ДОВЕДЕТЬСЯ БУДУВАТИ В КОСМОСІ
До сих пір всі космічні кораблі будувалися цілком на Землі і на активній ділянці траєкторії польоту були органічною частиною останнього ступеня ракети-носія. Після виходу на орбіту космічний корабель відокремлювався від останнього ступеня і майже відразу ж був готовий до роботи. Треба було лише скинути захисні кожухи і обтічники, розкрити сонячні батареї і випустити антени.
Такий спосіб цілком придатний і для створення невеликих ОКС. Орбітальна станція, наприклад розрахована на екіпаж з трьох - чотирьох чоловік і місяць польоту, буде важити, за підрахунками фахівців, близько 10 т [17]. Така корисне навантаження цілком доступна для ракетної техніки сьогоднішнього дня.
Бажання конструкторів як можна більш ефективно використовувати останню ступінь ракети-носія, за всяку ціну підвищити розміри супутників при заданому вазі останнього ступеня призводить до різноманітних і часто вельми дотепним ідеям. Так, пропонується, наприклад, широко використовувати принцип трансформації.
Що це таке? Ми вже говорили, що зазвичай космічний корабель готовий до роботи після скидання обтічнику і захисних кожухів. Це теж трансформація, хоча і досить проста, що не змінює фактично конструкції космічного корабля. Але можна зробити інакше. Наприклад, після виходу на орбіту можна в кілька разів збільшити робочий об'єм космічної станції, наповнивши повітрям спеціальну оболонку, достатньо легку і м'яку, щоб її можна було скласти на час запуску, досить міцну і еластичну, щоб протидіяти метеорних потоків.
Пропонується також в якості основного робочого приміщення використовувати ємності паливних баків останнього ступеня ракети-носія, розмістивши в них лабораторії, обладнання та житлові приміщення.
Але як же бути, коли буде потрібно побудувати станцію вагою не 10 і не 15 т, а в кілька десятків або навіть сотень тонн? Тут уже принцип трансформації не допоможе.
Як уже зазначалося, в даний час проектуються ракети зі стартовим вагою в кілька тисяч тонн, і що в перспективі можливе виведення на орбіту корисного навантаження більше 150 т. Але все-таки цілком обгрунтовано скептичне ставлення деяких конструктор до реального здійснення таких проектів. Перш за все вважають, що такі ракети з'являться дуже і дуже не скоро. Сумніваються і в можливості побудови стартових майданчиків для таких гігантських ракет. Крім того, недоцільність створення ОКС за допомогою однієї ракети бачать і в тому, що надто вже велика ймовірність безповоротної втрати всієї конструкції ОКС в разі невдачі з ракетою.
Тому цілком ймовірно, що для створення великих ОКС доведеться застосувати той же спосіб, що і для будівництва великих міжпланетних кораблів - збірку на орбіті з окремих елементів, доставлених туди заздалегідь. Збірка на орбіті може значно наблизити терміни створення великих ОКС, а ймовірність успіху значно зросте, тому що можлива невдача з однієї з ракет призведе до істотно менших втрат.
Монтаж станції безпосередньо на орбіті з секцій і блоків, що доставляються з Землі, дозволить отримати конструкцію, найбільш пристосовану до орбітальних умов. Конструкція станції в цілому не буде розрахована на значні аеродинамічні, інерційні і теплові навантаження, супутні зльоту і польоту на активній ділянці траєкторії. Якщо ж ОКС будуть виводитися на орбіту безпосередньо з Землі, ці навантаження приведуть до перетяжеленной конструкції, хоча тривалість дії їх складе мізерну частку від загального часу існування станції. Проектування і розробка станції, яка збирається в космосі будуть виконуватися з урахуванням дії невагомості, радіації, метеорних потоків і інших чинників орбітального польоту.
Мал. 8. Можливі конфігурації орбітальних станцій, складених з типових блоків
Орбітальна станція буде компонуватись з найрізноманітніших збірних елементів: з корпусів ракетних кораблів, які вийшли на орбіту, тобто останніх ступенів ракет-носіїв, з паливних баків, спустошених до моменту виходу на орбіту ракет з екіпажем і обладнанням, або зі спеціальних типових секцій невеликого асортименту. З типових секцій можна буде збирати станції різного цільового призначення і розмірів. Кожна секція може являти собою, наприклад, лабораторію певного призначення або житловий відсік і мати обладнання, яке після складання станції увійде складовою частиною в загальну систему енергопостачання і забезпечення життєдіяльності екіпажу. Найбільш доцільна геометрична форма типовий секції - сфера або циліндр. Секції такої форми мають найменшу вагу при заданому корисному обсязі, зручні для збірки я добре впишуться в контури ракети-носія. Зібрана з циліндричних і сферичних блоків станція може мати різну конфігурацію (рис. 8).
Типове будівництво в космосі дозволить скоротити час, необхідний для монтажу ОКС, максимально механізувати операції зборки.
Цілком ймовірно, що при орбітальної збірці можна буде обійтися без зовнішніх робіт космонавтів-монтажників. Для цього будуть потрібні спеціальні костюми - скафандри, пов'язані з системами ОКС довгими шлангами і проводкою або навіть з автономною системою життєзабезпечення. Для переміщення поза станції космонавт-монтажник повинен бути забезпечений індивідуальними ракетними двигунами.
Мал. 9. Космонавт поза станції
Такі костюми, подібні зображеному на рис. 9 за даними зарубіжній пресі вже сконструйовані і випробовуються в лабораторних умовах.
Але тривалі роботи поза станцією в складних умовах орбітального польоту представлять значні труднощі для космонавтів-монтажників. Невагомість, наприклад, буде ускладнювати виконання деяких, навіть найелементарніших операцій, особливо пов'язаних з обертовим рухом. Бути може, доведеться або повністю відмовитися від різьбових з'єднань в стикувальних вузлах збірної конструкції, замінивши її зварюванням, або розробити такі пристосування для збірки цих сполук, які виключали б необхідність робити обертові рухи. Космонавт, зайнятий складанням станції на орбіті, повинен буде виробити певні навички для збереження орієнтування і управління своїм тілом в стані невагомості. Втім, можна обійтися і без виходу людей безпосередньо в космічну середу, якщо вдасться створити спеціальні літальні монтажні апарати, щось на зразок космічних кранів-буксировщиков, керованих людиною.
Мал. 10. Астробуксір в роботі
На рис. 10 показаний загальний вигляд подібного апарату, проект якого запропонований американською фірмою «Локхід» разом з проектом ОКС, яка збирається з окремих елементів на орбіті.
Цей апарат (фірма називає його астробуксіром) має герметичну кабіну для двох чоловік, автономну рухову установку для маневрування на орбіті, різну апаратуру для управління і зв'язку, в тому числі лічильно-вирішальні пристрої. Для використання в монтажних роботах астробуксір має механічні руки-маніпулятори, якими можна захоплювати секції зібраного об'єкта, а також виробляти всілякі робочі операції. Руки-маніпулятори виготовлені з металевих труб, в зчленуваннях яких встановлені невеликі електродвигуни, що приводять їх у рух. На зовнішніх стінах корпусу астробуксіра в спеціальних затискачах будуть підвішені кріпильні деталі і необхідні при монтажі інструменти, послідовно знімаються в процесі роботи механічними руками.
Силова установка астробуксіра складається з чотирьох рідинних ракетних двигунів, що кріпляться на шарнірах. На борту астробуксіра буде, крім того, невелика енергетична установка на хімічному пальному для харчування апаратури управління і системи підтримки життєдіяльності екіпажу.
Передбачається, що астробуксір буде повністю збиратися на Землі і не зажадає ніяких доробок в космосі. Після завершення основних своїх завдань по монтажу станції він буде застосовуватися для коригування орбіти станції і її зовнішнього ремонту.
Точно таким же чином діє екіпаж іншого астробуксіра, здійснюючи захоплення другий потрібної секції. Потім дві з'єднуються секції доставляються астробуксірамі у встановлене місце збірки. Після суміщення стикувальних фланців секцій і з'єднання їх болтами на місце стику накладається тимчасове герметизуюче кільце. На цьому попередня збірка закінчується. Через шлюзові люки космонавти-монтажники проникають всередину зчленованих секцій і завершують збірку - ставлять в місці з'єднання постійний герметизирующий затвор, прибирають тимчасові перегородки, монтують гідравлічного устаткування та електропроводку, підключають систему регенерації повітря і т.д.
До зібраним двох секціях послідовно приєднуються всі інші. Після закінчення зборки на станцію прибуває основний екіпаж.
Метод збирання станції на орбіті з окремих типових секцій знайде, мабуть, саме широке застосування в будівництві великих ОКС. Переваги цього методу очевидні. При максимальному скороченні тривалості монтажу станції в космосі можливо отримати мінімальну вагу конструкції і в разі необхідності добудовувати вже зібрану станцію відповідно до мінливих науково-технічними завданнями.