководитель НПО «Энергия» Юрий Павлович Семёнов, прокричав по связи «Днестр!». Это был пароль для задействования системы аварийного спасения (САС) экипажа космического корабля. Генерал Алексей Александрович Шумилин и технический руководитель по ракете-носителю Александр Михайлович Солдатенков, мгновенно оценив ситуацию, также прокричали команду «Днестр» в микрофоны для операторов, которые моментально выдали команду на приведение САС в действие.
Сработавшие твёрдотопливные двигатели САС отделили головную часть ракетно-космической системы, содержащую спускаемый аппарат с космонавтами и орбитальный отсек под обтекателем, уведя её вверх и в сторону от горящей ракеты-носителя. Спустя 2 секунды после отстрела САС со спускаемым аппаратом, объятая пламенем ракета стала проседать в проём стартового стола, взорвалась, и разрушенная взрывом конструкция провалилась вниз стартового сооружения. Двигатели САС проработали 4 секунды. За это время космонавты поднялись на высоту 650 метров, испытав перегрузку от 14 до 18 единиц, затем по инерции поднялись ещё до высоты 950 метров,
где произошёл отстрел спускаемого аппарата от орбитального отсека из-под обтекателя, которые были уведены вспомогательными двигателями САС в сторону. В скором времени сработала парашютная система, которая через 5 минут опустила спускаемый аппарат в 4 километрах от места аварии. Владимир Титов и Геннадий Стрекалов стали первыми в мире космонавтами, жизнь которых была спасена САС. Испытавшие сильную перегрузку, но без последствий для здоровья, они позже вернулись к своей деятельности. Позже каждый из космонавтов успешно осуществил по три полёта в космос.
И так… Система аварийного спасения, или сокращённо САС - является одной из важнейших систем космического корабля. Из названия ясно её прямое предназначение. Но на всех ли космических кораблях предусмотрено спасение экипажа в случае возникновения аварийных ситуаций?
С момента первых пилотируемых стартов в космос, предусматривалось спасение экипажа космического корабля. На советских пилотируемых космических кораблях серии «Восток» основным средствам спасения являлось катапультируемое кресло. В случае возникновения аварийной ситуации на старте или в полёте, космонавт должен был произвести катапультирование прямо из спускаемого аппарата. Для этих целей в головном обтекателе ракеты-носителя «Восток» предусматривался специальный проём, расположенный напротив люка спускаемого аппарата. Одновременно с полётами советских космических кораблей «Восток», в США осуществлялись запуски пилотируемых космических кораблей «Меркурий» (Mercury
). Проектируя этот корабль, американские конструкторы, во главе с Максом Фаже, пошли совершенно по другому пути обеспечения безопасного спасения астронавта, в случае аварии ракеты-носителя. Капсула космического корабля «Меркурий» имела очень маленькие размеры и ограниченный объём. Инженеры экономили вес, так как энергетические возможности первых американских ракет-носителей имели гораздо более строгие ограничения, нежели советский носитель «Восток» (8К82К). Для сравнения: масса первого американского корабля едва дотягивала до 1,4 тонны, тогда как советский корабль весил как минимум 4,725 тонн, т. е. был тяжелее почти в 3,5 раза! Для первых пилотируемых пусков по программе «Меркурий» применялась модифицированная баллистическая ракета «Редстоун» (PGM
-11/
MRLV
), энергетические возможности которой позволяли «забросить» американский космический корабль лишь на суборбитальную траекторию. Возможностей «Атласа-Д» (Atlas-D/
SM
-65
D
) едва хватало, чтобы вывести его на орбиту. Устанавливать катапультируемое кресло на корабль «Меркурий» было неоправданно как из-за ограниченного объёма (по образному выражению астронавтов они не залазили в «консервную банку», а «натягивали» её на себя), так и с весовой точки зрения: помимо усиленного кресла требовалось установить направляющие полозья, систему отстрела и систему аварийного отстрела люка. Также установить дополнительную парашютную систему, на которой астронавт осуществлял бы спуск на Землю после катапультирования. Всё это утяжелило бы корабль. Решение для спасения астронавта было принято очень простым - установка твёрдотопливного ракетного двигателя на лёгкой и прочной ферменной конструкции впереди капсулы. При возникновении аварийной ситуации спасался бы весь корабль вместе с астронавтом. При этом была бы задействована основная парашютная система, которая применяется для штатного приземления, а точнее приводнения. Американские космические корабли, вплоть до появления «Спейс Шаттлов», всегда осуществляли посадку в воды Атлантического или Тихого океанов (что, кстати, позволяло съэкономить на массе системы мягкой посадки - полностью отказавшись от неё).
Следующее поколение советских пилотируемых космических кораблей - корабли серии «Восход». По-сути этот корабль представлял собой усовершенствованный «Восток». Наибольшему изменению был подвергнут спускаемый аппарат. В космос летало только два корабля этой серии. В спускаемом аппарате «Восхода-1» было размещено три кресла, вместо одного. Из-за ограниченных размеров внутреннего объёма (т. к. «Восток» изначально проектировался для одного космонавта), на «Восходе-1» пришлось отказаться от космических скафандров и от… системы катапультирования! Ферменная САС также не была предусмотрена. Первый в мире экипаж, состоящий из трёх космонавтов: командира Владимира Михайловича Комарова, научного сотрудника Константина Петровича Феоктистова и врача Бориса Борисовича Егорова, полетел в космос 12 октября 1964 года в… спортивных костюмах! Это решение (летать в космос без высотно-компенсирующих скафандров) практиковалось вплоть до роковой посадки корабля «Союз-11» 30 июня 1971 года. Старт в космос корабля «Восход-2» 18 марта 1965 года осуществлён также без средств аварийного спасения. Космонавты Павел Иванович Беляев и Алексей Архипович Леонов (который в этом полёте стал первым в мире человеком, вышедшим в открытый космос) находились на борту «Восхода-2» в скафандрах «Беркут». Их кресла также не были катапультируемыми. Таким образом, два этих полёта были проведены с очень большим риском для жизни экипажей. В случае аварии ракеты-носителя на старте, у экипажа не было шансов на спасение. В США, в одно время с выполнением в Советском Союзе программы «Восход», в космос летали пилотируемые космические корабли серии «Джемини» (Gemini
). Инженеры американской авиастроительной фирмы McDonnell
Aircraft
, которые ранее работали над капсулой «Меркурия», пошли по пути советских инженеров, установив в качестве средства спасения астронавтов два катапультируемых кресла. На этот раз в распоряжении американских конструкторов была гораздо более мощная ракета-носитель «Титан-2» (Titan
II
GLV
), которая также являлась межконтинентальной баллистической ракетой, только более мощной, чем «Атлас-Д». Масса корабля доходила до 3,81 тонны, т. е. он был почти в три раза тяжелее своего младшего собрата. Экипаж корабля состоял из двух астронавтов.
С начала 60-х годов фирма North American в инициативном порядке вела разработку космического корабля «Аполлон», и лишь после знаменитой речи президента США Джона Фитцжеральда Кеннеди, программа полёта человека на Луну получила государственную поддержку. Помимо North
American
, над проектом космического корабля для пилотируемого полёта на Луну работали такие гиганты аэрокосмической индустрии США, как фирмы Martin и McDoneel Aircraft. Проект фирмы Martin предусматривал постройку космического корабля, предусматривавший прямой перелёт на поверность Луны, без предварительного выхода на околунную орбиту. Подобная схема полёта прорабатывалась и инженерами фирмы
McDonnell
Aircraft
. Их лунный корабль базировался на проекте космического корабля «Джемини». В 1962 году инженер НАСА Джон Хуболт предложил схему полёта с высадкой на поверхности Луны, которая подразумевала предварительный выход на окололунную орбиту и разделение отсеков. На Луну садился небольшой посадочный аппарат. Эта схема полёта была впервые предложена в начале XX века нашим соотечественником - Юрием Васильевичем Кондратюком (псевдоним Александра Игнатьевича Шаргея). Именно её, как за основу, и взяли разработчики будущего космического корабля «Аполлон». Эти работы велись в те годы, когда осуществлялась программа «Меркурий». Схема САС, заложенная в проекте «Меркурий» несла ещё одно положительное преимущество - система аварийного спасения сбрасывалась после прохождения самого критичного участка, где она могла понадобиться. Это старт и прохождение плотных слоёв атмосферы. В менее плотных слоях атмосферы, когда скоростной напор не столь значителен, корабль может самостояьельно отделиться от ракеты-носителя, в случае неисправности последнего. Используя лишь тягу своего двигателя. Поэтому САС на ферменной конструкции сбрасывается сразу после прохождения плотных слоёв атмосферы в целях экономии массы. В случае с катапультируюмыми креслами пришлось бы «таскать» с собой всю систему на всех этапах полёта. В том числе и на Луну. Естественно, что такая система абсолютна не нужна при орбитальных полётах, а уж тем более на межпланетных траекториях и на Луне. Поэтому инженеры North American остановились именно на САС со сбрасываемой конструкцией.
Таким же путём пошли и советские конструкторы, которые работали над третьим поколением советских космических кораблей. «Союз» изначально проектировался как корабль для пилотируемых полётов на Луну. Ещё раньше, в самого начала 60-х годов, в ОКБ-1 велась разработка сверхтяжёлого носителя Н-1 (11А52), изначально предназначенного для запуска в космос тяжёлых станций по проектам освоения Марса. С началом «лунной гонки» проект Н-1 был ориентирован в первую очередь на осуществления программы пилотируемых полётов человека на естественный спутник Земли. Отказ от катапультируемых кресел позволил также увеличить внутренний объём спускаемого аппарата и одновременно с этим уменьшить его массу. С 1967 года начались регулярные запуски в космос орбитальных космических кораблей серии «Союз» (7К-ОК). Одновременно велась отработка лунной версии космического корабля «Союз» (7К-Л1). Его вариант, известный как автоматическая межпланетная станция «Зонд», выполнил несколько успешных полётов в окололунное пространство, и возвращение на Землю с входом в атмосферу со второй космической скоростью. Вывод в космос аппаратов серии «Зонд» осуществлялся модернизированными ракетами-носителями «Протон-К» (8К82К), разработанная в ОКБ-23 под руководством Владимира Николаевича Челомея. В проекте «Зонд» применялась САС, по схеме аналогичная установленным на вариантах, запускаемым в космос ракетами-носителями «Союз» (8А511) и Н-1. Существенным отличием версий космического корабля «Союз» для облёта Луны, было отсутствие орбитального жилого отсека, который присутствовал на штатных орбитальных «Союзах» и его варианте для пилотируемого полёта с высадкой на Луну (7К-ЛОК). Его упразднили ввиду того, что энергетические характеристики «Протона» не позволяли отправить на межпланетную траекторию полностью снаряжённый корабль для испытаний с возвращением на Землю со второй космической скоростью. Основное отличие таких полётов от орбитальных заключается в спускаемом аппарате - толщина его теплозащитного покрытия должна быть больше, чтобы выдержать больший нагрев при входе в плотные слои атмосферы. За время испытаний «Зондов» по программе облёта Луны произошли четыре аварии, когда срабатывала САС. Во всех четырёх случаях экипаж остался бы невредимым, если бы эти полёты выполнялись в пилотируемом режиме. Случай со срабатыванием САС произошёл также при втором испытательном пуске ракеты-носителя Н-1, когда из-за ненормальной работы одного из двигателей, автоматика последовательно отключила почти все двигатели первой ступени. Безупречно сработавшая САС отвела спускаемый аппарат на безопасное расстояние от места катастрофы - гигантская ракета успела подняться на небольшую высоту, а затем рухнула плашмя на место старта. Аналогично, в случае пилотируемого запуска, космонавты остались бы живы. Эти несколько случаев подтвердили надёжность САС как средства спасения жизней экипажа космического корабля. Оставалось только подвернуться случаю, когда система сработала бы по своему прямому назначению... И этот случай произошёл 26 сентября 1983 года.
Помимо эксплуатировавшихся систем аварийного спасения, существовали проекты, никогда не реализованные на практике. Например, во время выполнения программы «Аполлон» в 1961 - 1972 годах ставилась задача спасения астронавтов, «застрявших» на Луне. В случае отказа двигательной установки взлётной ступени лунного модуля, два астронавта были бы обречены на верную и мучительную смерть из-за неминуемой нехватки кислорода. Тоже самое ожидало и весь экипаж (три астронавта), если бы не запустилась главная маршевая установка
SPS
командно-служебного модуля космического корабля «Аполлон». Астронавты не смогли бы покинуть околунную орбиту, и оставались бы внутри командного модуля, погибнув в конце концов по той же причине. Позже корабль, постепенно снижаясь под воздействием масконов, разбился бы о лунную поверхность. Прорабатывались планы спасательных миссий, варианты перехода астронавтов из терпящего бедствие корабля в корабль-«спасательную шлюпку», в т. ч. и через открытый космос. Но пожалуй самым оригинальным и проработанным проектом был
LESS
-
Lunar
Escape
Systems
. Проект предусматривал разработку, постройку и испытание САС для долговременных двухнедельных лунных экспедиций, которые были отменены сразу после успешной высадки и возвращения на Землю астронавтов экспедиции «Аполлон-11». САС представляла собой небольшой летательный аппарат, имеющий складной каркас и оснащённый небольшой жидкостной двигательной установкой, баками с топливом, примитивной системой управления и двумя креслами для астронавтов. Система жизнеобеспечения экипажа отсутствовала, т. к. считалось, что астронавты будут стартовать с поверхности Луны в своих лунных скафандрах, с штатными портативными ранцевыми системами жизнеобеспечения.
LESS
складывался по типу LRV (Lunar
Roving
Vehicle
- «лунный вездеход»), который использовался в трёх последних экспедициях на Луну, и аналогичным образом укладывался в один из четырёх боковых отсеков посадочной ступени лунного модуля. В связи с сокращением программы «Аполлон», а также отмены постройки на ней базы по программе Apollo
Applications
Program
, проект был свёрнут, и никогда не воплощён в «железе».
Наиболее же «воплощённым» в жизнь проектом спасения жизни астронавтов, летавших на космических кораблях «Аполлон», была программа «Скайлэб-спасатель» (Skylab Rescue или SL-R). 28 июля 1973 года в космос отправился космический корабль «Аполлон» со второй долговременной экспедицией SL -3 на американскую орбитальную станцию «Скайлэб». Вскоре после старта, астронавты обнаружили, что у них отказал один из четырёх блоков реактивной системы управления (РСУ) ориентацией корабля, а через шесть дней отказал второй блок. Проблема была вызвана утечкой горючего - монометилгидразина. В NASA приняли решение подготовить корабль-спасатель, который смог бы эвакуировать астронавтов со станции «Скайлэб» в случае, если бы на основном корабле отказали оставшиеся блоки РСУ. Была подготовлена экспедиция корабля-спасателя в составе астронавтов-дублёров второй долговременной экспедиции SL-3: Вэнса Бранда и Дона Лесли Линда. Была собрана ракетно-космическая система в составе ракеты-носителя «Сатурн-1Б» (образец SA-208) и космического корабля «Аполлон» (образец CSM-119) с перекомпонованным командным отсеком для размещения в нём пяти астронавтов, вместо трёх:
Во время подготовки к спасательному полёту, астронавты Бранд и Линд на тренажёрах отрабатывали операции по возвращению основного корабля «Аполлон», имеющего проблемы с утечкой горючего. Согласно заложенным резервам в конструкцию корабля, астронавты экспедиции SL-3 могли безопасно вернуться с орбиты и на одном работающем блоке РСУ. Инженеры NASA пришли к выводу, что утечка монометилгидразина не повредила других систем корабля, а так как два других блока РСУ оставались работоспособными, спасательную экспедицию отменили.
Во время выполнения заключительной, третьей экспедиции
SL
-4 на станцию «Скайлэб», NASA «на всякий случай» подготовила ещё один спасательный корабль - тот же самый переоборудованный «Аполлон» (образец CSM-119), но уже установленный на другую ракету-носитель «Сатурн-1Б» (образец SA-209). Предыдущий «Сатурн-1Б» (образец SA-208) для корабля-спасателя был использован для запуска в космос последней экспедиции SL-4. Собранная ракетно-космическая система «Скайлэб-спасатель» даже была вывезена на стартовый комплекс №39, на позицию «Б», но запуск так и не состоялся по причине ненадобности. К этому полёту готовился тот же экипаж астронавтов-«спасателей».
На космических кораблях серии «Спейс Шаттл» средства аварийного спасения не были предусмотрены. Лишь при первых четырёх испытательных пилотируемых запусках (полёты STS-1 -
STS
-4), когда в космос летали экипажи, состоящие из двух астронавтов, были предусмотрены средства спасения - катапультируемые кресла, аналогичные установленным на сверхзвуковом разведчике Lockheed SR-71 Blackbird. Начиная с пятого полёта (STS
-5), начались эксплуатационные полёты многоразовой транспортной космической системы. Экипаж в полёте STS-5 состоял уже из четырёх человек, и средства катапультирования были упразднены. А начиная с шестого полёта (STS
-6), когда был введен в эксплуатацию орбитальный корабль (ОК или «орбитер») «Челленджер», экипаж состоял уже из пяти и более человек. Часть экипажа размещалась на средней палубе при запуске и спуске с орбиты - катапультирование оттуда было невозможно уже по техническим причинам в силу компоновки и конструкционных особенностей корабля. Несмотря на очевидный риск, вплоть до десятого запуска корабля «Челленджер» 28 января 1986 года, всё шло более или менее успешно. Космические корабли «Спейс Шаттл», начиная с 1981 года, совершили 24 успешных полёта в космос…
О катастрофе «Челленджера» написано немало. Сразу после аварии была создана правительственная комиссия по расследованию причины катастрофы. Причины крушения были установлены достаточно достоверно. Были выработаны меры и рекомендации по недопущению подобных прои
c
шествий в будущем. При расследовании выяснилось, что корабль разрушился неполностью - взрывом оторвало носовую часть «орбитера», в которой находилась герметичная кабина с экипажем, состоящим из семи человек. Астронавты остались живы, и погибли лишь при ударе о воды Атлантического океана. Если бы кабина была оснащена примитивной парашютной системой - то гибель астронавтов удалось бы избежать.
После катастрофы принципиальное изменение конструкции многоразового космического корабля не предусматривалось. Как мера для обеспечения дополнительной безопасности была разработана схема покидания «орбитера» на атмосферном участке полёта. Она предусматривала самостоятельное покидание корабля через выходной люк. В случае возникновения аварийной ситуации, астронавты должны были по очереди покинуть «Шаттл», и раскрыть спасательный парашют. Сразу после отделения люка с помощью пиротехнических средств, в поток разворачивался специальный гибкий шест, который служил для увода покидающих «орбитер» астронавтов вниз под крыло, чтобы исключить столкновение их с лобовой кромкой крыла. Но очередная катастрофа, случившаяся 1 февраля 2003 года с «шаттлом» «Колумбия», показала, что пилотируемые полёты в космос являются опасным мероприятием. На высоких гиперзвуковых скоростях астронавты были заранее обречены на гибель в разрушающемся корабле… Даже если бы все члены экипажа могли катапультироваться, это не спасло бы их от неминуемой смерти. Практически аналогичными конструктивными особенностями обладал и советский многоразовый космический корабль «Буран». Но это уже другая история.
Реакцией на катастрофу космического корабля «Колумбия» стала речь 43-его президента США Джорджа Уокера Буша, произнесённая им 14 января 2004 года. Президентской комиссией был предложен план по освоению космического пространства, названный «Видением по исследованию космического пространства» (Vision
for
Space
Exploration
, сокращённо
VSE
). Согласно этому плану, не позже 2014 года, должен был быть построен и испытан космический корабль, получивший название «Пилотируемый исследовательский корабль» (Crew
Exploration
Vehicle
, сокращённо CEV), позже получивший официальное название «Орион» - в честь известного созвездия. Программой создания пилотируемого космического корабля, серии ракет-носителей, лунного посадочного модуля, луноходов, и другого вспомогательного оборудования, названной «Созвездием» (Constellation
Program
, сокращённо
CxP
), предусматривалось возвращение американских астронавтов к пилотируемым полётам на Луну, которые были прекращены в декабре 1972 года с полётом «Аполлона-17».
В процессе создания «Ориона» было рассмотрено несколько вариантов его компоновки: от крылатых до вариантов с возвращаемой капсулой. Каждый из вариантов предполагал многоразовое использование. Победителем в конкурсе на создание CEV была выбрана корпорация Lockheed Martin, предложившая вариант, напоминавший космический корабль «Аполлон», но увеличенный в размерах. Позже «Орион» так и стали называть - «Аполлон на стероидах». 31 августа 2006 года
NASA
подписала контракт на разработку, строительство и испытание космического корабля. Развернулись широкие работы. Одновременно с разработкой многоразового спускаемого аппарата - командного модуля (Crew
Module
, сокращённо
CM
), началась разработка парашютной системы и системы аварийного спасения. Начались испытания отдельных элементов парашютной системы со сбросом весовых эквивалентов, а также всей системы в целом со сбросом весовых макетов CM с транспортных самолётов
C
-17 и
C
-130. Одновременно с этим начались испытания компонентов САС, создаваемыми компаниями
Aerojet
и AT
K
. 6 мая 2010 года на ракетном полигоне Уайт Сэндс, штат Нью-Мексико, состоялись первые лётные испытания САС космического корабля «Орион» -
Pad
Abort
1 (
PA
-1). Иммитировалась ситуация со срабатыванием системы аварийного спасения на стартовой позиции. Испытания прошли успешно. Командный модуль поднялся на высоту 1800 метров в верхней части траектории, отделился от фермы с ракетными двигателями и обтекателем, сработали вспомогательные и вытяжная, а затем основная парашютная система. Последняя бережно опустила CM на расстоянии 2,1 километра от места старта.
Схема посадки космического корабля «Восток»
Схема работы системы аварийного спасения экипажа космического корабля «Союз»
Корабль на испытательном стенде
САС сдергивает корабль со стенда
На высоте 300 м САС отстреливается от корабля
Спускаемый аппарат выбрасывает парашют
Двадцать шестого сентября 1983 года Владимир Титов собирался взять реванш за неудавшийся первый полет, который продлился всего двое суток. Тогда на «Союзе Т-8» не раскрылась антенна системы стыковки, и корабль пришлось сажать досрочно. За несколько секунд до старта ракета «СоюзУ» начала раскачиваться чуть сильнее, чем обычно. Титов не волновался: вибрация — непременный атрибут ракетного старта. Посмотреть же вниз он не мог: космический корабль на старте наглухо закрыт обтекателем.
А вот люди внизу испытывали ужас: ракетаноситель горела. «Союз», заправленный почти 300 т жидкого кислорода и керосина, вот-вот должен был взорваться. И взорвался. Но за доли секунды до этого на самой верхушке грандиозного 50-метрового металлического тела вспыхнул факел двигателя системы аварийного спасения. Корабль, оторвавшись от гибнущей ракеты, взмыл вверх на полтора километра, отстрелил от спускаемого аппарата лишние отсеки и выпустил парашюты. Владимир Титов и Геннадий Стрекалов мягко приземлились в нескольких километрах от стартового стола, на котором бушевал пожар. Каждый из спасенных космонавтов сумел еще трижды побывать на орбите.
Человеческий фактор
Титов и Стрекалов выжили случайно. Автоматика, управляющая системой аварийного спасения, дала сбой и не сработала. Оператор на Земле вовремя обнаружил ошибку и вручную активировал САС менее чем за одну десятую секунды до того, как пожар пережег провода, по которым команды поступали на космический корабль. Если бы оператор помедлил на мгновение, космонавтам помочь никто бы не смог.
Радиоканал, дублирующий перегоревший кабель, был блокирован пожаром — огонь ионизирует воздух, и он перестает пропускать радиоволны. Это же пламя уничтожило и основную линию связи, по которой автоматика сама запускала двигатели САС. Вот если бы ракета успела подняться над стартовым столом, радиосвязь заработала бы снова: факел не помешал бы прохождению радиоволн; но ракета еще стояла на столе, связанная с Землей тоненькой пуповиной кабельмачты. Если бы кабельмачта успела отойти от ракеты (это происходит перед самым запуском), то САС не сработала бы и от команды оператора.
Что такое САС?
Ее исполнительная часть — твердотопливный двигатель, массой примерно в тонну, закрепленный в вершине головного обтекателя космического корабля. Вместо одного сопла у него двенадцать маленьких, установленных под углом 30° к оси ракеты. Еще выше расположен небольшой двигатель для увода в сторону головного обтекателя после срабатывания основного.
Дело в том, что корабль «Союз» состоит из трех отсеков — орбитального, приборно-агрегатного и спускаемого аппарата. Спускаемый аппарат с космонавтами находится в середине связки, а силовой элемент (шпангоут, к которому можно прикладывать усилия) — в самом низу. Поэтому с ракеты приходится сдергивать семитонный корабль целиком, вместе с обтекателем. Расположение двигателя САС сверху на штанге, а не внизу, под космическим кораблем, диктовалось следующим: в целях экономии веса и горючего сразу после того, как ракетаноситель набирала достаточную высоту, штанга вместе с двигателями отстреливалась от обтекателя.
При срабатывании САС космонавты испытывают перегрузку в 6,5 g — больше, чем при штатном приземлении. Комфортом пренебрегают для того, чтобы быстро набрать скорость и высоту, уходя из опасной зоны. Всего за две секунды корабль отлетает от ракеты на 125 м, за три — почти на триста, после чего двигатель выключается, выработав все топливо, и дальше вверх и вбок связка полетит по инерции.
Через долю секунды после выключения двигателя на обтекателе раскрываются решетчатые крылья-стабилизаторы, в нормальном состоянии сложенные и прижатые к боковым стенкам обтекателя. Крылья позволяют отлететь от места аварии на четыре-пять километров. (Интересно, что в проектировании решетчатых крыльев принимал участие Юрий Гагарин, выбрав их для своего дипломного проекта в Академии имени Жуковского.)
После набора необходимой высоты и скорости подрываются пироболты и корабль выскальзывает из обтекателя, затем отстреливаются ставшие ненужными приборно-агрегатный и орбитальный отсеки. А из спускаемого аппарата выходит парашют, и перед самой землей срабатывают двигатели мягкой посадки.
Приборно-агрегатный и орбитальный (его еще называют «бытовым») отсеки разбиваются, а вот спускаемый аппарат, в котором установлена львиная доля автоматики, можно будет использовать повторно. Почти все такие аппараты после срабатывания САС слетали в космос — уже на другой ракете. А вот после настоящего космического полета спускаемые аппараты повторно не используются.
Кроме исполнительной части САС, двигателей, не менее важна ее решающая часть и датчики, которые следят за состоянием систем ракеты и корабля. Эти приборы разбросаны по всей ракете и связаны кабелями. В начале пути корабля «Союз» ошибки разработчиков приводили к ложным срабатываниям системы, что погубило две ракеты и трех человек — техников на стартовой позиции. На первых модификациях корабля у САС было не два, а три двигателя — третий отвечал за боковой маневр корабля. Форма обтекателя и решетчатых крыльев тоже менялась.
Катапульта для Гагарина
У Гагарина не было такой системы аварийного спасения — его корабль «Восток» оснащался катапультируемым креслом, которое должно было выстреливать через специальное отверстие в обтекателе. Однако оно не позволяло отлететь от ракеты, стоящей на стартовой позиции, достаточно далеко, и поэтому космонавту в случае аварии нужна была помощь наземных служб. Мало того, изза технологического разброса мощности твердотопливного двигателя, который выбрасывал кресло, часть возможной зоны приземления приходилась на котлован, вырытый под стартовым столом ракеты. Над ним пришлось натягивать сетчатый козырек, и спасатели в случае аварии должны были быстро выскочить из подземного бункера и вернуться туда, неся на руках космонавта в скафандре.
Но самым опасным для Гагарина был полет с 45-й по 90-ю секунды. В это время высота и скорость уже слишком велики для катапультирования в кресле, но слишком малы для отстрела спускаемого аппарата: он не имел собственных двигателей ориентации и должен был ориентироваться по потоку за счет смещения центра тяжести. Но для этого он должен был падать довольно долго и набрать скорость. А вот космонавты, летавшие в дальнейшем на кораблях «Восход» и «Восход-2», были лишены и этих катапультных кресел. До сброса головного обтекателя у них не было никаких шансов на спасение. Безопасностью пожертвовали ради рекордных полетов — разместить три катапульты в объеме спускаемого аппарата было невозможно. Надо заметить, что таких полетов было всего два. Только новые корабли «Союз» получили систему, обеспечивающую безопасность космонавтов на всей траектории выведения на орбиту.
Бескрылые американцы
Аналогичное решение применялось американцами на кораблях «Меркурий» и «Аполлон». В «Аполлоне», который создавался одновременно с «Союзом», спускаемый аппарат находился в самом верху, и не было необходимости спасать приборно-агрегатный отсек. Отпадала нужда и в крыльях, так как относительная масса двигателя системы спасения уменьшалась. Тем не менее, и в американских, и в российских кораблях масса спасательной ракеты довольно велика, и в нормальном полете, когда все работает «штатно», через две минуты после старта двигательная установка САС сбрасывается. Еще через полминуты отстреливается головной обтекатель, а корабль и ракета продолжают путь на орбиту.
Буран
Идеология системы спасения на «Буране» была иной, что диктовалось многоразовостью комплекса. Задачей номер один было спасение самого корабля и, тем самым, экипажа. И уж если нельзя корабль — тогда экипаж.
Первый контур спасения заключался в том, что если на начальном этапе полета что-то случалось на ракетоносителе «Энергия», ее траектория плавно переходила в пологую траекторию возврата, выводя корабль на взлетную полосу на Байконуре. Если проблемы происходили на более позднем участке полета и уцелевшие энергетические возможности носителя позволяли, «Буран» выводился на одновитковую траекторию с дальнейшей посадкой. Если же и эта схема не срабатывала, космический корабль отделялся и пытался сесть на промежуточном аэродроме. И только в случае невозможности таких сценариев срабатывала система катапультирования пилотов. Идея же спасательных кабин, модная еще в 60-е годы, была забракована из-за чрезмерной сложности — по сути, пришлось бы строить корабль в корабле.
Как утверждают разработчики, в ближайшие десятилетия основная идеология систем спасения останется прежней: при запуске одноразовых кораблей будут использоваться решения, отработанные на «Союзе», а крылатых орбитальных самолетов — на «Буранах». Альтернатив пока не существует.
ЦЕНТРАЛЬНАЯ СИСТЕМА СИГНАЛИЗАЦИИ – ОПИСАНИЕ И РАБОТА
С помощью световых и звуковых сигналов система внутренней сигнализации оповещает членов экипажа о режимах работы самолетных систем и агрегатов.
Центральной частью внутренней системы сигнализации является система аварийной предупреждающей и уведомляющей сигнализации САС-4М.
На самолете установлены светосигнальные информационные табло и щетки
СИСТЕМА САС-4М – ОПИСАНИЕ И РАБОТА
1. ОПИСАНИЕ
Система аварийной, предупреждающей и уведомляющей сигнализации САС-4М является центральной системой сигнализации и предназначена для оповещения членов экипажа с помощью световых и звуковых сигналов об отказах, неисправностях и режимах работы систем и агрегатов самолета.
В систему САС-4М входят:
– пять блоков аварийно-предупреждающих сигналов БАП-1М;
– три блока уведомляющих сигналов БУ-1М;
– два блока коммутации БК-7М;
– два красных и два желтых центральных сигнальных огня (ЦСО);
– кнопка "КОНТРОЛЬ".
Блоки установлены на стеллажах между шпангоутами № 7-8 по левому и правому бортам.
Система САС-4М принимает сигналы систем и агрегатов самолета в виде уровня напряжения 18-29,4 В постоянного тока и обеспечивает:
– формы сигналов в соответствии с табл. 1;
– ручное регулирование яркости светосигнализаторов, сигнальных табло, ЦСО, кнопок-табло, пультов управления индикации ПУИ-148 комплексной системы электронной индикации и сигнализации КСЭИС-148 (далее по тексту КСЭИС) с помощью резистора "Яркость";
– включение и проблесковый режим красного ЦСО и появление зуммера в телефонах гарнитур при поступлении аварийного сигнала от самолетной системы при неработающей КСЭИС. При работающей КСЭИС выдача зуммера блокируется, аварийный сигнал сопровождается речевым сообщением или тональным сигналом, формируется КСЭИС;
– включение в проблесковый режим желтого ЦСО при поступлении предупреждающего сигнала от самолетной системы;
– выдачу команды на подавление сигнала сильного привлекающего действия в КСЭИС при нажатии на соответствующую лампу-кнопку ЦСО и отключение ЦСО;
– автоматическое блокирование включения желтых ЦСО на время работы красных ЦСО при одновременном срабатывании аварийной и предупреждающей сигнализации;
– централизованный контроль работоспособности блоков, светосигнализаторов и ЦСО с помощью кнопки "Контроль".
Основные данные
Напряжение питания ………………………….. 27 В
Частота сигнала в проблесковом режиме.…(2,6±0,5) Гц
Параметры сигнала типа ”зуммер”:
– частота тонального сигнала ………………..(2000±400) Гц
– частота прерывания ………………………… (2,6±0,5) Гц
Размещение органов управления системы САС-4М показано на рис. 1.
 |
Функциональное назначение органов управления и контроля САС приведено в табл. 1
Электропитание система САС-4М получает от аварийных шин АВШ1 и АВШ2 левого и правого РУ 27 В.
РАБОТА
АВАРИЙНАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ
При поступлении аварийного сигнала от какой-либо системы или агрегата блок БАП-1М включает соответствующий аварийный сигнализатор и одновременно выдает команду в блок БК-7М на включение красной лампы-кнопки ЦСО в проблесковом режиме и для формирования звукового сигнала для АВСА. При нажатии красной лампы-кнопки ЦСО в блок БАП-1М подается команда, которая прекращает выдачу сигнала в блок БК-7М на включение звукового сигнала и ЦСО.
При снятии сигнала от системы или агрегата соответствующий ему аварийный светосигнализатор гаснет.
ПРЕДУПРЕЖДАЮЩАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ
При поступлении предупреждающего сигнала от любой системы или агрегата блок БАП-1М включает соответствующий предупреждающий светосигналиатор и одновременно выдает команду в блок БК-7М на включение желтого ЦСО в проблесковый режим. При нажатии на желтую лампу-кнопку ЦСО в блок БАП-1М подается сигнал, отключающий ЦСО, после чего ЦСО готов к приему следующего сигнала.
При снятии сигнала от системы или агрегата соответствующий ему предупреждающий светосигнализатор гаснет.
При работе аварийного светосигнализатора и красной лампы-кнопки ЦСО в проблесковом режиме блок БАП-1М выдает сигнал в блок БК-7М на блокировку предупреждающих светосигнализаторов и желтой лампы-кнопки ЦСО. После нажатия (отключения) красного ЦСО предупреждающая сигнализация возобновляет свою работу.
УВЕДОМЛЯЮЩАЯ И ПРЕДУПРЕЖДАЮЩАЯ
(БЕЗ ВЫХОДА НА ЦСО) СИГНАЛИЗАЦИЯ
При поступлении уведомляющего или предупреждающего (без выхода на ЦСО) сигналала какой-либо системы или агрегата блок БУ-1 включает соответствующий уведомляющий или предупреждающий светосигнализатор в режим постоянного горения.
При снятии сигнала от системы или агрегата соответствующий сигнализатор гаснет.
КОНТРОЛЬ СИГНАЛИЗАЦИИ
При нажатии на кнопку ”Контроль” напряжение 27 В поступает на контрольные входы блоков системы САС. При этом красные ЦСО должны работать в проблесковом режиме, в АВСА должен поступать звуковой сигнал (зуммер).
При включении КСЭИС зуммер САС должен отключиться и должен появиться тональный сигнал или речевое сообщение, формируемое КСЭИС.
При нажатом положении кнопки ”Контроль” и нажатии красной лампы-кнопки ЦСО она должна погаснуть.
При нажатом положении кнопки ”Контроль” и отключенной красной лампе-кнопке ЦСО желтая лампа-кнопка ЦСО должна работать в проблесковом режиме.
При нажатом положении кнопки ”Контроль” и нажатии желтой лампы-кнопки ЦСО она должна погаснуть.
При нажатом положении кнопки ”Контроль” и вращении резистора ”Яркость” яркость ЦСО, светосигнализаторов, светосигнальных табло, кнопок-табло должна меняться.
При отпускании ”Контроль” все горевшие ранее светосигнализаторы должны погаснуть.
1 февраля 2003 года при спуске с орбиты в небе над Техасом потерял устойчивость и разрушился космический челнок «Колумбия». Смерть семерых членов экипажа была быстрой, но, вероятно, они успели осознать происходящее. Что чувствовали астронавты в эти секунды, мы уже не узнаем, но нетрудно догадаться, о чем думали после катастрофы инженеры, создавшие и готовившие к запуску многоразовый корабль: «Почему случилась катастрофа? Все ли я сделал, чтобы избежать этого? Был ли у астронавтов шанс выжить?» На последний вопрос ответ однозначен: спасти экипаж «Колумбии» было невозможно, ведь конструкция корабля просто не предусматривала этого. Фото вверху: NASA/ISC
Надежность средств, при помощи которых человек способен достичь космоса, далека от идеальной. Ракета — сложная конструкция, на 90% и более состоящая из взрывоопасного топлива. Огненный шар вспыхнувшего на старте носителя, такого как «Протон» или «Сатурн-5», — явление, внешне сходное с подрывом тактического ядерного боеприпаса и гибельное для всего живого в радиусе нескольких сотен метров от эпицентра. Но даже в нормальном полете огромные нагрузки от тяги двигателей и аэродинамических сил стремятся растрясти, смять, сломать ракету и корабль. В любой момент может случиться отказ. Поэтому с самого начала освоения космоса особое внимание разработчики уделяли системе аварийного спасения (САС) космонавтов, которая должна безупречно работать именно в тех ситуациях, когда отказывает остальное оборудование.
Если полет проходит в штатном режиме, работают все системы комплекса, кроме этой. Но случись серьезный отказ или, того хуже, авария ракеты, САС — единственный шанс сохранить жизнь экипажа. Для многих, кто интересуется космонавтикой, эта аббревиатура ассоциируется с башенкой замысловатой формы, расположенной на самой вершине ракеты-носителя. «Башенка» — это двигательная установка системы аварийного спасения (ДУ САС). Но она являет собой лишь верхушку айсберга, состоящего из множества технических приспособлений, которые позволяют специалистам на Земле держать руку на пульсе ради решения лишь одной задачи — во что бы то ни стало спасти экипаж.
Спасение на старте
Заправка ракеты «Союз» компонентами топлива — довольно опасная операция. Поэтому космонавты занимают места в корабле, только когда она завершена — за два часа до намеченного старта. После этого с ракетой обычно не производится никаких активных действий — не подаются электрические команды, не приводятся в действие клапаны и другие механизмы. Это практически исключает возможность взрыва. В случае же других нештатных ситуаций — отказа бортовых систем, резкого ухудшения погодных условий — экипаж нетрудно эвакуировать со старта, и даже спешка при этом обычно не нужна.
Куда труднее спасти космонавтов на последних этапах предстартовой подготовки, когда персонал уже покинул башню обслуживания и ракета начинает активно готовиться к запуску. Поэтому ровно за 15 минут до намеченного старта приводится в готовность двигательная установка САС. С этого момента и до подъема в верхние слои атмосферы она способна в любой момент оторвать корабль с экипажем от аварийной ракеты, увести его в сторону и обеспечить мягкую посадку.
26 сентября 1983 года к орбитальной станции «Салют-7» должен был стартовать очередной «Союз». Космонавты Владимир Титов и Геннадий Стрекалов заняли свои места, шли последние приготовления к пуску. Из бункера управления не сразу заметили, как за 108 секунд до расчетного времени старта в топливной системе первой ступени ракеты возник пожар. Более того, некоторые участники запуска поначалу приняли дым за обычную картину выхода двигателей на режим, хотя команда «зажигание» по громкой связи не объявлялась. Только через шесть секунд после визуального обнаружения пламени руководитель пуска генерал Алексей Шумилин и технический руководитель подготовки ракеты-носителя Александр Солдатенков почти одновременно подали команду на включение САС. Четыре секунды команду передавали операторы, еще чуть больше секунды работала автоматика. Взревели мощные двигатели «башенки» и выдернули «Союз» из огненного шара — за секунду до этого пламя уже полностью охватило ракету-носитель. Полет занял пять с половиной минут, после чего спускаемый аппарат приземлился в четырех километрах от горящего старта. Это был единственный случай в истории космонавтики, когда для спасения экипажа пришлось задействовать ДУ САС, и она достойно справилась со своей задачей.
Система спасения должна функционировать в любых условиях, вплоть до неуправляемого хаотичного падения ракеты. Для этого сначала основные двигатели САС отрывают спасаемую часть от ракеты и быстро уводят ее в сторону, а затем включаются управляющие двигатели, которые формируют нужную траекторию спуска. Скоротечность многих аварийных ситуаций требует от САС высокого быстродействия. Поэтому все ее двигатели — твердотопливные. По сравнению с жидкостными они проще, надежнее и быстрее набирают максимальную тягу. Но и переборщить с мощностью двигателей нельзя. Перегрузку в 20 единиц, действующую в направлении «от груди к спине», человек способен выносить всего лишь около секунды. Этого времени не хватит, чтобы увести спасаемую часть корабля на безопасное расстояние от ракеты. Приходится ограничивать тягу спасательных двигателей так, чтобы перегрузка не превышала 10—15 единиц, зато такое ускорение можно поддерживать дольше.
Первая забота
7 ноября 1963 года остров Уоллопс в американском штате Вирджиния озарился вспышкой света, сопровождавшейся чудовищным, хоть и недолгим грохотом. Опережая клубы дыма, вверх рванулся небольшой предмет в форме конуса и в считанные секунды поднялся на высоту более километра. Нет, это был не НЛО! Так проходили первые испытания САС нового космического корабля «Аполлон», который должен был доставить первых американцев на Луну . Ни ракеты-носителя «Сатурн-5», ни даже самого корабля целиком еще не существовало, а испытания САС уже провели!
Эта система настолько важна, что именно с ее создания и испытаний начинается разработка пилотируемой системы. Ракета может быть еще только в чертежах, а корабль в макете, но система спасения обязана быть готова к испытаниям. В первых (самых важных) тестах проверяется отделение корабля от ракеты, стоящей на старте. Обычно при испытаниях используется макет корабля с парашютной системой, и единственной работоспособной частью является ДУ САС с нужными подсистемами. Так начиналась разработка не только «Аполлонов». Эту процедуру прошли «Меркурии», «Союзы», транспортный корабль снабжения (ТКС) для станции «Алмаз», китайский «Шэньчжоу»... А сейчас разрабатывается новейший американский лунный «Орион».
Иногда для испытания систем спасения создают специальные ракеты. Американцы для отработки САС корабля «Меркурий» сделали ракету «Литтл Джо 1», а для «Аполлона» — «Литтл Джо 2». На них проверялась работоспособность системы при максимальных скоростных напорах и в неуправляемом падении. Советские разработчики подходили к делу с еще большим размахом. Проводились экспериментальные пуски полностью снаряженных штатных ракет «Протон», которые несли «спарки» — по два возвращаемых аппарата корабля ТКС, верхний из которых был оснащен САС. Все это нужно для того, чтобы обеспечить высочайшую надежность системы в пилотируемом полете. «Протон» подвел создателей ТКС лишь один раз, и тогда САС спасла верхний возвращаемый аппарат «спарки».
Куда больше неприятностей обрушилось на лунную программу. Во время запусков беспилотных кораблей Л-1 («Зонд») для облета Луны САС четырежды спасала спускаемые аппараты при авариях «Протона». Она без замечаний справлялась со своей задачей на всех участках выведения — от момента максимального аэродинамического сопротивления до отказа последней ступени ракеты. При аварийных пусках лунного носителя Н-1 САС также работала нормально.
Медвежья услуга
Говорят: «И незаряженное ружье раз в год само стреляет». Был случай, когда из-за логической ошибки надежнейшая САС стала причиной фатальных последствий. 14 декабря 1966 года она случайно сработала после отбоя запуска беспилотного корабля «Союз». В это время из ракеты, стоящей на стартовом комплексе, уже сливали топливо. Включение двигателей САС вызвало пожар и последующий взрыв носителя. Благодаря решительности и внимательности руководителя пуска удалось эвакуировать почти весь персонал, находившийся возле ракеты в этот момент. Увы, без жертв не обошлось: задохнулся дымом пожара инженер-майор Л.В. Коростылев, руководивший стартовой командой в группе комплекса наземного оборудования. Анализ причин аварии показал, что гироскопы системы управления ракетой после отмены пуска продолжали вращаться — до полной остановки им необходимо было целых 40 минут — и «отслеживали», как положено, пространственное положение носителя. В результате система управления восприняла поворот стартового комплекса, вызванный суточным вращением Земли, как выход угловых отклонений ракеты за допустимые пределы и выдала команду на включение САС.
Не только двигатели
Двигательная установка САС — не только важнейшая, но и самая тяжелая часть системы спасения. Она «съедает» изрядную часть полезной грузоподъемности — около 10%. В то же время необходимость в ней отпадает после отделения первой ступени и подъема в верхние слои атмосферы, когда спасение могут обеспечить штатные средства отделения корабля от ракеты. В нужный момент ДУ просто «отстреливают» от ракеты-носителя, чтобы не тащить на орбиту лишний груз.
Но дежурство САС на этом отнюдь не заканчивается. Авария может случиться на любом участке полета, и спасение экипажа необходимо осуществлять вплоть до выхода на орбиту. Если полет приходится прервать, космический корабль отделяется от аварийной ракеты с помощью пиропатронов и толкателей. Могут использоваться и небольшие двигатели экстренного отделения.
При аварийном спасении на этих этапах полета экипаж может испытать весьма неприятные ощущения, в чем более 30 лет назад смогли убедиться советские космонавты Василий Лазарев и Олег Макаров . 5 апреля 1975 года их корабль не смог выйти на орбиту из-за аварии третьей ступени носителя. Не набрав орбитальной скорости, корабль вместе с аварийной ступенью, чиркнув по «порогу космоса», стал вновь возвращаться в атмосферу. Автоматика запустила целую цепочку событий: сначала корабль отделился от ракеты, затем разделился на отсеки, после чего спускаемый аппарат с космонавтами вошел в атмосферу по очень крутой траектории с перегрузкой до 22 единиц. Капсула приземлилась в труднодоступных районах Алтая на краю обрыва. К счастью, космонавты остались живы, но впечатлений им хватило на всю жизнь. При аварии на самых поздних этапах запуска возможно выведение корабля на низкую «аварийную» орбиту, где сопротивление атмосферы позволяет совершить лишь один-два витка вокруг Земли. Но за это время система управления успеет сориентировать корабль и подготовить его к нормальному управляемому спуску и приземлению в заданном районе. Перегрузки при этом остаются в пределах нормы.
От «Востока» до «Ориона»
Несмотря на общую принципиальную схожесть, реальные системы спасения космических кораблей отличаются множеством неповторимых нюансов. Например, на одноместных «Востоках» вовсе не было двигательной установки САС: в случае аварии космонавта спасало катапультное кресло — технология, досконально отработанная в авиации и считавшаяся весьма надежной. Это же кресло использовалось и при штатном возвращении на Землю — парашютная система спускаемого аппарата не обеспечивала достаточно мягкой посадки, и космонавт приземлялся отдельно. По сути, разработчики «Востока» объединили средство спасения со средством посадки.
Спускаемый аппарат имел для катапультирования специальный люк, а головной обтекатель ракеты — большой вырез. В случае катапультирования из-за аварии носителя на стартовой позиции парашют раскрыться не мог и космонавт в кресле приземлялся на специальную сетку, натянутую на высоте около 40 метров. При катапультировании уже после старта ракеты включались два пороховых двигателя кресла, которые уводили его вверх и в сторону от ракеты-носителя, после чего космонавт отделялся от кресла и приземлялся на парашюте. Высота катапультирования была ограничена четырьмя километрами: при аварии ракеты на большей высоте отключались маршевые двигатели, отделялся головной обтекатель, а потом и спускаемый аппарат «Востока». И только после этого проводилось катапультирование космонавта.
Система имела «мертвые зоны». Так, в начале подъема космонавта спасти было крайне затруднительно из-за отсутствия необходимого запаса по высоте: не успевала сработать вся цепочка событий, связанная с катапультированием, раскрытием парашюта кресла, отделением космонавта от кресла и приземлением на индивидуальном парашюте. К счастью, проверить эти выводы на практике не пришлось — все пилотируемые «Востоки» летали без аварий.
Катапультные кресла были использованы и на американских двухместных кораблях «Джемини»: они должны были спасти астронавтов на начальном участке полета и при посадке, заменяя собой запасной парашют. Если бы авария произошла на высоте больше 21 километра, корабль предполагалось отделить от ракеты с помощью штатной тормозной ДУ. Астронавты должны были сами решать, когда включать САС. Применение катапультных кресел и ручного запуска системы спасения оправдывалось высокой надежностью ракеты-носителя «Титан-2». Она заправлялась самовоспламеняющимися компонентами топлива. По замыслу разработчиков, подтвержденному экспериментами, возможность взрыва практически исключалась: окислитель и горючее, смешиваясь, просто-напросто «спокойно сгорали», а не детонировали.
Любопытно, что испытания катапультных кресел проводили сами астронавты. Во время одного из тестов (16 января 1963 года) правое кресло «выстрелило» до того, как полностью открылся люк спускаемого аппарата, и вышибло его. «Это было чертовски больно, но длилось недолго», — делился своими впечатлениями от испытаний Джон Янг.
А вот на трехместных «Аполлонах» (и еще раньше на одноместных «Меркуриях») от катапультных кресел отказались, поскольку корабли выводились на орбиту носителями, заправляемыми криогенным топливом. При аварии такой ракеты гораздо выше вероятность взрыва, и капсулы снабдили полноценными спасательными двигателями.
На корабле «Меркурий» САС срабатывала автоматически от датчиков, регистрирующих чрезмерные отклонения ракеты от заданного положения, а также в случае отказа системы электропитания. Но полностью на автоматику американцы не полагались — привести систему спасения в действие могли вручную как астронавт, так и операторы наземного центра управления полетом. В ее составе было четыре двигателя: один основной, уводивший капсулу с астронавтом от аварийной ракеты, и три вспомогательных — для отстрела и увода самой двигательной установки от корабля. Любопытно, что вектор тяги основного двигателя не проходил через центр тяжести «Меркурия». Благодаря этому даже без специальных управляющих двигателей САС уводила капсулу вперед и вбок от ракеты-носителя.
Очень рискованными были полеты космонавтов на многоместных советских «Восходах». Корабли делались на базе одноместного «Востока»: в спускаемый аппарат сажали двухтрех человек, и снабдить космонавтов катапультными креслами не было никакой возможности. Спасательных двигателей тоже не было, видимо, по причине временного характера программы, ведь во время полетов «Восходов» уже велась разработка кораблей серии «Союз». На большой высоте спасти экипаж можно было, выключив двигатели ракеты и отделив от нее корабль с последующим разделением его на отсеки. Однако случись серьезная авария на участке работы первой или второй ступени носителя, шансов на спасение у космонавтов было бы гораздо меньше. Так что «мертвая зона» у «Восходов» оказывалась значительно шире востоковской.
На кораблях следующего поколения «Союз» и «Аполлон» применялись весьма совершенные системы спасения. Так, САС «Союза» обеспечивает спасение экипажа на любом участке полета: от аварии ракеты-носителя на стартовом столе и практически до самого выхода на орбиту. Еще совершеннее и надежнее система спасения современных кораблей «Союз-ТМА». Она содержит несколько групп двигателей, и некоторые из них остаются на корабле вплоть до самого момента отделения головного обтекателя. Примерно так же будут работать САС американского «Ориона» и перспективного российского ко раб ля нового поколения.
Пленники орбиты
До сих пор мы говорили об аварийном спасении «по дороге в космос». Но о безопасности надо думать и в орбитальном полете, и при спуске на Землю. Фантасты не раз рисовали леденящую кровь картину, когда космонавты из-за аварии не могут вернуться на Землю. Бестселлером в свое время стал роман Мартина Кэйдина «В плену орбиты», главный герой которого, вымышленный пилот «Меркурия» Ричард Пруэтт, чуть было не стал заложником отказавшей тормозной двигательной установки корабля.
Чтобы космонавты не оказались «пленниками орбиты», принимаются специальные меры. Например, высота полета первых «Востоков» выбиралась так, чтобы при отказе тормозного двигателя спускаемый аппарат мог за счет сопротивления атмосферы вернуться на Землю через 10 дней. На борту при этом был соответствующий запас продуктов, воды и воздуха.
Для современных кораблей так орбиту не подберешь — они поднимаются к орбитальным станциям на 350 и более километров, а это слишком высоко для аэродинамического спуска. И здесь спасает дублирование систем. Так было в полете Николая Рукавишникова и первого болгарского космонавта Георгия Иванова . Старт корабля «Союз-33» состоялся 10 апреля 1979 года, и поначалу все шло нормально. В течение суток космонавты проверяли работу систем. Однако из-за сбоя автоматики и нештатной работы двигателя сближения стыковка со станцией «Салют-6» сорвалась. Повторные попытки успеха не принесли, зато возникли опасения и относительно возможной неисправности тормозного двигателя. Ситуация была крайне опасная. В итоге на следующий день корабль сошел с орбиты с помощью дублирующего двигателя.
Но, пожалуй, самым драматичным было возвращение со станции «Мир» корабля «Союз ТМ-5» с экипажем в составе Владимира Ляхова и первого афганского космонавта Абдула Моманда . Неприятности начались, когда на границе дня и ночи стал неуверенно работать инфракрасный датчик вертикали. Из-за этого бортовой компьютер отказался запустить двигатель на торможение. Посадка была отложена. И вдруг через семь минут двигатель неожиданно включился сам! Ляхов немедленно выключил его — иначе садиться пришлось бы уже в Китае. Однако двигатель вновь заработал «как ему вздумается», хотя тормозной импульс так и не выдал. В довершение всего компьютер, решивший, что корабль уже сошел с орбиты, запустил процесс разделения отсеков. Если бы от спускаемого аппарата успел отделиться агрегатный отсек с тормозным двигателем, космонавты, оставшись на орбите в спускаемом аппарате, были бы обречены на гибель: запаса кислорода у них было лишь на спуск и посадку. Только быстрая реакция Ляхова спасла космонавтам жизнь. Спуск был отложен на сутки. Космонавты провели их без удобств в самом буквальном смысле: бытовой отсек с ассенизационным устройством, попросту говоря туалетом, уже успел отделиться. К счастью, на следующий день все прошло как надо и космонавты благополучно приземлились.
Мертвые зоны шаттлов
САС на многоразовых крылатых космических кораблях — советском «Буране» или американских шаттлах, принципиально отличаются от вышеописанных систем. Во-первых, сам многоразовый челнок имеет большие габариты и массу. Он не делится подобно одноразовому капсульному кораблю на небольшие отсеки, а представляет собой единую конструкцию. Например, масса шаттла — почти 120 тонн. Даже для простого отстрела корабля от аварийной ракеты нужны очень мощные двигатели. При проектировании шаттлов и «Бурана» инженеры первоначально планировали оснастить их специальными твердотопливными двигателями спасения, но последние оказались чрезмерно тяжелы, и от этой затеи отказались.
Во-вторых, самолетная схема требует для безопасного полета определенного сочетания скорости и угла атаки. Обеспечить его при спасении челнока в начале полета крайне трудно, если вообще возможно. А при нештатном отделении крылатый аппарат может попросту разрушиться от огромных аэродинамических нагрузок.
Однако говорить о том, что на шаттле нет САС, неверно. Она имеется, причем довольно сложная, но у нее есть «мертвые зоны», в которых она бессильна. Одна из «мертвых зон» для американских челноков — первые две минуты полета, пока работают стартовые твердотопливные ускорители. Их считали практически безотказными, но именно они подвели в роковом полете «Челленджера» 26 января 1986 года.
В случае аварии на стартовой позиции, случившейся до запуска основных двигателей, астронавты могут экстренно покинуть корабль и в кабинке-корзине, подвешенной к тросу, скатиться с башни обслуживания в защитный бункер. С той же целью на стартовом комплексе «Бурана» был предусмотрен специальный спасательный желоб.
В полете экипаж шаттла теоретически может выпрыгнуть с парашютами. Но это возможно лишь при управляемом планировании на высоте не более шести километров и скорости не свыше 370 км/ч. При этом, чтобы не удариться о крыло, членам экипажа необходимо покидать аппарат с помощью затейливо изогнутой телескопической направляющей, выдвинутой на несколько метров через боковой люк.
Условия для спасения таким способом могут возникнуть лишь на обратном пути к Земле. Поэтому при выведении на орбиту задача аварийного спасения в основном возлагается на носитель и сам космический челнок. Везде, где возможно, их подсистемы, задействованные «на выживание», дублируются, подчас неоднократно. Даже при отказе одного из трех маршевых двигателей шаттл может выйти на низкую аварийную орбиту.
При более серьезных неприятностях по командам экипажа или из центра управления полетом запускается специальная программа, формирующая аварийную траекторию, которая приводит шаттл на один из многочисленных (более десятка) запасных аэродромов, расположенных в Европе, Северной Америке и Азии . Теоретически челнок может совершить посадку на любую подходящую взлетно-посадочную полосу длиной не менее трех километров.
Нерешенные проблемы
При создании советского челнока — корабля «Буран» — анализировалось не менее 500 возможных нештатных ситуаций. Подобно шаттлу при серьезных отказах ракета переключалась на аварийную программу, которая в зависимости от этапа полета и тяжести ситуации выводила корабль в тот или иной район возможной посадки. Начиная с определенной высоты «Буран» мог выйти на орбиту даже при отказе одного из двигателей ракетыносителя «Энергия». На случай аварийной посадки, кроме основного аэродрома, расположенного на космодроме Байконур, предполагалось ввести в строй два запасных — в Симферополе и на Дальнем Востоке в Хороле, близ Уссурийска. Интересно, что при посадке в Хороле «Буран», а с ним и самолеты сопровождения часть маневров выполняли бы в воздушном пространстве Китая.
В первых испытательных полетах и шаттлы, и «Буран» снабжались катапультными креслами. Однако при регулярных полетах такое решение оказалось неприемлемым, поскольку семь астронавтов в шаттле и до 10 космонавтов в «Буране» размещались на двух палубах, что исключало спасение всего экипажа.
Возможность спасения отделяемой кабины американцы отвергли еще на стадии проектирования, как чрезмерно дорогое и тяжелое решение. По аналогичному пути шли советские разработчики. В результате отсутствие средств спасения при «быстрых» авариях остается ахиллесовой пятой крылатых челноков. После катастроф «Челленджера» и «Колумбии» вновь были сделаны попытки вернуться к идее «спасаемой кабины». И снова они были отвергнуты из-за недостаточной надежности. Подобное решение применялось на самолетах F-111 и показало свою низкую эффективность. По той же причине оно не прижилось и на бомбардировщике B-1: в большинстве случаев при спасении в отделяемой кабине экипаж получал серьезные травмы.
И все же кадры взрыва «Челленджера», запечатленные беспристрастными видеокамерами, показывают, что кабина с экипажем хоть и оторвалась от челнока, но была практически целой! Есть даже данные, что некоторые астронавты погибли не при взрыве, а при ударе о воду. Возможно, будь кабина «спасаемой», астронавты имели бы шанс выжить. Трудно сказать. Обеспечить для плохообтекаемой кабины устойчивый полет, да еще и мягкую посадку очень сложно. Так что приходится признать, что эта идея не решает проблему спасения экипажа, и задача создания САС крупных крылатых кораблей еще ждет своего решения. О том, насколько она важна, говорит тот факт, что после двух катастроф США решили вовсе отказаться от тяжелых космических челноков, как недостаточно безопасных кораблей.
На небольших многоразовых крылатых аппаратах спасти экипаж несколько проще. Во-первых, «маленький» аппарат массой 10—20 тонн все же можно увести от ракеты при помощи традиционной ДУ САС. Такое решение предлагалось в российском проекте «Клипер». Немногочисленный экипаж — из двух-трех космонавтов — можно попытаться спасти с помощью катапультных кресел. Этот способ был основным в проекте французского многоразового корабля «Гермес». Наконец, можно спасти экипаж в компактной отделяемой капсуле, как в советском проекте «Спираль». Разработчики считали, что даже при аварии на орбите единственный пилот боевого космоплана мог вернуться на Землю в небольшой сфере, похожей на спускаемый аппарат «Востока».
Говоря о перспективах развития САС, нельзя не отметить стремление конструкторов интегрировать ее в корабль. Например, при штатном полете, вместо того чтобы отстреливать ДУ САС, ее можно использовать в качестве блока довыведения корабля на рабочую орбиту — топлива в ней для этого достаточно. Подобная идея легла, например, в основу концепции двигательного отсека корабля «Клипер». По проекту отсек может выполнять три функции: аварийное спасение, довыведение корабля на рабочую орбиту и торможение для входа в атмосферу.
И конечно, нельзя не отметить, что все рассмотренные системы спасения относятся к случаю околоземных полетов. Полеты к Луне или другим планетам поставят перед разработчиками техники совсем другие задачи, где ключевым вопросом будет не столько быстрота реакции, сколько способность Земли организовать спасательную экспедицию и способность терпящих бедствие дождаться прибытия помощи.
США. Компания SAS основана в 1976 году Энтони Баром (Anthony Barr), Джеймсом Гуднайтом (James Goodnight), Джоном Соллом (John Sall) и Джейн Хельвиг (Jane Helvig). Изначально название SAS - это акроним от Statistical Analysis System, который со временем стал использоваться в качестве имени собственно для обозначения, как самой компании, так и ее продуктов давно уже вышедших за рамки простых инструментов для статистического анализа. Сейчас SAS - это зарегистрированный товарный знак. На данный момент SAS является крупнейшей частной компанией-разработчиком программного обеспечения .
История компании
Первый базовый продукт SAS, выпущенный в год основания компании (1976), использовался для статистического анализа данных. Программный пакет состоял из нескольких модулей, которые выполнялись на мейнфреймах IBM. Помимо стандартной для мейнфреймов практики выполнения программ в пакетном (batch) режиме, SAS предложил оригинальную для того времени опцию - оконный интерфейс разработки и выполнения программ. Программа писалась в одном окне, результаты её работы отображались в другом, а логи выводились в третьем. По мере того, как появлялись другие типы компьютеров, SAS разрабатывал приложения, которые выполнялись и в новой среде. Таким образом, пользователи SAS могли работать на компьютерах под управлением любой операционной системы. Сейчас приложения SAS могут выполняться на персональных компьютерах как сетевых, так и не подключённых к сети. thumb|200px|Въезд в кампус SAS
SAS Россия/СНГ
Представительство компании SAS в России и странах СНГ было открыто в 1996 году . Клиентам предлагается полный спектр услуг - консалтинг, реализация проектов внедрения, обучение и техническая поддержка.
