«Аполлон»-«Союз»: стыковочно-шлюзовой модуль

Весьма сложной и требующей непременного решения проблемой для предстоящего полета кораблей «Союз» и «Аполлон» является несовместимость атмосфер кораблей, применяемых в СССР и США.

Известно, что атмосфера жилых отсеков советских космических кораблей «Союз» (так же как и в прошлом «Востоков» и «Восходов») состоит из азотно-кислородной смеси в обычной, земной пропорции при нормальном давлении. Атмосфера американских космических кораблей, в том числе и «Аполлона», предназначенного для совместного полета, — чисто кислородная при давлении около 0,3 атмосферы.

Поэтому, если, например, член экипажа «Союза» сразу пойдет из своего корабля в американский, то у него быстро появятся так называемые декомпрессионные расстройства: одышка, снижение кровяного давления, резкое ухудшение общего состояния и даже нарушение кровообращения. Космонавт может потерять сознание.

Предупредить эти декомпрессионные расстройства можно так называемым вымыванием азота из организма путем вдыхания чистого кислорода. Этот процесс называется десатурацией и требует определенного времени (за 15 минут из организма выводится примерно до 1/3 содержащегося в крови и тканях азота, за 1 час — до 2/3).

Кроме различия атмосфер, в существующих кораблях имеет место еще и различие в системах кондиционирования атмосфер. В корабле «Союз» идет непрерывная регенерация воздуха — специальные устройства поглощают углекислый газ, выделяя чистый кислород. В «Аполлоне» восполнение израсходованного кислорода идет за счет бортового запаса, а углекислый газ поглощается невосстанавливаемыми поглотителями.

Различия в системах кондиционирования повлекли за собой и различия в системах их автоматики. Ясно, что совместная нормальная работа систем кондиционирования и автоматики невозможна.

Обе эти причины исключают возможность сразу же после стыковки «Союза» и «Аполлона» открыть люки между ними и перейти из одного корабля в другой. То есть непосредственный переход космонавтов из «Союза» в «Аполлон», пока существуют разные микроатмосферы кораблей, исключен.

Чтобы не переходить какой-либо стране на атмосферу другой страны, т. е. реализовать в разумные сроки намеченный совместный полет кораблей, устранить несовместимость ~по атмосфере кораблей «Союз» и «Аполлон» в первом их полете решено введением специально создаваемого для этого промежуточного (между кораблями) так называемого стыковочно-шлюзового модуля. Он будет являться той шлюзовой камерой, которая обеспечит безболезненные для космонавтов взаимные визиты. В ней космонавты будут готовить свой организм к жизни в другой атмосфере.

Общий вид стыковочно-шлюзового модуля.
I - торец со стороны «Аполлона», II - торец со стороны «Союза»,
1 - герметичная цилиндрическая камера,
2 - люк с крышкой со стороны «Аполлона»,
3 - люк с крышкой со стороны «Союза»,
4 - шар-баллоны с запасами воздуха и кислорода,
5 - датчики перепада давления на крышке,
6 - блок оборудования, 7 - панель индикации и
управления системой жизнеобеспечения,
8 - переговорное устройство, 9 - дренажное отверстие
10 - блок скоростной подачи кислорода
11 - отсек для размещения выносного оборудования

Стыковочно-шлюзовой (иногда его называют просто переходным) модуль является составной частью (отсеком) корабля «Аполлон» и выводится на орбиту вместе с ним.

Это вполне самостоятельный отсек с собственными системами управления, терморегулирования, жизнеобеспечения, связи. Одним из своих торцов он стыкуется к «Аполлону». Вторым, свободным, торцом, на котором будет смонтирован унифицированный стыковочный узел, он будет стыковаться с кораблем «Союз».

Стыковочный модуль представляет собой герметичную цилиндрическую камеру, имеющую с торцов люки с крышками. Наружный диаметр камеры около полутора метров, длина ее приближается к трем метрам. Внутренний объем модуля около трех куб. метров. Снаружи модуля устанавливаются два шар-. баллона с запасами воздуха и кислорода. Помимо них с внешней стороны располагаются четыре антенны системы радиосвязи.

Люк с крышкой, обращенные в сторону «Аполлона», — обычные, применяемые ранее американцами на серийных кораблях «Аполлон». Устанавливаемые с противоположной стороны отсека, т. е. обращенные в сторону «Союза», люк и крышка разрабатываются заново. В середине крышки предусматривается иллюминатор, через который при помощи телекамеры будет контролироваться процесс стыковки.

На внешней, обращенной в космос стороне крышки люка предусмотрена возможность установки нового визирного устройства, объединенного со стыковочной мишенью (подробнее см. ниже).

Обе крышки открываются вовнутрь модуля, обеспечивая проход диаметром около восьмисот миллиметров. На обеих крышках смонтированы датчики перепада давлений на них, клапаны выравнивания давлений между сообщаемыми отсеками и механизм открытия люков с обеих сторон.

Система терморегулирования стыковочного модуля служит для установки и поддержания внутри него определенного температурного режима, при котором возможна нормальная работа космонавтов.

Внешняя изоляция и специальное терморегулирующее покрытие надежно защищают жизненный объем модуля от теплового воздействия космического пространства.

Система жизнеобеспечения стыковочного модуля включает систему хранения и подачи кислорода и воздуха, систему очистки атмосферы модуля от углекислого газа, систему стравливания давления и десатурационную установку.

Система хранения и подачи кислорода и воздуха служит для подачи этих газов в переходный модуль в зависимости от направления перехода: при переходе из «Союза» в «Аполлон» она обеспечивает подачу чистого кислорода, при обратном переходе — подачу воздуха. Кроме того, она осуществляет подачу чистого кислорода, под определенным давлением в установку денатурации.

Система хранения и подачи кислорода и воздуха включает шар-баллоны (с кислородом и воздухом), пневматические коммуникации и арматуру управления, автоматику подачи газов. Кроме шар-баллонов, смонтированных с внешней стороны модуля, все элементы системы монтируются внутри модуля в блоке оборудования.

Со стороны «Союза» блок оборудования имеет панель индикации и управления системой жизнеобеспечения.

На случай разгерметизации переходного модуля в системе жизнеобеспечения предусмотрена скоростная подача газов в его внутреннюю полость. Допускаемой для модуля считается утечка газа со скоростью 5 — 10 граммов в час.

Выделяемый космонавтами при дыхании углекислый газ отбирается из атмосферы модуля системой очистки, состоящей из поглотителей, подобных тем, которые обычно устанавливаются ~на кораблях «Аполлон».

Система стравливания давления из модуля предназначена для проведения декомпрессии, которую будут проходить космонавты при переходе из корабля «Союз» в «Аполлон». Система обеспечивает постепенное понижение давления до 260 миллиметров ртутного столба (0,3 атмосферы), одновременно обогащая атмосферу модуля кислородом.

Сбросы давления производятся при достижении в модуле давления 760 миллиметров ртутного столба. При первом из них давление снижается до значения 520 миллиметров ртутного столба, при двух последующих — до 260 — 300 .миллиметров ртутного столба. Только после того, как параметры среды в переходном модуле и в командном отсеке американского корабля будут выравнены, космонавты смогут открыть крышку люка и осуществить переход.

Вся система жизнеобеспечения стыковочного модуля рассчитана на три перехода двух космонавтов.

Помимо перечисленного, стыковочный модуль оборудуется радио- и телевизионной связью. Внутри него устанавливаются два независимых друг от друга приемо-передатчика голосовой связи, наружные антенны которых крепятся с внешней стороны модуля. Каждый приемо-передатчик будет работать на частоте, которую выберет та или иная сторона.

Кроме того, стыковочный модуль будет иметь собственную систему сигнализации и оповещения, выдающую звуковой или визуальный сигнал оповещения об отклонении в работе системы жизнеобеспечения.

После стыковки кораблей «Союз» и «Аполлон» на орбите искусственного спутника Земли и проверки герметичности стыков давление внутри переходного модуля устанавливается таким же, какое имеет атмосфера в отсеке экипажа корабля «Аполлон». Американский астронавт открывает крышку люка своего корабля, затем крышку стыковочного модуля (со стороны «Аполлона») и вместе со своим напарником перемещается внутрь модуля, задраивая за собой крышки.

Затем модуль наддувается воздухом до тех пор, пока давление внутри него не будет доведено до давления в орбитальном отсеке корабля «Союз».

По окончании операции наддува астронавты открывают крышку люка модуля со стороны советского корабля, и ~после открытия советскими космонавтами крышки люка орбитального отсека американские астронавты переходят в «Союз». Вручную подсоединяются штепсельные разъемы кабельной линии голосовой связи между кораблями, налаживается телевизионная связь.

Во время первого перехода американские астронавты переносят на борт «Союза» свое снаряжение. В состав этого снаряжения входят камера цветного телевидения, внутреннее переговорное устройство, ранец с аппаратурой для проведения экспериментов, фотокамера, личный набор астронавта.

Переход из корабля «Аполлон» в «Союз» занимает около получаса. Переходом руководит один из американских астронавтов, который дежурит у пульта управления стыковочным модулем. Пульт располагается в кабине экипажа корабля «Аполлон».

Переход космонавтов из «Союза» в «Аполлон» осуществляется с обратной последовательностью операций. Разница заключается лишь в том, что наддув модуля производится уже не воздухом, а чистым кислородом, и космонавты проходят десатурацию. Поскольку процесс денатурации требует длительного времени, то соответственно и сам обратный переход занимает более значительное время (от двух до пяти часов). J

Учитывая длительность процесса десатурации, а также то, что именно она исключает быстрый переход из корабля в корабль, специалисты СССР и США рассмотрели возможность сближения параметров атмосфер кораблей путем снижения номинального давления в отсеках корабля «Союз».

Дело в том, что при переходе космонавта в чисто кислородную среду с давлением в 260 миллиметров ртутного столба азот, растворенный в его организме при давлении не более 500 миллиметров ртутного столба, не представляет опасности. В этом случае можно отказаться от процесса денатурации.

Такой вариант, хотя он и связан с рядом трудностей и неудобств, принят в проекте совместного полета кораблей «Союз» и «Аполлон» в качестве основного.

1974 г.

Далее: «Аполлон»-«Союз»: связь и оптические системы

Главная   |  История науки  |  История освоения космоса  |  «Аполлон»-«Союз»: стыковочно-шлюзовой модуль