Вместе с тем, снижая давление в отсеке, космонавты не должны забывать и о создании соответствующего избыточного давления внутри своих скафандров. В исходный момент давление внутри скафандра и в переходном отсеке равны. Если снижать давление только в отсеке, то избыточное давление в скафандре будет все сильнее и сильнее распирать оболочку скафандра, затруднять дыхание космонавтов.
Одновременно нужно помнить, что скорость снижения и выравнивания давления в отсеке и скафандре не должны превышать определенную величину. Иначе у космонавтов может наступить кессонная болезнь, такая же, как и у водолазов.
Не менее важен и процесс обратного возвращения в орбитальную станцию. Сначала давление в отсеке поднимается до давления в скафандре при выходе \естественно выходной люк при этом закрыт\. Затем медленно по миллиметрам поднимается давление в скафандре, с последующим, точно таким же, повышением давления в отсеке. Медленно идет время, очень хочется космонавтам побыстрее снять с себя скафандры, выплыть налегке в просторный рабочий отсек. Но нельзя. И космонавты терпеливо продвигаются вперед по программе завершения выхода в открытый космос.
Но вот сравнялись давления в отсеке, скафандре и рабочем отсеке, космонавты покидают скафандры, и теперьим не составляет труда открыть люк в рабочий отсек.
Подобные операции, но без использования скафандров, выполнялись и при совместном полете советского и американского космических кораблей.
Чтобы обеспечит более короткий промежуток времени при переходе из корабля в корабль, было предложено к американскому кораблю пристыковать специальный переходный модуль. Это вызывалось тем, что на советских кораблях была принята обычная газовая атмосфера, при обычном атмосферном давлении. На американских кораблях использовалась кислородная атмосфера, но при пониженном давлении.
Основным фактором, влияющем на правильность действий космонавтов при выходе в открытый космос, является невесомость. И ни одна из попыток работы на орбите не закончилась бы успешно, если бы специалисты Центра подготовки космонавтов не обеспечили тщательной подготовки их на Земле. Для таких тренировок используются и летающие лаборатории невесомости, и гидролаборатория, в которой воспроизводятся элементы невесомости и отрабатываются методы будущих работ в открытом космосе.
Влияние невесомости наиболее полно до начала космических полетов испытали на себе летчики, летая в режиме полета самолета по параболе. Сначала самолет на определенной высоте и при четко заданной скорости полета переходит в пикирование и максимально разгоняется. Затем летчик начинает выполнять вывод из пикирования. При этом перегрузка достигает трех единиц. Следует набор высоты и наступает сначала частичная, а затем полная невесомость, которая может продолжаться от20 до 40 секунд.
На практике время существования невесомости при таком полете в значительной мере изменяется не только от конструкции самолета, но и от атмосферных условий в районе полета.
Первый отряд космонавтов начинал знакомство с невесомостью при полетах на самолетах истребителях во второй кабине. Длилась она всего несколько секунд. За это время космонавт успевал сделать несколько глотков из фляги, почувствовать необыкновенную легкость в организме. Но никто из них не мог сказать, как он будет вести себя при длительной невесомости. Поэтому в дальнейшем невесомость воспроизводилась для космонавтов на самолете "ИЛ-76". Длительность невесомости достигла 40-50 секунд. В салоне самолета можно было разместить даже шлюзовую камеру, но всю тренировку по выходу приходилось разбивать на отрезки в сорок секунд за один режим. Это было очень неудобно.
И тогда в Центре подготовки космонавтов построили гидролабораторию, которая представляет собой здание с бассейном внутри. Здесь воспроизводится эффект невесомости за счет погружения в воду с использованием закона Архимеда. Диаметр бассейна 23 метра, глубина – 12 метров, объем воды в чаше 5000 кубометров. В стенках бассейна на трех ярусах расположены 45 иллюминаторов, 2о прожекторов и 12 передающих телекамер.
Иногда рано утром здесь можно стать свидетелем того, как под воду опускается самая настоящая орбитальная станция. Вернее ее полноразмерный макет.
Тренировка космонавтов длится обычно 3-4 часа. Разумеется до нее обязательный медицинский осмотр, приклеивание датчиков, одевание скафандров.
Скафандр готовится к погружению одновременно с космонавтом. Для этого спереди и сзади скафандра в специальных мешочках навешивают дополнительные грузы, чтобы добиться нулевой плавучести космонавта в данном скафандре и на определенной глубине погружения. То есть, добиваются такого положения, что космонавт на глубине 3-4 метров \любой глубине\ как бы не всплывает и не тонет. Он бы и хотел всплыть или погрузиться, но не может. Он может двигать руками, ногами, вертеться в разные стороны, но остается на одном месте, пока не начнет перемещать свое тело по горизонтали за чет силы своих рук. И это состояние сравнимо с ощущениями космонавта в реальном выходе в открытый космос.
Иногда вес снаряженного скафандра для работы под водой достигает 200 и более килограмм. Пешком по залу в нем не походишь. Поэтому космонавт входит в скафандр и кран медленно поднимает их и опускает в нужном месте под воду.
В воде космонавта встречают специально подготовленные аквалангисты, крутят, вертят, проверяют нулевую плавучесть и буксируют космонавта до нужного места контакта со станцией. Далее космонавт-командир и космонавт-бортинженер работают самостоятельно, выполняя все операции так, как они делали бы это в реальной космической обстановке.
Аквалангисты находятся все время рядом.
Очень часто руководитель тренировки дает космонавтам вводную о том, что один из космонавтов потерял сознание и второй должен оказать помощь первому.
Космонавт "потерявший сознание" замирает. У него безвольно опускаются руки. Силой внешних возмущений он начинает плавно отходит от станции, и только длина страховочного фала не позволяет ему уплыть далеко.
Задача по спасению в открытом космосе очень трудна. Нужно, надеясь только на силу своих рук, не только самому добраться до спасительного люка шлюзовой камеры, но и отбуксировать туда своего товарища.
В гидролаборатории имитируются не все факторы невесомости, но зато потеря веса имитируется сколь угодно долго. Это обстоятельство и позволяет дублировать в гидролабораториивсе работы, выполняемые космонавтами в открытом космосе, от начала до конца.
Общая подготовка космонавтов к работам в открытом космосе проводится настолько тщательно и глубоко, что еще ни разу не возникало чрезвычайных обстоятельств во время выхода по причине их профессиональной подготовленности.
А теперь еще некоторые факты из конкретных выходов космонавтов в открытый космос.
ИЮЛЬ 1982 ГОД. А, Березовой и В. Лебедев 2 час и 33 минуты провели в открытом космосе. Задача у них была относительно простой, но по хронометражу наземных специалистов они задержались снаружи больше запланированного. Возникло подозрение, что космонавты выполняли какие-то работы "в своих личных целях".
Переговоров на эту тему не было, телеметрия отсутствовала – ни доказать, ни опровергнуть. Но последующие экспедиции вроде бы подтвердили это предположение. Шлем скафандра Лебедева имел такую вмятину, которую при нормальном выходе или при действиях внутри станции просто нельзя получить. Оставалось одно – несанкционированный отход космонавта от станции с целью получения собственного опыта.
Еще опыт А. Леонова показал, что при резком отходе от корабля натянутый фал буквально швыряет космонавта обратно на корпус. И чем резче отход, тем сильнее удар. Только так можно было получить на шлеме подобную вмятину. Но космонавты стояли на своем. У них все было нормально. Отношения между членами этого экипажа во время полета складывались сложно, но тут они были единодушны. Пришлось заменить поврежденный скафандр, так и не разобравшись в причинах.
1984 ГОД. В открытый космос впервые вышла Светлана Савицкая. Она же впервые среди женщин совершила и второй космический полет. Не намного, но американцев мы все же обогнали.
Выход в космос операция физически трудная, поэтому все время рядом со Светланой был В. Джанибеков. Ей предстояли несложные операции, но предварительно нужно было добраться до места расположения экспериментальной установки, зафиксировать положение своих ног в якоре и только потом, освободив руки, выполнить программу экспериментов. До места Савицкая добралась, но вот зафиксироваться в якоре у нее никак не получалось. Для этого она должна была, держась за поручни руками, вставить ноги в якорь силой мышц живота и поясницы. Время шло, программа начала срываться и тогда Джанибеков зафиксировался рядом, взял Савицкую за "талию" и вставил ногами в якорь. Остальное было уже просто.
Правда на разборе полета Савицкая все время пыталась доказать, что зря Джанибеков помог ей. Она бы и сама смогла бы все выполнить, а он поспешил.
1988 ГОД. В открытый космос из станции "Мир" впервые вышел иностранец – французский космонавт Ж. Кретьен.
Его выход начался 9 декабря и потребовал от Кретьена и его командира А. Волкова огромных физических сил и мужества. Началось с того, что Кретьен в самом начале выхода нарушил некоторые рекомендации специалистов. Скафандр имеет регулятор тепло-холодно на десять положений. Кретьену показалось, что слишком холодно и поставил на тепло. Специалисты, как раз и рекомендуют сначала захолодить скафандр. В результате у Кретьена начало запотевать стекло шлема. Он понял, что надо холодиться. Но распределение идет из района поясницы. Стало холодно там.
Может быть, Кретьен испугался получить радикулит, но решил снова "подтеплить". Но известно, что любая система не любит дерганий. Стекло запотело окончательно. Кретьен заволновался. Ведь выход только начался. Пульс допускается до 150 ударов в минуту, а у него уже полез выше. В ЦУПе заволновались – не прекратить ли выход.
Разрядил обстановку Волков. Он успокоил Кретьена, отрегулировал ему систему. Запотевание чуть спало и они пошли. Русский мужик, если решил что-то, то его не свернуть. Волков помогал Кретьену, ведя его за руку, как поводырь. Груза было много, расстояние до места работы большое. К месту добрались с опозданием на целый час.
Дальше пошло лучше. Они приступили к работе. Установили ферменную шестигранную конструкцию, стали ее разворачивать, а она не идет. Замерла и все. Не учли французские ученые космических условий. Наконец, уже на теневой стороне, вне зоны связи со специалистами, после очередного удара свинцовым сапогом Волкова и его нескольких "магических русских" слов, конструкция развернулась во всю свою красу. Осталось только после выхода на связь обрадовать специалистов.
После экспериментов эту конструкцию отправили в свободное плавание в космос, выполнили другие работы и отправились обратно. Устали сильно. У Кретьена на стекле уже не пот, а сплошная вода. А ведь ему предстояло главное – четко и надежно закрыть за собой выходной люк. Эти операции требуют не только точности, но и большой физической силы.
Поменяться с Кретьеном местами в переходном отсеке Волков возможности не имел по технологии выхода. Не мог существенно и помочь. Любые перемещения в тесном отсеке могли привести к повреждению либо скафандров, либо аппаратуры в отсеке.
Проходит 10 минут, 20, а у француза ничего не получается. Уже Волков всем корпусом поджимает его, создавая дополнительную опору, стараясь все таки помочь. Все бестолку. Не хватает у Кретьена чуть-чуть для завершения операции, а воздуха в скафандрах все меньше и меньше. В ЦУПе уже стали подумывать над аварийными мероприятиями. И тут природа сжалилась. Невероятным усилием Кретьен закрыл выходной люк до фиксации контрольными датчиками. И вскоре уже в станции космонавты, усталые и довольные, пили чай, подставляя свои тела в синяках и шишках бортовому врачу В. Полякову. Он умело и быстро восстановил силы космонавтов.
1990 ГОД. А. Викторенко и А. Серебров опробовали в открытом космосе космический мотоцикл. Он предназначался для автономного передвижения в космосе без всяких страховочных тросов.
Предназначен то предназначен, но все-таки контрольными фалами со станцией его соединили во время испытаний. Серебров отходил от станции на 33 метр, Викторенко на 40 метров.
1990 ГОД. А. Соловьев и А. Баландин не готовились специально к выходу в открытый космос, но обязательный курс обучения в гидробассейне прошли. Так получилось, что уже вскоре после своей стыковки со станцией "Мир" они обнаружили, что три из шести двухметровых термоизоляционных лепестков транспортного корабля отслоились и свободно болтались. Поначалу это обстоятельство не очень обеспокоило космонавтов и специалистов. Возвращению на Землю это вроде не мешало. Но, когда пришло время действительно возвращаться, выяснилось, что имеется маленькая возможность того, что лепестки при расстыковке зацепятся за что-то. Далее все было не предсказуемо.
Судили, рядили специалисты и решили, что нужно эти лепестки на корабле закрепить. Экипаж согласился с выходом в космос, хотя у специалистов и были сомнения. Ведь космонавтам предстояло пройти по корпусу двух модулей и станции, выполнить работу и вновь вернуться по тому же маршруту.
Выход начали через люк модуля "Квант-2", который перед этим 4 раза испытали Викторенко с Серебровым. Его особенность в том, что он открывается не внутрь модуля как раньше, а наружу. Раньше было проще. Через клапан стравливали атмосферу в космос из переходного отсека, выравнивая давление. Затем люк открывался свободно. При закрытии, когда в отсеке снова поднималось давление, люк снова надежно прижимался атмосферой к гнезду.
Новый люк атмосферным давлением отсека рвался наружу, и только надежные запоры удерживали его. Перед выходом нужно было приоткрыть люк на миллиметр и ждать когда воздух отсека полностью выйдет в космос. Только после этого можно было снимать упоры и открывать люк. Но космонавты поторопились и на 20 секунд раньше сняли упоры. Давление с силой швырнуло люк наружу, сорвало с одной из петель. Космонавты даже не заметили этого. Лишь восхитились внезапно открывшимся простором и Солнцем.
Почти 3 часа шли космонавты к кораблю, пользуясь только короткими страховочными фалами. Они успешно выполнили работу, и еще три часа возвращались обратно. И только тут обнаружили, что люк не закрывается.
Ресурс скафандров закончился. Они подпитались воздухом от бортовой сети, снова продолжили работу. Но бесполезно. Пришлось оставить люк открытым, а вместе с ним остался разгерметизированным и отсек. Они вошли в следующий отсек и закрыли за собой второй люк. Нужно сказать, что в комплексе на тот день было 11 герметически разделяющихся отсеков. Так что временная разгерметизация одного из них не грозила большими бедами. Хотя специалистов беспокоил вопрос – как поведет себя аппаратура в разгерметизированном отсеке?
В дальнейшем для ремонта этого люка этот же экипаж совершил несколько выходов. Работу продолжил следующий экипаж. И только третий экипаж завершил ремонт люка.
ВОЗВРАЩЕНИЕ
Орбитальные станции и беспилотные грузовые корабли после окончания работы на орбите отправляют в безлюдные районы мирового океана. Практически ни станция, ни корабль не долетают до Земли. Они полностью сгорают в плотных слоях атмосферы, так как не имеют защиты от аэродинамического нагрева. Хотя иногда отдельные фрагменты, и довольно крупные, долетают до поверхности планеты. Пока обошлось без человеческих жертв и больших разрушений. Даже при завершении работы станции "Мир" с ее модулями все обошлось, хотя опасения были большие.
Пилотируемый космический корабль имеет тепловую защиту, обеспечивающую ему безопасный спуск в любую минуту полета, начиная со старта.
Сразу после выхода на орбиту, экипаж ориентирует корабль "по посадочному", и теперь он может быть уверен в том, что корабль готов к срочному возвращению на Землю.
В штатном, то есть запланированном варианте, спуск всегда должен осуществляться в светлое время суток. Это трудное условие. И вот почему. Корабль за сутки 11 раз пролетает над территорией бывшего Советского Союза, но только один раз за 58 суток он появляется над территорией Казахстана в светлое время.
Ночную посадку впервые пришлось осуществить Г. Сарафанову и Л. Демину на корабле "Союз-15" после неудачной стыковки. Ресурс системы жизнеобеспечения и особенно энергопитания на их корабле стал критическим. Ждать благоприятных условий для спуска в расчетном районе не было возможно. Все обошлось благополучно.
А вот В. Зудову и В. Рождественскому повезло меньше. Им пришлось садиться ранней весной, в двадцатиградусный мороз, сильный туман. Они впервые сели на водную поверхность – озеро Тенгиз в Казахстане. Качка 2-3 бала. Сплошной мрак.
Спасательный вертолет несколько раз пролетал над спускаемым аппаратом пока смог различить огни светового маяка. Но ночью никто так и не смог помочь экипажу.
Между тем, экипаж болтало в воде. Они замерзли. Вода, попавшая на контакты реле, привела в действие систему выброса запасного парашюта. Парашют намок и как якорь развернул спускаемый аппарат дыхательным отверстием к воде. Возможности регенерационной системы были на исходе.
Только днем, нарушая все инструкции, рискуя собственными жизнями, экипаж спасательного вертолета отбуксировал спускаемый аппарат с раскрывшимся парашютом к берегу. Спасательная экспедиция завершилась.
В штатном режиме схему спуска можно разделить на несколько важных участков: проведение маневра для осуществления схода с орбиты полета, полет в разреженных слоях атмосферы до высоты порядка 100 километров, движение возвращаемого аппарата до высоты 10 километров. Здесь уже срабатывает парашютная система и в конце приземление с использованием двигателей мягкой посадки.
На космическом корабле нет привычного тормоза, чтобы замедлить скорость полета до величины, необходимой при посадке.
Основной двигатель космического корабля "Союз" увеличивает скорость, и он же, при изменении ориентации корабля на 180 градусов, может эту скорость уменьшить. Скорость снижается, высота полета уменьшается и через определенное время корабль входит в плотные слои атмосферы.
Необходимая ориентация перед выдачей тормозного импульса может выполняться как автоматически, так и вручную экипажем. Точная ориентация корабля перед спуском важна необычайно. Если после выдачи тормозного импульса пойдет прямо к Земле, то никакая защита не спасет его от полного сгорания.
При слишком пологой траектории спуска упругость атмосферы не позволит кораблю войти в ее плотные слои. Корабль, чиркнув, как голыш по воде, оттолкнется от атмосферы и уйдет в полет по новой траектории. Может быть, даже постепенно удаляясь от Земли. Именно это произошло с первым космическим спутником в мае 1960 года.
Впервые ручную ориентацию корабля перед спуском с последующей выдачей тормозного импульса выполнили П. Беляев и А. Леонов. К этому пришлось прибегнуть из-за отказа основной автоматической системы ориентации. Причем обнаружилась существенная особенность. Корабль оказался чрезвычайно чувствительным к малейшим перемещениям космонавтов. Он, как маленькая лодка на воде, кренился от малейшего изменения положения или перемещения космонавтов.