Однако первые полеты космонавтов показали, что нельзя механически переносить законы работы автоматической аппаратуры на возможности и навыки человека. Оказалось, что опыт работы космонавтов по выполнению сложных психофизиологических и физических действий еще мал. Специалисты так и не обратили внимания на слова летавших космонавтов о том, что наиболее трудно работать именно в первые часы нахождения в невесомости. Именно в этот период у космонавтов теряется координация движений, существует даже какая-то заторможенность между желанием выполнить действие и самим действием. Счет во время сближения космических аппаратов идет на секунды, а сами управляющие движения требуют ювелирной точности.
Вот что Георгий Береговой рассказал на заседании Госкомиссии.
– Сближение кораблей до 200 метров проходило нормально. В 200 метрах от "Союза-2" я стал управлять причаливанием вручную. Корабли сблизились до 30–40 метров. В этот момент я ясно увидел, что огни "Союза-2 "образуют трапецию. Я никак не мог загнать их в одну линию, и понял, что стыковки не будет. Я решил зависнуть и ждать рассвета. На светлой части Земли я увидел корабль "Союз-2" на удалении 30–40 метров. Но курсы кораблей расходились на 30 градусов. Я сделал попытку приблизиться к "Союзу-2", но курсы кораблей стали расходиться еще больше. Решил при полете над территорией СССР получить консультацию командного пункта, а до этого заснять корабль "Союз-2". Когда я отстегнулся и полез за фотоаппаратом, то ремнями или ногой задел за ручку управления. Я заметил, что ручка управления включена на расход горючего, когда более 30 килограмм горючего было уже израсходовано.
По поводу своего самочувствия Береговой пояснил, что только в первый день было впечатление запрокидывания головы назад и неприятные ощущения при резких движениях головой. Потом все прошло.
В результате Госкомиссия сделала вывод о том, что Береговой не выполнил стыковку на первом витке из-за собственной ошибки, допущенной им в определении взаимного положения кораблей по крену так как:
– Отсутствовала адаптация к условиям невесомости в первые часы полета на участке причаливания и стыковки.
– Стыковка проводилась вне зоны видимости УКВ связи, что не позволило космонавту оперативно получить необходимые указания.
– Ручка управления оказалась скомпанованой неверно, что привело к случайному включению двигателей причаливания и ориентации, фиксации этой ручки в отклоненном положении. Это привело к перерасходу топлива и потере пассивного корабля в поле зрения активного.
– На тренажере стыковки во время подготовки не было возможности задавать рассогласование между осями кораблей более 30 градусов, а именно такие условия сложились на орбите из-за случайного включения двигателей. Космонавт не имел навыка работы в подобных условиях.
Таковы были выводы комиссии, а на деле это означало вот что.
В процессе сближения Береговой довел свой корабль до "Союза-2" на расстояние 40 метров, погасил скорость, и доложил при появлении связи, что стыковку выполнить не может, так как "Союз-2" развернут относительно "Союза-3" более допустимого и рассогласование увеличивается.
Анализ телеметрии на тот момент показал, что разворот объяснялся взаимным разворотом кораблей именно по крену, а не по курсу, как докладывал Береговой. Соответствующими маневрами кораблей стыковку можно было бы осуществить, но космонавт по своей подготовке, без команд с Земли, к такому маневру не был готов. Корабль Берегового в момент стыковки находился как бы в перевернутом положении по крену относительно другого корабля. У пассивного корабля было два постоянных сигнальных огня вверху и два мерцающих огня внизу.
Береговой считал, что он подошел к другому кораблю нормально, и маневры выполнял соответствующие. Но из-за расхождения положения кораблей по крену на 180 градусов, управляющие воздействия Берегового не привели, как он докладывал "к сведению огней в линию".
На Земле поняли ситуацию и пытались сразу разобраться, но Береговой не смог ответить сразу какие же огни и где он видел. А перед Госкомиссией ему уже подсказали правильные ответы.
Ситуацию еще можно было бы спасти, но в режиме зависания, ожидая зону связи с Землей, и хорошо наблюдая "Союз-2", Береговой решил его сфотографировать. Во время извлечения фотоаппарата из места крепления и подготовке к съемкам, Береговой случайно отклонил ручку управления движением в одно из фиксированных положений. Он непроизвольно использовал ее как опору для удобства фотографирования. В результате включились двигатели. Береговой заметил их включение только через полторы минуты. Давление \количество топлива\ в системе наддува двигателей уже упало до 110 атмосфер. Стыковка оказалась невозможной, и Береговой дал отбой программам стыковки.
Когда корабль вошел в зону радиосвязи, его решение подтвердили специалисты. Да и корабли разошлись уже достаточно далеко друг от друга.
Главная задача полета – стыковка не была выполнена.
Учитывая уже вторую подряд неудачу в стыковке при пилотируемых полетах и положительный опыт автоматических стыковок, было решено вернуться к испытанному методу.
Были предложены и существенные изменения. Корабль, стартовавший первым, становился активным, и космонавт до стыковки получал возможность более суток спокойно адаптироваться к условиям невесомости.
Космонавт, стартовавший вторым, через сутки после первого, тоже получал несколько часов на адаптацию к невесомости. Затем его корабль должен был совершить все предварительные маневры для корректировки орбиты и выхода в точку встречи. Тем самым экономилось топливо для активного космического корабля на конечном участке стыковки. Да и космонавты получали моральное удовлетворение при такой программе работы – оба в полной мере работали на стыковку.
Главная особенность работы космонавтов на орбите связана с невесомостью. Именно она сыграла важную отрицательную рол в том, что Береговой допустил, на первый взгляд небольшую ошибку, которая в итоге оказалась роковой для выполнения программы полета.
Невесомость характеризует такое состояние человека, при котором у него возникает эффект потери веса. Она является одним из наиболее важных факторов, влияющих на возможность плодотворной деятельности человека в космическом пространстве.
Наиболее сильная реакция человеческого организма на невесомость проявляется в начальный острый период адаптации к длительной невесомости. Его продолжительность в зависимости от индивидуальных особенностей организма космонавта колеблется в пределах от одного дня до семи и более суток.
Вес человека определяется силой земного притяжения и центробежной силой от вращения человека вместе с поверхностью Земли вокруг ее собственной оси.
Так как сила притяжения Земли обратно пропорциональна квадрату расстояния от центра Земли до ее поверхности, то в районе полюсов она выражена сильнее. Известно ведь, что Земля сплюснута у полюсов и человек, находящийся на полюсе, располагается ближе к центру Земли, чем тот, кто находится у экватора.
В то же время центробежная сила, направление которой противоположно силе земного притяжения, оказывается у экватора значительно больше по величине, чем вес того же тела на полюсе. Разница приблизительно в 5 %. Поэтому и космодромы стараются по возможности располагать поближе к экватору, так как требуется меньшее тяговое усилие ракет при том же полезном грузе.
Полный эффект невесомости можно получить, если поместить человека на расстояние 37000 километров над поверхностью Земли. Или в поезде, движущемуся со скоростью 8000 километров в час по экватору, или спуститься в колодец глубиной 6370 метров.
Реально невесомость наступает в космическом корабле сразу после прекращения работы двигателей при переходе к орбитальному полету. И сразу же для всех органов человека наступает период, характеризующийся чрезвычайно необычными условиями функционирования.
Ориентировка человека в пространстве обеспечивается благодаря деятельности вестибулярного аппарата, зрительного и слухового восприятия, а также информации, поступающих от чувствительных нервных окончаний кожи, сухожилий и мышц.
Вестибулярный аппарат расположен во внутреннем ухе и представляет собой отолитов прибор. Дно небольшой полости покрыто нервными чувствительными клетками, снабженными волосками, на которых как бы лежат в студенистой жидкости небольшие кристаллики солей кальция, называемых отолитами. Изменение положения головы приводит к изменению положения отолитов, и к изменению давления на нервные клетки, вызывая их возбуждение. Далее информация поступает в центральную нервную систему человека.
В состоянии невесомости отолиты прекращают давление на нервные окончания и, беспорядочно передвигаясь, так же беспорядочно воздействуют и на нервные окончания клеток.
Кожа, сухожилия, мышцы, помогавшие в земных условиях уточнить положение тела, в невесомости лишь указывают степень воздействия на тело того или иного усилия. Но они никак не подсказывают – вниз или вверх головой находится человек по отношению к Земле.
Единственным сигналом, правильно информирующим человека о положении в пространстве в данной ситуации, остается зрение. Вернее, зрение быстрее других органов приспосабливается к новым условиям. У некоторых людей в первые секунды невесомости возникают иллюзорные представления об окружающей среде, предметах, появляется чувство перевернутости, хотя на самом деле человек не менял положения своего тела. Это состояние быстро проходит, и зрение остается самым надежным и достоверным из всех органов чувств человека в невесомости. Если же человек в невесомости закроет глаза, то он полностью потеряет представление о своем положении в пространстве.
Невесомость значительно меняет и условия работы сердца. В земных условиях оно качает кровь вверх, питая кровеносные сосуды головного мозга. Вниз кровь перемещается за счет того, что существует земное притяжения, то есть за счет гидростатического давления.
В невесомости сердце продолжает свою работу, увеличивает кровяное давление, но вниз кровь не идет, так как отсутствует сила земного тяготения. В результате кровяное давление в сосудах головного мозга, особенно в начальный период появления невесомости, значительно повышается.
Внешне эти изменения в организме человека проявляются в появлении бледности лица, его одутловатости \лицо как бы распухает\, изменении пульса, появлении тошноты и позывам к рвоте.
Однако есть определенные различия во взаимодействии человека с невесомостью при работе внутри космического аппарата и вне его.
Внутри космического аппарата \корабля или станции\ космонавты обычно работают без скафандров, в привычной газовой атмосфере, в удобной одежде, при относительно большом просторе для свободных перемещений и при нормальном атмосферном давлении. Различать влияние невесомости на разных людей в этом случае можно разве что по времени их адаптации к условиям невесомости.
Общим для всех космонавтов является эмоциональный взрыв чувств восхищения, радости, необычности происходящего, порой даже ощущение нереальности происходящего с человеком в космическом полете.
Процесс адаптации \привыкания\ организма человека к невесомости ученые делят на три фазы. В течение 1–3 суток человек частично привыкает к невесомости. После 4–5 суток он уже относительно устойчиво работает в условиях невесомости.
По мере дальнейшего привыкания космонавтов к невесомости их действия становятся все увереннее и увереннее. Появляется спокойствие и, четкость в движениях. Начинается период полной работоспособности. Как заявляли многие космонавты, через месяц работы на орбите они полностью входят в режим работы и могут выполнять любую по сложности научную программу или эксперимент.
Именно по причине отрицательного влияния невесомости в начальный период полета, космонавтам стараются не планировать в это время работы с большими физическими нагрузками и требующими большой точности координации движения.
28 ОКТЯБРЯ
Космический корабль "Союз-2" в беспилотном варианте успешно приземлился.
В это же день Госкомиссия приняла решение. Шаталову, Волынову, Хрунову и Елисееву закончить подготовку к 25 декабря. Очередной старт по программе с переходом космонавтов через открытый космос назначили н январь следующего года.
30 ОКТЯБРЯ.
На землю успешно возвратился спускаемый аппарат космического корабля "Союз-3" с космонавтом Г. Береговым.
Береговой Г. Т. награжден орденом Ленина и второй медалью Золотая Звезда. Как дважды Герою Советского Союза ему будет установлен бюст на родине. Ему присвоено звание Летчик-космонавт СССР и воинское звание генерал-майор.
4 ДЕКАБРЯ.
Вышло постановление ЦК КПСС по результатам расследования гибели Гагарина и Серегина. Они подтвердили первоначальные выводы правительственной комиссии. Никто не стал глубоко вникать в мотивировки космонавтов и других специалистов, которые выступали против таких выводов.
21 ДЕКАБРЯ.
На орбиту выведен космический корабль "Аполлон-8" с экипажем: Фрэнк Борман, Джеймс Ловелл и Уильям Андерс.
Корабль выеден на орбиту вместе с третьей ступенью ракеты-носителя, но вновь без лунного модуля.
Повторять предыдущий полет не стали. Через три часа третья ступень ракеты отработала положенное время, и корабль вышел на траекторию полета к Луне. Астронавты впервые в мире за 20 часов сделали 10 витков вокруг Луны и возвратились на Землю. Для Ловелла это был уже третий космический полет, для Бормана – второй.
1969 ГОД
14 ЯНВАРЯ.
На орбиту выведен космический корабль "Союз-4" с космонавтом, подполковником Шаталовым Владимиром Александровичем. Родился 8 декабря 1927 года в городе Петропавловске Северо-Казахстанской области. Окончил Воронежскую спецшколу ВВС и Качинское военное авиационное училище летчиков в 1949 году. В 1956 году окончил Военно-воздушную академию. В Центре подготовки космонавтов с 1963 года. Член КПСС с 1953 года. Опыта космических полетов не имеет.
15 ЯНВАРЯ.
На орбиту выведен космический корабль "Союз-5" с экипажем:
Командир экипажа подполковник Волынов Борис Валентинович. Родился 18 декабря 1934 года в городе Иркутске. Окончил в 156 году Сталинградское военное авиационное училище летчиков. В 1968 году окончил Военно-воздушную инженерную академию имени Жуковского. В Центре подготовки космонавтов с 1960 года. Член КПСС с 1958 года. Опыта космических полетов не имеет.
Несмотря на то, что Волынов был в отряде с 1960 года, его участие в полете до 11 января оставалось под вопросом. Причина была в том, что мать Волынова по национальности была еврейка. Кому-то очень не хотелось отправлять его в космос.
Бортинженер Елисеев Алексей Станиславович. Родился 13 июля 1934 года в городе Жиздра Калужской области. Окончил в 1957 году Московское высшее техническое училище имени Баумана. В Центре подготовки космонавтов с 1966 года. Член КПСС с 1967 года. Опыта космических полетов не имеет.
Инженер-исследователь подполковник Хрунов Евгений Васильевич. Родился 10 сентября 1933 года в деревне Пруды Воловского района Тульской области. Окончил в 1956 году Батайское военное авиационное училище летчиков. В Центре подготовки космонавтов с 1960 года. Член КПСС с 1959 года. Опыта космических полетов не имеет.
Задачей полета является стыковка двух космических кораблей и переход двух космонавтов через открытое космическое пространство из одного корабля в другой.
Утром 16 января 1969 года оба экипажа после здорового крепкого сна приступили к выполнению операции по стыковке.
Первым заметил корабль товарища Б. Волынов. Затем В. Шаталов нашел на бескрайнем небе точку, которая увеличивалась в размерах и быстро приближалась.
По программе Шаталов должен был пропустить мимо себя корабль "Союз-5", и только после его удаления на 4–5 километров включить систему поиска и начать сближение уже своим кораблем. Это было связано с тем, что первая встреча планировалась вне видимости пунктов слежения, а специалистам хотелось наблюдать и контролировать весь процесс стыковки по телевидению.
При первом сближении корабли подошли друг к другу на расстояние 40–50 метров. Как потом признался Шаталов, ему очень хотелось именно сейчас провести стыковку. Ведь корабли находились в отличном положении друг относительно друга. А спустя некоторое время ситуация могла кардинально измениться. Но он не поддался соблазну, и выполнил программу.
После расхождения и включении системы поиска на первом корабле, корабли вновь стали сближаться. Корабль "Союз-5" теперь уже выполнял роль пассивного, а маневры вплоть до касания отдавались кораблю "Союз-4". С 200 метров Шаталов перешел на ручное управление.
С расстояния 100 метров управляющие движения Шаталова стали чрезвычайно осторожными. Ведь малейшая неточность могла грозить непоправимыми последствиями.
По показаниям приборов все шло вроде бы нормально. Лишь появились небольшие боковые скорости, которые не выходили за пределы допустимых.
Шаталов погасил взаимную скорость сближения на расстоянии 50 метров до нуля, то есть осуществил зависание и предложил Волынову самому погасить боковые скорости, что тот быстро и четко выполнил. Ориентация кораблей сохранялась.
Вновь Шаталов направил свой корабль вперед, стараясь сохранять скорость сближения в пределах 0,2–0,3 метра в секунду. Корабли уже вошли в зону радиовидимости наземных пунктов слежения, и Шаталов уверенно завершил стыковку.
Наступила пора перехода двух космонавтов из одного корабля в другой.
При переходе космонавтов Е. Хрунова и А. Елисеева из космического корабля "Союз-5" в космический корабль "Союз-4" через открытое космическое пространство использовался скафандр нового типа.
Для данного случая конструкторы учли опыт А. Леонова и особенности выполняемой задачи, связанные именно с операциями перехода.
Новые скафандры были менее жесткими и снабжены съемным пространственным шлемом, который имел поднимавшиеся вверх не только светофильтр, но и защитное стекло.
Использовалась в этом скафандре и новая система жизнеобеспечения – регенерацонная. В ней циркуляция газа происходит по замкнутому циклу. Газовый состав при этом обновляется не полностью. Восполнялись лишь те его составляющие, которые изменяются или расходуются в процессе жизнедеятельности человека. Обновленная смесь вновь используется для дыхания и вентиляции, а углекислый газ и другие отходы жизнедеятельности поглощаются специальными поглотителями и регенераторами. В атмосферу не уходит ничего.
Благодаря системе регенерации значительно снизился расход кислорода. Появилась возможность при тех же габаритах скафандра обеспечить работу человека в космосе в течение нескольких часов.
Ранец системы жизнеобеспечения разместили на этот раз в ногах у космонавта, соединив его со скафандром гибким шлангом. Такое размещение ранца облегчало передвижение космонавта при переходе из корабля в корабль, однако не было абсолютно удобным. Поэтому в дальнейшем конструкторы вновь вернулись к размещению ранца за спиной космонавта.
Уже на следующем витке после стыковки космонавты Хрунов и Елисеев
приступили к выполнению операции перехода.
Люк в спускаемый аппарат был закрыт и загерметизирован. Волынов теперь оставался в спускаемом аппарате один.