В процессе развития программы «Скайлэб» конструкция орбитальной станции и выполняемые ею функции постоянно усложнялись. По первоначальному замыслу станция «Скайлэб» должна была служить орбитальной лабораторией, позволяющей человеку жить и работать в космосе в течение достаточно длительного периода. Появление человека на орбитальной станции в качестве ученого-исследователя, экспериментатора, оператора и объекта для биомедицинских наблюдений значительно расширило функциональное назначение станции. Проект «Скайлэб» создает для членов экипажа возможность принять личное участие в этих четырех областях научного поиска.

Осуществление этого проекта создает основу будущих космических систем научного или технического назначения, а также систем для изучения Земли в научных или практических целях.

Ниже приведено подробное описание конструкции и назначения основных элементов и бортовых систем орбитальной станции «Скайлэб».

1. ЭЛЕМЕНТЫ СТАНЦИИ

Первая орбитальная станция США «Скайлэб» вместе с пристыкованным модифицированным ОБК «Аполлон» имеет длину 35 м. Ее масса равна 90606 кг, а полная вместимость составит приблизительно 354 м³. Конструкция станции разделяется на несколько основных компонентов (рис. 50).

Рис. 50. Орбитальная станция «Скайлэб» на орбите (рисунок). Основные части и внутреннее оборудование: 1 — комплект астрономических приборов ATM; 2 — орбитальный блок станции; 3 — панели с солнечными элементами; 4 — оборудование для проведения экспериментов; 5 — метеорный экран; 6 — помещение для сна; 7 — помещение для досуга, приготовления и приема пищи; 8 — помещение для личной гигиены; 9 — шлюзовая камера; 10 — причальная конструкция; 11 — пристыкованный к станции основной блок корабля «Аполлон»

В орбитальном блоке станции находятся бытовые помещения, емкость для сбора отходов и просторные помещения для проведения экспериментов. К орбитальному блоку крепятся панели солнечных батарей, баллоны со сжатым газом и микродвигатели реактивной системы ориентации.

В шлюзовой камере имеются шлюзовой отсек с люком для выхода в открытый космос, основные системы связи, телеметрическая система, системы регулирования параметров искусственной атмосферы и терморегулирования, электрораспределительная система.

Причальная конструкция имеет два узла для пристыковки модифицированного ОБК «Аполлон». В ней размещены пульт управления комплектом ATM. приборы для исследования природных ресурсов Земли, большое количество экспериментального оборудования. В комплект астрономических приборов ATM входят солнечные телескопы, силовые гироскопы основной системы ориентации и стабилизации и четыре панели солнечных батарей.

Модифицированный ОБК «Аполлон» используется как транспортное средство для перевозки экипажей, а в составе орбитальной станции выполняет некоторые функции обеспечения связи.

Основные элементы орбитальной станции «Скайлэб» показаны на рис. 51.

А. Орбитальный блок станции

По форме и размерам орбитальный блок (рис. 52) внешне не отличается от ракеты S-IVB — второй ступени ракеты-носителя «Сатурн-IB» или третьей ступени ракеты-носителя «Сатурн-V» (при запуске корабля «Аполлон»). Панели солнечных батарей, прикрепленные к боковым стенкам блока, в развернутом виде напоминают крыло. Изнутри конструкция этой ступени, первоначально состоявшая в основном из баков жидкого кислорода и жидкого водорода, претерпела значительные изменения. Большой водородный бак переоборудован под бытовые и рабочие помещения (лабораторию) для трех космонавтов, а меньший по размерам кислородный бак превращен в контейнер для сбора отходов, накапливающихся в процессе полета (рис. 53). Орбитальный блок имеет диаметр 6,7 м и длину 14,6 м. Его вместимость и масса равны соответственно 275 м³ и 35380 кг. Длина каждой панели солнечных батарей (в направлении оси орбитального блока) равна 9 м, а общий размах в развернутом виде — 27 м.

Рис. 51. Основные элементы орбитальной станции «Скайлэб»: № по пор. Элемент орбитальной станции Функциональное назначение Длина, м Диаметр (максимальный), м Герметизи- рованный объем с искусственной атмосферой, м3 Максима- льно допустимая масса, т 1 2 3 4 5 6 Модифицированный основной блок корабля «Аполлон» Причальная конструкция Комплект ATM Шлюзовая камера Отсек оборудования ракеты-носителя Орбитальный блок станции Доставка и возвращение экипажей Устройство стыковки, панели управления комплектов ATM и EREP Наблюдения за Солнцем Системы жизнеобеспечения, энергетики сбора данных, выхода в открытый космос Система стабилизации Основное помещение для жилья и работы 11,1 5,2 4,5 5,2 0,9 14,6 3,9 3,0 3,4 3,2 6,6 6,6 11 30 - 17 - 275 13,9 6,3 5,04 22,2 2,05 35,4

Рис. 52. Составные части орбитального блока станции (ОБС): 1 — бытовой отсек; 2 — лабораторный отсек; 3 — система вентиляции; 4 — люк из шлюзовой камеры; 5 — теплозащитный экран; 6 — метеорный экран; 7 — панели солнечных элементов; 8 — двигатели системы ориентации (по три двигателя в двух местах); 9 — радиатор; 10 — баллоны со сжатым азотом; 11 — емкость для отходов; 12 — коллектор для сбора отходов Рис. 53. Устройство и размещение элементов ОБС. Показаны два этажа полезного пространства блока: 1 — коллектор для сбора отходов; 2 — помещение для проведения досуга, приготовления и приема пищи; 3 — иллюминатор; 4 — шлюз для выноса приборов в открытый космос; 5 — холодильники; 6 — хранилища; 7 — смесительная камера системы вентиляции; 8 — резервуары с водой; 9 — шкафы с пищевыми продуктами; 10 — вентилятор в помещении для личной гигиены; 11 — помещение для сна; 12 — помещение для личной гигиены

Рис. 55. Лабораторный отсек ОБС. Показано оборудование для технологических экспериментов: 1 — фиксаторы для ног; 2 — фотометрическая система эксперимента Т027 (в упаковке); 3 — хранилище кассет с пленкой эксперимента Т027; 4 — шлюз для выноса приборов в открытый космос; 5 — штепсельный разъем; 6 — внутреннее переговорное устройство; 7 — поручни; 8 — ранцевая установка для перемещения в открытом космосе; 9 — установка для перемещения в открытом космосе, использующая микродвигатели, управляемые движением ступни космонавта (эксперимент Т-020)

Для защиты помещений станции от метеоритов орбитальный блок окружен снаружи тонким металлическим экраном, отстоящим от стенок блока на 0,15 м. Вследствие потери части энергии и разрушения на более мелкие фрагменты метеорные частицы после соударения с экраном утратят способность проникать внутрь помещений орбитального блока. Во время запуска станции метеорный экран будет плотно прижат к поверхности орбитального блока и только после выведения на орбиту он с помощью специальных стержней отодвигается от корпуса на указанное расстояние.

Решетчатой стенкой или «полом» внутреннее помещение блока разделено на бытовой и лабораторный отсеки. В заднем отсеке расположены помещения для приготовления и приема пищи, сна, гигиены и для проведения экспериментов, в частности, биомедицинских (рис. 54). Передний отсек отводится главным образом для экспериментов, требующих относительно большого пространства и использования одного или двух шлюзов для выноса в открытый космос научных приборов (рис. 55).

Часть обоих отсеков отведена для размещения различных хранилищ, контейнеров для пищевых продуктов, воды и одежды, а также отдельных систем.

Циркуляция искусственной атмосферы будет создаваться с помощью вентиляторов и каналов между наружной стенкой орбитального блока и частью внутренней стенки. «Воздух» будет проходить между стенками — в одном направлении и через внутренние помещения — в другом.

Рис. 56. Лабораторный отсек ОБС. Показаны шлюз для выноса приборов в открытый космос, поручни и другие приспособления: 1 — поручни; 2 — шлюз для выноса приборов в открытый космос; 3 — устройство для регистрации возмущений станции, вызываемых движениями космонавтов (эксперимент Т013); 4 — резервуары с водой; 5 — внутреннее переговорное устройство

Многочисленные поручни, скобы и фиксаторы для ног, установленные в нужных местах обоих отсеков, позволят космонавтам легко самостоятельно перемещаться или останавливаться около нужного места в орбитальном блоке несмотря на неудобства, создаваемые условиями невесомости (рис. 56).

Окно в помещении для отдыха и приема пищи (кают-компании) дает возможность наблюдать внешнее пространство в направлении, противоположном направлению на Солнце. В зависимости от положения станции на орбите можно будет наблюдать Землю и другие, более удаленные объекты.

В стенке переднего отсека орбитального блока встроены два небольших шлюза. Один из них, «солнечный», обращен в сторону Солнца, другой, «теневой» — в противоположную сторону (рис. 57). Эти шлюзы позволяют выносить в космос датчики и приборы, например, при проведении экспериментов S019, Т027, S073 (см. гл. 5). В некоторых экспериментах может также использоваться поворотное зеркало и универсальный раздвижной кронштейн (рис. 58, 59).

На станции «Скайлэб» космонавты будут располагать большим количеством воспомогательных принадлежностей и инструментов таких, как ремонтные комплекты, фото— и кинопленка, магнитофонная пленка, слесарный инструмент, струбцины, крепежные детали, ножницы, термометры, осветительные лампы, фотоаппараты и кинокамеры.

Рис 57. Внутренняя дверь шлюза для выноса приборов в открытый космос: 1 — рукоятка внутренней крышки; 2 — датчик давления в шлюзе; 3 — рукоятка внешней крышки; 4 — положение вентиля; 5 — клапан (под кожухом); 6 — фланец; 7 — трубопровод быстрого вакуумирования

Рис. 58. Прибор, выдвинутый в шлюз: 1 — телескопические штанги; 2 — направляющая труба; 3 — раздвижной кронштейн; 4 — привод; 5 — вынесенный через шлюз прибор; 6 — срез шлюза; 7 — блоки индикаторов и регуляторов; 8 — прибор; 9 — привод; 10 — рама

Рис. 59. Поворотное зеркало вне шлюза (положение зеркала зависит от цели научного наблюдения): 1 — срез шлюза; 2 — механизм контроля поворота зеркала; 3 — механизм фиксации поворота; 4 — поверхность для крепления оптических приборов; 5 — механизм для контроля сборки; 6 — устройство, обеспечивающее вращение зеркала; 7 — рама для крепления приборов

Искусственная атмосфера орбитальной станции «Скайлэб» состоит из кислорода и азота с парциальными давлениями соответственно 25000 Н/м² (0,25 атм) и 9000 Н/м² (0,09 атм). Относительная влажность поддерживается не ниже 26% при 29°С. Пределы регулирования температуры — от 13 до 32°С (см. гл. 4 разд. 2. Б). Орбитальный блок соединяется с остальной частью станции через отсек оборудования ракеты-носителя.

Б. Отсек оборудования ракеты-носителя

Управление ракетой-носителем «Сатурн-V» в процессе старта и на активном участке траектории выведения будет осуществляться системами наведения и управления, размещенными в отсеке оборудования (рис. 60, 61).

Аппаратура этого отсека будет выполнять свои функции до выведения станции на орбиту и развертывания панелей солнечных батарей. Сначала приборы отсека оборудования будут управлять траекторией полета ракеты-носителя от момента отрыва от пусковой платформы до отделения станции от второй ступени. После отделения эти приборы будут вырабатывать команды различным системам орбитальной станции, которые, в свою очередь, должны обеспечить разворот станции на 180°, включение системы охлаждения, сброс головного обтекателя, ориентацию оси комплекта ATM на Солнце, установку метеорного экрана в рабочее положение на заданном расстоянии от корпуса орбитального блока и заполнение всех внутренних помещений кислородом (заполнение отсеков азотом производится во время выведения). Развертывание панелей солнечных батарей будет осуществлено по командам приборов отсека оборудования ракеты-носителя или по командам с Земли. Все эти операции должны быть выполнены за 7,5 ч, начиная с момента выхода на орбиту. Вскоре по истечении этого времени запас энергии аккумуляторных источников питания в отсеке оборудования будет исчерпан и находящиеся в нем приборы перестанут функционировать.

Рис. 60. Отсек оборудования ракеты-носителя, конструктивно входящий в состав станции: 1 — батареи; 2 — штеккерные разъемы; 3 — система телеметрии; 4 — блоки системы охлаждения; 5 — ЦВМ системы наведения; 6 — бортовая ЦВМ; 7 — телеметрический передатчик

Рис. 61. Отсек оборудования ракеты-носителя во время сборки

Рис. 62. Шлюзовая камера с люком для выхода в открытый космос: 1 — система контроля окружающей среды: 2 — люк для выхода в открытый космос; 3 — окно; 4 — система терморегулирования; 5 — блок электроники

Рис. 63. Внутренний вид шлюзовой камеры с открытой дверью в орбитальный блок: 1 — верхний люк; 2 — осветительные лампы в туннеле; 3 — пульты с регуляторами, используемыми при выходе в открытый космос; 4 — люк для выхода в открытый космос; 5 — поручни; 6 — баллон с газообразным азотом; 7 — туннель в орбитальный блок станции

Рис. 64. Шлюзовая камера. Показаны основные части и оборудование: 1 — трубопроводы системы вентиляции; 2 — трубопровод в орбитальный блок станции; 3 — крышки люков; 4 — панель с приборами; 5 — телетайп; 6 — контейнер с гидроокисью лития; 7 — осветительные лампы; 8 — запасное хранилище; 9 — молекулярное сито; 10 — емкость для конденсата; 11 — хранилище системы жизнеобеспечения; 12 — системы контроля окружающей среды

Шлюзовая камера, как соединительное звено между орбитальным блоком и причальной конструкцией, выполняет три функции: является основным конструктивным элементом станции; служит туннелем, через который космонавты могут покидать внутренние помещения станции и выходить в открытый космос; является центром управления электроснабжением, кондиционированием и связью орбитальной станции. Кроме того, между внутренней и внешней стенками шлюзовой камеры на фермах смонтированы баллоны высокого давления с запасом кислорода и азота для создания искусственной атмосферы станции.

Шлюзовая камера состоит из двух концентрических цилиндров (см. рис 6). Внешний цилиндр, по диаметру совпадающий с орбитальным блоком, представляет собой фиксированную секцию головного обтекателя, к которой крепится сбрасываемая секция. Он же является силовым элементом конструкции, к которому крепится комплект астрономических приборов ATM. Внутренний цилиндр представляет собой переходный туннель, соединяющий внутренние помещения орбитального блока и причальной конструкции (рис. 62, 63). С обеих сторон туннеля имеются герметичные люки, изолирующие шлюзовой отсек камеры от остальной части орбитальной станции (рис. 64, 65). Третий люк в боковой стенке туннеля предназначен для выхода космонавтов в открытый космос (рис. 66), После возвращения космонавтов выходной люк закрывается, производится наддув герметизированного туннеля, после чего могут открываться передний и задний люки.

В шлюзовой камере размещаются автоматическая система аварийной сигнализации, элементы системы ручного управления наддувом и очисткой воздуха, а также электрораспределительная система и система связи. Здесь же находится большая часть бортовых запасов потребляемых материалов и основная часть управляющих систем станции.

Шлюзовую камеру можно назвать «центром снабжения» орбитальной станции «Скайлэб».

Рис. 65. Шлюзовая камера. Показаны приборы и контрольные датчики: 1 — трубопровод в орбитальный блок станции; 2 — осветительные лампы и поручни; 3 — люк для выхода в открытый космос; 4 — хранилище кассет с пленкой для комплекта ATM; 5 — запасное хранилище (съемное); 6 — молекулярное сито; 7 — штепсельная розетка; 8 — трубопроводы системы вентиляции; 9 — окно; 10 — блок регуляторов состава газовой смеси; 11 — хранилище; 12 — разъемы электрокабелей и трубопроводов кислорода; 13 — телетайп; 14 — разъемы кабеля ТВ камеры; 15 -вспомогательные пульты; 16 — распределительный клапан баллонов со сжатым азотом; 17 — осветительные лампы в туннеле; 18 — крышка люка; 19 — осветительные панели; 20 — пульт управления; 21 — контейнер с бумажной лентой для телетайпа; 22 — хранилище кассет с пленкой для комплекта ATM

Рис. 66. Часть стенки шлюзовой камеры. Показан люк для выхода в открытый космос: 1 — поручни; 2 — осветительные лампы в туннеле; 3 — люк для выхода в открытый космос; 4 — окно

Рис. 67. Причальная конструкция. Основные части и приборы: 1 — стыковочный штырь; 2 — стыковочный узел; 3 — мишень, используемая для наведения ОБК при встрече на орбите; 4 — разъем электрического кабеля; 5 — хранилище кассет с пленкой; 6 — пульт управления комплектом ATM; 7 — фиксатор для ног; 8 — электронный блок комплекта приборов для исследования природных ресурсов; 9 — боковой стыковочный узел; 10 — окно для наблюдения Земли

Г. Причальная конструкция

Как и другие основные элементы орбитальной станции, причальная конструкция имеет многоцелевое назначение. На ней оборудованы стыковочные узлы для присоединения к станции модифицированного ОБК «Аполлон», в котором космонавты прибывают на орбитальную станцию и возвращаются на Землю. Здесь установлено оборудование управления комплектом ATM, приборами комплекта EREP для исследования природных ресурсов Земли и инструментами для выполнения технологических операций в условиях невесомости (эксперимент М512). В причальной конструкции хранятся запасы кино— и фотопленки, часть экспериментального оборудования, электрическое и телевизионное оборудование (рис. 67).

Рис. 68. Внутренний вид причальной конструкции (стрелкой показано направление на Землю): 1 — хранилище кассет с пленкой; 2 — электронный блок и блок регуляторов комплекта EREP; 3 — пульт управления комплектом ATM; 4 — хранилища для научных приборов и материалов исследований; 5 — специальная установка для проведения технологических процессов (эксперимент М512); 6 — люк в отсеке экипажа ОБК; 7 — внутреннее переговорное устройство

Причальная конструкция имеет два стыковочных узла. Основной (осевой) стыковочный узел, расположенный в передней центральной части причальной конструкции, предназначен для использования в нормальных условиях. Боковой стыковочный узел будет использоваться только в аварийных случаях.

В оборудование комплекта EREP входят датчики и камеры для наблюдений земной поверхности, а также управляемые космонавтами элементы регулирования и устройства индикации. Использование приборов комплекта EREP при наблюдении освещенной части Земли требует ориентации в направлении, противоположном направлению на Солнце (рис. 68, 69).

Управление комплектом астрономических приборов ATM и ориентация станции будет осуществляться космонавтами с пульта, установленного в причальной конструкции. На пульте имеется несколько телевизионных экранов и других индикаторов, которые позволяют точно контролировать работу приборов комплекта ATM и принимать активное участие в выборе объекта исследования, наведении телескопов, управлении процедурой проведения экспериментов и интерпретации инструментальных и визуальных наблюдений.

Телевизионная система орбитальной станции также размещена в причальной конструкции. Несколько переносных телевизионных камер установлено в других отсеках орбитальной станции. В эту систему входит также видеомагнитофон.

В причальной конструкции космонавты будут находиться значительную часть времени полета: за пультом управления комплектом ATM и приборами комплекта EREP, а также при проведении технологических экспериментов.

Рис. 69. Причальная конструкция. Места проведения экспериментов и расположение элементов: Экспериментальное оборудование 1 — контейнер с образцами для эксперимента М479; 2 — специальная установка, используемая в экспериментах М512 и М479; 3 — контейнер с материалами для экзотермической пайки: 4 — контейнер с материалами для литья; 5 — ящик с инструментами: 6 — контейнер с материалами для выращивания кристаллов; 7 — оборудование эксперимента S009; Электронное оборудование 8 — система терморегулирования окна причальной конструкции; 9 — разъемы трубопроводов; 10 — разъемы электрокабелей; 11 — прибор для регистрации радиошумов; 12 — освещение; 13 — внутреннее переговорное устройство и панель регистрации УФ излучения; 14 — подключение кабеля ТВ камеры; 15 — устройство видеозаписи; 16 — внутреннее переговорное устройство; 17 — цифровая ЭВМ; 18 — выключатель внутреннего освещения; 19 — детектор УФ излучения Конструктивные элементы 20 — затвор для выравнивания давления; 21 — хранилище № 2 для кассет с пленкой; 22 — фиксатор для ног; 23 — хранилище для запасных частей и элементов в переходной секции; 24 — хранилища для запасных частей; 25 — контейнер для возвращаемых на Землю кассет с пленкой (эксперименты S082A и S082B); 26 — хранилище № 1 для кассет с пленкой; 27 — хранилище № 4 для кассет с пленкой; 28 — окно причальной конструкции; 29 — огнетушитель; 30 — хранилища для научных приборов и материалов исследований: 31 — боковой стыковочный узел; 32 — хранилище № 3 для кассет с пленкой; 33 — пульт управления комплектом ATM; 34 — бортжурнал; 35 — поглотитель углекислого газа; 36 — мишень для наведения ОБК; Комплект приборов EREP для исследования земных ресурсов 37 — устройство для видеозаписи; 38 — электронное оборудование многодиапазонной камеры; 39 — хранилище кассет с пленкой эксперимента S190; 40 — пульт управления комплектом приборов EREP; 41 — комплект кадровых камер MPF; 42 — видоискатель; 43 — электронное оборудование видоискателя; 44 — запасное устройство для видеозаписи; 45 — многодиапазонная сканирующая телевизионная камера; Механизмы 46 — вентилятор № 1; 47 — трубопровод системы терморегулирования; 48 — трубопровод быстрого вакуумирования; 49 — гибкий трубопровод системы жизнеобеспечения; 50 — вентилятор № 2

Рис. 70. Головной обтекатель станции «Скайлэб» в момент его отделения на орбите (рисунок)

Д. Комплект астрономических приборов ATM

Во время старта и выведения на орбиту комплект ATM располагается по оси станции и ракеты-носителя (см. рис. 9). После выведения на орбиту и отделения сбрасываемой секции головного обтекателя (рис. 70) несущая конструкция комплекта ATM разворачивается на 90° и устанавливается под прямым углом к оси станции (рис. 71). В результате этой операции освобождается основной стыковочный узел и создается возможность ориентирования на Солнце телескопов и панелей солнечных батарей, развертывание которых осуществляется после разворота комплекта ATM. Комплект ATM состоит из двух основных частей: внешней — каркаса и внутренней -контейнера с солнечными телескопами (рис. 72). Каркас, представляющий собой ферменную конструкцию восьмиугольной формы, имеет диаметр 3,3 м в длину 3,6 м и соединяет комплект АТМ со станцией. К каркасу крепятся четыре панели солнечных батарей и аккумуляторные батареи. Здесь же установлены электрические и механические элементы (силовые гироскопы) основной системы ориентации станции и система связи с приборами комплекта ATM.

Управление ориентацией и стабилизацией орбитальной станции «Скайлэб» осуществляется с помощью системы, которая, работая в течение длительного периода, выделяла бы минимальное количество загрязняющих веществ. Это требование связано с высокой чувствительностью солнечных и звездных телескопов (а также телескопов для наблюдения поверхности Земли) к конденсату и наличию частиц в окрестности орбитальной станции. Поэтому в качестве системы, создающей основную часть управляющих моментов, была выбрана система CMG, в которую входят три силовых гироскопа, размещенных на ферменной конструкции комплекта ATM (рис. 73). Ферма комплекта ATM и вся остальная часть станции, жестко соединенные между собой, будут поворачиваться как единое целое под действием управляющих моментов силовых гироскопов (рис. 74).

Рис 71. Установка комплекта астрономических приборов ATM путем его поворота на 90°

Рис. 72. Комплект астрономических приборов. С внешней стороны — стабилизирующие гироскопы и панели солнечных элементов, внутри — контейнер с телескопами

Рис. 73. Система стабилизирующих гироскопов, необходимая для обеспечения точной ориентации станции "Скайлэб": 1 — стабилизирующие гироскопы; 2 — приемник команд; 3 — блок регуляторов; 4 — преобразователь команд; 5 — силовой гироскоп; 6 — орбитальный блок станции; 7 — причальная конструкция; 8 — ОБК; 9 — кремальера, обеспечивающая поворот контейнера на ±120°; 10 — контейнер с приборами; 11 — электронный блок звездного датчика

Контейнер с приборами установлен внутри ферменного каркаса таким образом, что он может свободно поворачиваться относительно своей оси по командам с пульта управления. Кольцевая шарнирная подвеска позволяет поворачивать контейнер в диапазоне ±120°, достаточном для изучения эффектов поляризации солнечной радиации, а также для замены кассет с пленкой. Для извлечения кассеты с отснятой пленкой космонавт, манипулируя переключателями, поворачивает приборный контейнер до тех пор, пока одна из кассет не окажется напротив люка в наружной стенке (рис. 75).

Рис. 74. Комплект астрономических приборов (видны телескопы, шарнирный подвес контейнера и гироскопы): 1 — шарнирный подвес и гироскопы	Рис. 75. Комплект астрономических приборов. Показаны контейнер с астрономическими приборами и люк для перезарядки кассет с пленкой: 1 — солнечная бленда; 2 — люк для перезарядки кассет с пленкой; 3 — контейнер с астрономическими приборами; 4 — наземное оборудование
	Рис. 76. Гибкие шарниры контейнера ATM, обеспечивающие точное наведение приборов (слева — вид сбоку; справа — вид сзади). 1 — внутренний кожух; 2 — пластины; 3 — внешний кожух; 4 — центральная пластина двойной толщины; 5 — упругие пластины; 6 — пластины при напряжении; 7 — пружина натяга упругой пластины

Рис. 77. Контейнер комплекта ATM (видны шарнирный подвес контейнера и внутренние лонжероны, на которых устанавливаются телескопы)

Приборный контейнер непосредственно не связан с кольцевой шарнирной подвеской крена. Другое концентрическое кольцо, расположенное между кольцевой подвеской крена и контейнером, образует карданный подвес, который позволяет поворачивать контейнер одновременно относительно двух взаимно перпендикулярных осей, связанных с каркасом комплекта ATM. Благодаря этому обеспечивается возможность точного наведения и стабилизации телескопов. Большие углы поворота контейнера относительно этих двух осей не требуются, поскольку для грубой ориентации в заданном направлении может поворачиваться вся орбитальная станция в целом. Углы поворота оси контейнера относительно каркаса не превышают ±2°. Опоры подвеса контейнера, допускающие такие угловые отклонения, представляют собой гибкие шарниры (рис. 76), в которых малые повороты происходят не за счет относительного смещения подвижных частей, а за счет изгиба металлических пластин. Это вращательное движение приборного контейнера осуществляется с помощью электродвигателей, управляемых автоматически или вручную.

Цилиндрический кожух предохраняет содержащиеся в контейнере приборы от загрязнений и служит целям терморегулирования.

Рис. 78. Поперечное сечение контейнера ATM. Показаны крестообразные лонжероны и телескопы: 1 — спектрогелиометр (эксперимент S055); 2 — шарнирный подвес контейнера; 3 — телескоп № 1 для наблюдения Солнца в линии Н-альфа; 4 — гироскоп; 5 — оптическая скамья; 6 — коронограф (эксперимент S052); 7 — рентгеновский телескоп (эксперимент S056); 8 — блок пропорциональных счетчиков и анализатор (эксперимент S056); 9 — рентгеновский спектрограф (эксперимент S054): 10 — зазор между контейнером и приборами; 11 — устройство для наведения на Солнце; 12 — бесщелевой УФ-спектрограф (эксперимент S082A); 13 — телескоп № 2 для наблюдения Солнца в линии Н-альфа; 14 — контейнер; 15 — щелевой УФ-спектрограф (эксперимент S082B)

Рис. 79. Перезарядка космонавтом пленок комплекта ATM. Стекла телескопов закрыты (рисунок)

В контейнере, имеющем длину 3 м и диаметр 2,1 м, будет поддерживаться постоянная температура 21°С с помощью активной системы охлаждения, в которой для теплообмена между стенкой контейнера и радиаторами используется циркулирующая по трубкам смесь метанола и воды.

Все восемь солнечных телескопов, высокочувствительные солнечные датчики и ряд вспомогательных систем монтируются на лонжеронах крестообразного сечения, представляющих собой облегченную монтажную панель, которая разделяет приборный контейнер на четыре одинаковых отсека (рис. 77). Балка лонжеронов имеет повышенную жесткость и служит оптической скамьей для телескопов. Однако для трех экспериментов (S052, S055 и S082B) предусмотрена дополнительная индивидуальная коррекция при уточненной наводке приборов. В каждом отсеке установлено два телескопа (рис. 78). На переднем торце контейнера установлен теплозащитный экран с отверстиями для телескопов и солнечных датчиков (рис. 79). При наземном хранении и во время выведения на орбиту эти отверстия закрыты защитными крышками. Контроль работы телескопов и вспомогательного оборудования и управление ими будет осуществляться с пульта, установленного в причальной конструкции (рис. 80). Панель управления экспериментами расположена в центре пульта, индикаторы и переключатели регулирования температуры и освещения — слева, дисплеи и переключатели системы наведения приборов — сверху справа, панель управления электросистемой — справа

Рис. 80. Панель управления телескопами комплекта ATM

внизу, аварийная сигнализация — в верхней центральной части пульта. Два телевизионных экрана на пульте дают возможность избирательно наблюдать изображения, получаемые от пяти различных астрономических приборов. Анализируя изображения, космонавты смогут выбирать объекты наблюдения, корректировать ошибки ориентации приборов, визуально оценивать развитие зон повышенной активности Солнца и, пользуясь каналом связи, обсуждать свои решения с наземными наблюдателями.

Во время старта и выведения на орбиту орбитальная станция закрыта головным обтекателем (рис. 81).

Е. Модифицированный основной блок корабля «Аполлон»

Для доставки космонавтов на станцию «Скайлэб» и возвращения их на Землю будет использоваться модифицированный ОБК «Аполлон» (рис. 82), конструкция которого идентична основному блоку корабля, использовавшегося в полетах по программе «Аполлон». Главные отличия связаны с изменением требований к энергетической системе и системе жизнеобеспечения (рис. 83). В то время как исходный вариант ОБК «Аполлон» был рассчитан на 14 суток полета, в модифицированном ОБК, использующемся как транспортный корабль для связи со станцией «Скайлэб», все системы должны функционировать только во время полета к орбитальной станции и возвращения на Землю. В процессе стыковки на орбите системы ОБК, включая системы сбора данных и связи, будут снабжаться энергией от источников станции «Скайлэб».

Рис. 81. Головной обтекатель для защиты станции «Скайлэб» во время запуска

В отсеке экипажа диаметром 4 м и высотой 3,6 м размещается кабина для трех космонавтов. В верхней части отсека смонтирован туннель с люком, который может быть открыт изнутри после пристыковки к причальной конструкции. Двенадцать замков стыковочного механизма должны надежно присоединить ОКБ к причальной конструкции прежде, чем космонавты смогут начать переход на борт орбитальной станции (рис. 84).

Внутри отсека экипажа размещена система навигации и управления, электрические батареи, кислородные баллоны, пульты управления и индикации ОБК, кресла для трех членов экипажа, контейнер для материалов, расходуемых во время выведения на орбиту и спуска на Землю, а также контейнер для оборудования и материалов, доставляемых на орбитальную станцию или обратно. Теплозащитный экран с абляционным покрытием предназначен для защиты отсека экипажа от нагревания при входе в атмосферу. Мягкую посадку обеспечивает парашютная система (рис. 85). Все время полета, за исключением последнего получасового периода на

Рис. 82. Схема расположения модифицированного основного блока корабля «Аполлон» (ОБК) во время запуска: 1-2 — первая ступень (S-IB); 2-3 — вторая ступень (S-IVB); 3-4 — стыковочный узел ОБК; 4-5 — полезная нагрузка (ОБК): 5 — отсек экипажа ОБК (модифицированный отсек «Аполлона»); 7 — двигательный отсек (модифицированный отсек «Аполлона»)

этапе возвращения на Землю, двигательный отсек остается жестко соединенным с отсеком экипажа. В нем размещены служебные системы и источники энергии, обслуживание которых во время полета не требует доступа космонавтов. К ним относятся такие системы, как маршевая двигательная установка, система маневрирования, топливные элементы для производства электроэнергии, часть запасов кислорода для искусственной атмосферы станции, радиаторы системы охлаждения. После отделения от отсека экипажа двигательный отсек войдет в атмосферу и сгорит.

Рис. 83. Основные элементы и оборудование двигательного отсека корабля «Аполлон»: 1 — окислитель вспомогательной двигательной системы; 2 — двигатели системы стабилизации (располагаются в четырех местах в связке по четыре двигателя, тяга каждого двигателя 4-5 кгс); 3 — вспомогательный двигатель (тяга ~9000 кгс); 4 — теплозащитный экран; 5 — приводы; 6 — батареи, используемые при спуске с орбиты; 7 — топливо для двигателей системы стабилизации (горючее — гидразин, окислитель — четырехокись азота); 8 — горючее для вспомогательного двигателя (смесь 50% гидразина и 50% несимметричного диметилгидразина); 9 — резервуар с гелием; 10 — топливные баки (водород, кислород) и баки системы жизнеобеспечения (кислород, вода); 11 — окислитель для вспомогательного двигателя

Ж. Сборка, система комплексных проверок

Все элементы орбитальной станции «Скайлэб», изготовленные на различных заводах, были подвергнуты тщательным испытаниям.

Проводились испытания как отдельных элементов и узлов на заводах-изготовителях, так и комплексные на месте сборки. На рис. 86 схематически изображена последовательность прохождения элементами орбитальной станции различных этапов испытаний, от их изготовления до сборки.

Установка в орбитальном блоке станции экспериментального оборудования, микродвигательной системы ориентации, системы жизнеобеспечения была произведена в г. Хантингтон-Бич, в Калифорнии. После этого он был доставлен по морю в Космический Центр им. Кеннеди во Флориде для испытаний, проверок и соединения с другими элементами станции в Башне вертикальной сборки. Перед перевозкой в стартовый комплекс орбитальная станция (без ОБК «Аполлон») прошла комплексные испытания всех систем.

Монтаж оборудования в приборном контейнере комплекта ATM был проведен в Центре космических полетов им. Маршалла. После проведения вибрационных испытаний комплект ATM был сначала доставлен в Космический центр им. Джонсона для термовакуумных испытаний, а затем в Центр им. Кеннеди для системных испытаний и проверок. По завершении этого этапа испытаний комплект ATM был соединен с остальными компонентами станции и подробно исследован в комплексе перед отправкой орбитальной станции на стартовый комплекс.

Головной обтекатель был изготовлен на одном из заводов западного побережья США, после чего его доставили в Центр им. Кеннеди для сборки и проведения комплексных испытаний.

Шлюзовая камера была изготовлена и укомплектована всем экспериментальным оборудованием на заводе в г. Сент-Луис, шт. Миссури.

Рис. 84. Основные элементы и оборудование отсека экипажа: 1 — пульт управления; 2 — контейнеры с пищей; 3 — топливо двигателей системы стабилизации; 4 — отсек экипажа; 5 — теплозащитный экран с абляционным покрытием; 6 — двигатели системы стабилизации; 7 — люк для выхода экипажа; 8 — окно; 9 — стыковочный зонд; 10 — переходный туннель: 11 — оборудование для посадки (парашюты, надувные плоты и т. д.)

Рис. 85. Отсек экипажа на парашютах перед приводнением (рисунок)

Рис. 86. Схема сборки и испытаний элементов орбитальной станции «Скайлэб» при подготовке к запуску: 1 — приборное оборудование комплекта ATM; 2 — контейнер комплекта ATM; 3 — ферма комплекта ATM; 4 — комплект ATM в сборке; 5 — комплект ATM при вибрационных испытаниях; 6 — комплект ATM при испытаниях в термобарокамере; 7 — комплект ATM при проверке систем обеспечения астрономических исследований; 8 — головной обтекатель; 9 — раздвижной кронштейн; 10 — экспериментальное оборудование шлюзовой камеры и причальной конструкции; 11 — шлюзовая камера; 12 — корпус причальной конструкции; 13 — причальная конструкций в сборке; 14 — причальная конструкция при испытаниях в барокамере; 15 — обтекатель шлюзовой камеры; 16 — экспериментальное оборудование орбитального блока; 17 — орбитальный блок (ступень S-IVB); 18 — двигатели системы стабилизации; 19 — оборудование системы жизнеобеспечения; 20 — орбитальный блок в сборке; 21 — панели солнечных элементов; 22 — станция «Скайлэб» при комплексных проверках систем; 23 — станция «Скайлэб» на стартовой площадке

Причальная конструкция была изготовлена в Центре им. Маршалла и доставлена в г. Денвер, шт. Колорадо, где были проведены монтаж оборудования и испытания, после чего она была отправлена в г. Сент-Луис для сборки со шлюзовой камерой. Затем были проведены их совместные системные испытания, испытания в барокамере и контрольные испытания. После этого блок шлюзовая камера — причальная конструкция был перевезен в Центр им. Кеннеди для стыковки с ОБК «Аполлон» и их совместных испытаний. Далее его доставили в Башню вертикальной сборки, где было осуществлено соединение с остальными элементами станции и проведены комплексные испытания, по окончании которых орбитальная станция с ракетой-носителем была перевезена в стартовый комплекс для окончательных предстартовых испытаний и запуска на орбиту.

С самого начала осуществления программы «Скайлаб» желание достичь успеха привело к повышенному вниманию ко всем аспектам проблемы обеспечения высокого качества и надежности систем. Опыт, накопленный при реализации других космических проектов, послужил основой для построения программы всестороннего исследования проблем надежности, специфических для орбитальной станции «Скайлэб». Требованиям к качеству и надежности систем отводилось важное место в исследованиях, относящихся практически ко всем этапам разработки орбитальной станции, включая проектирование, изготовление, испытания, запуск и орбитальный полет. Эти требования к надежности были в равной степени обязательными для всех фирм-подрядчиков и поставщиков, принимавших участие в осуществлении проекта «Скайлэб».

В соответствии с основными положениями программы обеспечения качества и надежности станции «Скайлэб» требовалось, чтобы использовались только такие компоненты, которые либо подтвердили свою надежность в полете, либо прошли детальные и всесторонние испытания. Более того, приемлемыми для участия в проекте могли считаться только такие фирмы, которые либо располагали материалами, подтверждавшими хорошие характеристики изделий в полете, либо были признаны подходящими после тщательного отбора. Были предприняты попытки использования в конструкции .станции «Скайлэб» как можно большего числа элементов, ранее применявшихся на других космических аппаратах. Если же принималось решение создавать новые элементы, то для них предусматривались обширные программы испытаний. Принцип высокой надежности был доминирующим фактором во время всего периода исследований и создания орбитальной станции «Скайлэб». Доскональный анализ отказов был проведен для всех функциональных элементов комплексной системы орбитальной станции. Если обнаруживалось, что отказ одного элемента или системы может поставить под сомнение успех всего полета, то либо такой элемент (система) подлежал замене, либо для него вводилось резервирование; если же и то и другое оказывалось неосуществимым, усилия направлялись на повышение качества изготовления этого элемента или системы и тщательности испытаний для обеспечения более высокой надежности. При проведении таких испытаний предусматривалось использовать систему регистрации отказов, позволяющую в случае появления отказа быстро найти и устранить его источник.

Как показал опыт, чертежи и технические условия должны отражать требования к качеству в такой степени, чтобы это позволило подрядчику точно знать, что от него требуется, а при приемочных испытаниях — точно устанавливать «слабые места» изделия.

2. СИСТЕМЫ ОРБИТАЛЬНОЙ СТАНЦИИ «СКАЙЛЭБ»

Работа космонавтов на борту орбитальной станции «Скайлэб» обеспечивается многочисленными вспомогательными или служебными системами, назначение которых — выполнение всех функций, необходимых для превращения орбитальной станции в автономную, надежную и эффективную космическую лабораторию. В число этих систем входят: система ориентации, система регулирования параметров искусственной атмосферы, система связи, система сбора данных, система аккомодации экипажа, электроэнергетическая система. Описания этих систем приведены ниже.

А. Система ориентации и стабилизации

Тремя основными объектами экспериментального исследования с борта орбитальной станции являются Солнце, Земля и космическое пространство. Иллюминаторы и приборы для этих экспериментов размещены на станции таким образом, что для их наведения на объект наблюдения требуются минимальные изменения ориентации (рис. 87). Активная и непрерывно действующая система наведения и стабилизации будет поддерживать постоянную ориентацию приборов в заданном направлении в течение всего времени их работы.

Панели солнечных батарей орбитального блока и комплекта ATM должны быть в течение максимально возможного времени ориентированы в направлении, близком к направлению на Солнце.

В табл. 3 приведены требования к точности наведения солнечных телескопов комплекта ATM в системе координат, изображенной на рис. 88.

Таблица 3
Требования к точности наведения и стабилизации телескопов комплекта ATM

Ось	Точность наведения, угловые секунды	Точность стабилизации (уходы за 15 мин), угловые секунды
X Y Z	±2,5 ±2,5 ±10	±2,5 ±2,5 ±7,5

Эти требования могут быть выполнены благодаря карданной подвеске контейнера с приборами относительно жестко связанного со станцией каркаса комплекта ATM. Различные степени точности ориентации в пространстве всей орбитальной станции при различных режимах полета на орбите приведены в табл. 4.

Рис. 87. Размещение иллюминаторов на орбитальной станции «Скайлаб»: 1 — окно, используемое в эксперименте S190; 2-5 — окна шлюзовой камеры; 6 — «солнечный» шлюз; 7 — «теневой» шлюз; 8 — окно в помещении для досуга; 9 — окно в люке для выхода в космос

Управление положением орбитальной станции «Скайлэб» в пространстве будет осуществляться с помощью системы ориентации и стабилизации. В функции этой системы будут входить выполнение поворотов в требуемое положение, стабилизация около заданного направления в течение требуемого периода, обеспечение точного наведения приборов комплекта ATM. Для выполнения этих функций в системе используются датчики определения положения станции относительно заданных направлений и исполнительные устройства регулирования этого положения.

Рис. 88. Основные оси станции «Скайлэб»

В качестве основных чувствительных элементов системы ориентации будут использоваться скоростные гироскопы, измеряющие угловые скорости вращения станции относительно каждой из трех главных осей координат. Путем интегрирования этих угловых скоростей на заданном интервале времени будут получаться углы поворотов станции. Положение инерциальной системы координат, в которой будут измеряться угловые перемещения, задается с помощью солнечного и звездного датчиков (рис. 89 и 90). Датчик, контролирующий направление на Солнце, будет нацелен на центр солнечного диска. Звездный датчик будет нацелен на одну из трех звезд, наиболее предпочтительной из которых является звезда Канопус в южном созвездии Аргус.

Таблица 4
Требования к точности ориентации в пространстве всей орбитальной станции

Ось	Точность ориентации при различных исследованиях
	Исследования Солнца	Исследования Земли и атмосферы	При стыковке
X Y Z	±6' ±6' ±10'	±2° ±2° ±2°	±6° ±12° ±6°

Рис. 89. Прибор для наведения по Солнцу

Рис. 90. Прибор для наведения по звездам

Управление ориентацией станции «Скайлэб» может . осуществляться с помощью одной из двух систем: системы CMG, использующей силовые гироскопы, и реактивной системы TACS, которая использует микродвигатели, работающие на сжатом азоте. Основной является система CMQ, состоящая из трех больших гироскопов с взаимно перпендикулярными осями (рис. 91). Система TACS имеет характеристики обычной реактивной системы управления, работающей на сжатом газе (рис. 92). Малые управляющие силы в этой системе создаются истекающими из сопел реактивными струями.

Рис. 91. Схема трех силовых гироскопов: 1 — карданов подвес; 2 — плоскости установки силовых гироскопов CMG

Рис. 92. Сопла системы ориентации и стабилизации ОБС (система TACS), использующие сжатый азот. Параллельное и последовательное подключение питания к каждому соплу повышает надежность их работы: 1 — сферические баллоны с газообразным азотом под давлением 310+100 атм (баллоны емкостью по 127 л); 2 — отключение питания в системе TACS; 3 — контрольные клапаны системы TACS; 4-сопло № 1 в позиции № 1 (обычно 6 позиций); 5 — сопло № 2 в позиции № 3

Каждый из трех силовых гироскопов имеет массу 181 кг. Основными деталями его конструкции являются ротор диаметром 0,55 м, вращающийся со скоростью 9000 об/мин, и рамы подвеса (внутренняя и внешняя). Поворот станции осуществляется относительно оси внешней рамы каждого гироскопа. При этом действующий на внешнюю раму момент электродвигателя, жестко связанного со станцией, передается на внутреннюю раму, вызывая, в соответствии с основным свойством гироскопа, движение прецессии оси ротора относительно оси внутренней рамы. Момент сил реакции действующий на электродвигатель, будет вызывать вращение орбитальной станции, в то время как ротор будет совершать движение прецессии. управление электродвигателями осуществляется по командам, вырабатываемым бортовой ЦВМ станции. В процессе управления ориентацией станции на электродвигатели всех силовых гироскопов будут поступать управляющие сигналы от ЦВМ и их роторы будут медленно прецессировать. Если допустить длительное действие какого-либо из трех управляющих моментов, движение прецессии будет продолжаться до тех пор, пока ось ротора гироскопа не станет параллельной оси управляющего момента. Начиная с этого момента силовой гироскоп перестанет отвечать движением прецессии на управляющие моменты электродвигателя и, если роторы всех трех силовых гироскопов станут параллельными осям действующих на них моментов, произойдет так называемое «насыщение», после чего система CMG окажется неспособной управлять ориентацией орбитальной станции. Для предотвращения насыщения предусмотрена специальная процедура коррекции положения роторов за счет использования восстанавливающего действия гравитационных моментов.

При орбитальном движении космического летательного аппарата гравитационные силы полностью уравновешиваются центробежными силами в каждой точке траектории центра масс аппарата. В точках, лежащих ниже (ближе к Земле) этой траектории, существует избыток гравитационных сил, а в точках, лежащих выше, — избыток центробежных сил. Величина этих сил в каждой точке летательного аппарата является функцией расстояния от этой точки до траектории центра масс. Суммарное действие этих двух сил приводит к появлению пары сил или момента, называемого градиентным гравитационным моментом. Среди других факторов, определяющих величину этого момента, существенными являются форма и ориентация космического аппарата. На орбитальной станции «Скайлэб» этот момент используется для противодействия тенденции к «насыщению» в системе CMG. Для этой цели в бортовой ЦВМ непрерывно вычисляются требуемая величина гравитационной коррекции и определяется положение роторов гироскопов. На каждом обороте вокруг Земли во время пребывания станции в ее тени в ЦВМ вырабатываются команды, по которым система CMG поворачивает станцию в положение, соответствующее благоприятному направлению гравитационного момента. В процессе стабилизации этого положения система ориентация и стабилизации будет создавать управляющий момент, противоположный гравитационному. Вызываемое этим моментом движение прецессии осей гироскопов будет продолжаться до тех пор, пока накопленные ранее углы прецессии не будут сведены к нулю. Этой коррекции будет достаточно для поддержания постоянной работоспособности системы CMG. Если же накопленные углы прецессии превысят величину, которая может быть скомпенсирована за счет гравитационного момента, избыток будет устранен с помощью реактивной системы TACS.

Предполагается все же, что необходимость во включении реактивной микродвигательной системы TACS для компенсации избыточных углов прецессии будет возникать очень редко. Это будет способствовать минимальному загрязнению пространства около орбитальной станции.

В течение первых 7,5 ч после выведения на орбиту будет выполнено несколько маневров разворота орбитальной станции (см. рис. 18). Гироплатформа и ЦВМ, размещенные в отсеке оборудования ракеты-носителя (см. разд. 1. Б, гл. 4), будут вырабатывать необходимые управляющие сигналы, которые будут отрабатываться реактивной системой ориентации. По истечении этого начального периода отсек оборудования «передает» свои функции управления ЦВМ, установленной в комплекте ATM, которая будет использовать систему CMG в качестве основной системы ориентации и стабилизации, а систему TACS — только в случае необходимости для компенсации избыточных углов прецессии силовых гироскопов. Эта комбинированная система будет обеспечивать достаточно высокую точность ориентации станции в пространстве (см. табл. 4). Наибольшая точность необходима для телескопов контейнера с приборами комплекта ATM (см. табл. 3), подвешенного на гибких шарнирах. Ее будет обеспечивать подсистема наведения приборов, в которой в качестве исполнительных приводов используются электродвигатели. Управляющие сигналы для наведения приборного контейнера комплекта ATM будут вырабатываться с помощью солнечных датчиков и скоростных гироскопов на контейнере и обрабатываться в электронном блоке подсистемы наведения. «Пересиливая» эти сигналы, космонавт может ориентировать контейнер на нужный объект наблюдения на Солнце с помощью ручного регулятора на пульте управления комплектом ATM, установленном в причальной конструкции (см. рис. 80). Подсистема наведения приборов будет устойчиво и с необходимой точностью поддерживать заданное направление.

Б. Система регулирования параметров искусственной атмосферы

Регулирование параметров среды обитания на орбитальной станции «Скайлэб» осуществляется системой жизнеобеспечения с открытым циклом, в которой продукты потребления не восстанавливаются для повторного использования. Перед прибытием каждого экипажа на борт станции она заполняется смесью кислорода (74%) и азота (26%) под давлением 34000 Н/м² (приблизительно 1/3 атм). По содержанию кислорода эта искусственная атмосфера близка по составу к естественной земной атмосфере на уровне моря. Шлюзовая камера как «нервный центр» всей орбитальной станции помимо выполнения других функций осуществляет также регулирование состава искусственной атмосферы и температуры. Бортовые запасы газов для среды обитания хранятся в газообразной форме в баллонах высокого давления, размещенных в шлюзовой камере (см. рис. 6). Клапаны регулирования подачи газов поддерживают требуемые давление и состав атмосферы.

Относительная влажность регулируется в пределах до 26% при температуре 30°С. Концентрация углекислого газа поддерживается ниже максимального уровня, соответствующего парциальному давлению 700 Н/м² (7 мбар). Диапазон регулирования температуры в помещениях станции — от -13 до 32°С.

В расходуемые средства жизнеобеспечения входят: 2700 кг воды, 670 кг пищевых продуктов, 2240 кг кислорода, 600 кг азота. Пределы регулирования параметров искусственной атмосферы станции на различных этапах полета приведены в табл. 5.

Все системы орбитальной станции «Скайлэб» спроектированы с учетом того, чтобы в течение всего полета уровень звукового давления на борту станции был не более чем на 72,5 дБ выше нормального порога слышимости (уровень 72,5 дБ приблизительно соответствует условиям «шумного помещения») при одновременном действии всех источников шума.

Очистка атмосферы и регулирование влажности осуществляется путем пропускания «воздуха» через поглотители углекислого газа и паров воды. Для дезодорации «воздух» будет пропускаться через угольные фильтры (активированный уголь скорлупы кокосового ореха).

Поглотитель углекислого газа состоит из двух элементов, каждый из которых содержит два цеолитовых фильтра, поглощающих СО₂ (рис. 93). Эти фильтры будут работать по обратимому циклу. После поглощения СО₂ в течение 15 мин фильтры подвергаются обработке, в результате которой большая часть СО₂ удаляется из фильтра и выбрасывается за борт. Во время этой операции очистки работает другой фильтр.

Таблица 5
Параметры искусственной атмосферы на орбитальной станции «Скайлэб»

Период	Температура, C°	Относительная влажность, %	Давление, атм	Состав
Перед пуском (нерабочее состоя­ние) Перед пуском (рабочее состояние) Запуск и выведение на орбиту Орбитальный полет без экипажа Орбитальный полет с экипажем	От -18 до 30 От 5 до 27 От 5 до 43 От 5 до 30 От 13 до 32	От 30 до 45 От 0 до 40 - От 25 до 100 От 25 до 85	От 1,2 до 1,8 От 1,0 до 1,8 От 1,6 до 1.8 От 0,03 до 0,4 От 0,33 до 0,35	Воздух От 20 до 0% О2 От 80 до 100% N2 100% N2 74% О2 26% N2 74% О2 26% N2

Рис. 93. Система удаления углекислого газа, использующая регенерируемые цеолитовые пластины: 1 — забор воздуха; 2 — контейнер с активированным углем; 3 — подача воздуха; 4 — адиабатическая десорбция в вакуум

Тепловые нагрузки, обусловленные солнечной радиацией, претерпевают резкие изменения при переходе станции «Скайлэб» с освещенной части орбиты в теневую и обратно. Влияние этих изменений теплового режима на температуру внутри станции почти полностью устранено благодаря теплоизоляции и термическому покрытию орбитального блока, шлюзовой камеры и причальной конструкции.

Регулирование температуры и влажности во время полета станции как с экипажем, так и без него осуществляется с помощью активной системы терморегулирования, обслуживающей орбитальный блок, шлюзовую камеру и причальную конструкцию. Система размещена в шлюзовой камере. В ее функции входит охлаждение и очистка искусственной атмосферы станции. В случае необходимости повысить температуру будет использоваться размещенная в различных частях станции система нагревателей воздуха и стенок. Нагреватели будут также препятствовать образованию конденсата и его разрушающему воздействию на приборы и оборудование и поддерживать на борту станции тепловой комфорт. Некоторые тепловыделяющие элементы станции, требующие охлаждения, смонтированы на холодных пластинах, температура которых регулируется с помощью установленной в шлюзовой камере системы охлаждения с жидким теплоносителем. Избыточное тепло из этой системы охлаждения будет отводиться к радиаторам на причальной конструкции и передней части шлюзовой камеры.

Регулирование температуры в комплекте ATM осуществляется с помощью пассивных средств охлаждения, радиационных нагревателей и активной системы охлаждения с жидким хладагентом и радиаторами. Теплозащитный экран защищает большую часть оборудования комплекта ATM от прямого солнечного излучения.

В. Система сбора данных и связи

Космический комплекс, подобный орбитальной станции «Скайлэб» с ее сложным устройством и многообразием функций, способен поставлять огромное количество информации, которую необходимо передать на Землю для оценки и дальнейшего использования. Получаемые данные можно разделить на две группы. К первой относятся данные, содержащиеся на физических носителях информации, — кино— и фотопленках, магнитных лентах, эмульсионных пластинках, образцах материалов, медикобиологических объектах, бортовых журналах и заметках. Данные второй группы существуют в форме сигналов — звуковых, телеметрических или видеосигналов. Информация на физических носителях будет доставляться на Землю вместе с космонавтами в отсеке экипажа транспортного корабля. Сигнальная информация будет передаваться с орбитальной станции на Землю и с Земли на станцию с помощью системы бортовых передатчиков и приемников сети наземных станций слежения и сбора данных (STDN).

Таблица 6
Средства внешней связи орбитальной станции «Скайлэб»

Средство связи	Частота, МГц	Тип модуляции	Назначение
Передатчик Передатчик Передатчик Передатчик Приемник Передатчик Приемник Передатчик Передатчик Приемник Передатчик Передатчик Приемник Передатчик Приемник Передатчик Передатчик Передатчик	230,4 230,4 235,0 246,3 450 296,8 259,7 231,9 237 450 243 259,7 259,7 296,8 296,8 2106,4 2287,5 2272,5	ЧМ КИМ ЧМ КИМ ЧМ КИМ ЧМ КИМ ЧМ AM Тональная ЧМ КИМ » ЧМ Прерывистые незатухающие сигналы AM AM AM AM ФМ КИМ ФМ КИМ ЧМ	Передача телеметрии при запуске Передача телеметрии, голосовой информации, данных измерений То же » Телетайпная командная связь с Землей Измерение расстояния до ОБК «Аполлон» при сближении То же Передача телеметрии от комплекта ATM То же Прием команд для комплекта ATM Радиомаяк при спуске на Землю Измерение расстояния до станции «Скайлэб» То же Голосовая связь, траекторные измерения То же Передача телеметрии То же Телевизионная связь, передача телеметрии

На рис. 94 показано размещение и примерные размеры зон «видимости» 13 станций сети STDN, из которых 11 — стационарные, одна — корабельная и одна — самолетная. Система связи орбитальной станции «Скайлэб», характеристики которой приведены в табл. 6, обеспечивает радиосвязь с сетью STDN. На телеметрическую связь, осуществляемую в реальном масштабе времени, отводится около четверти времени полета при среднем времени радиоконтакта по 6,5 мин на одну станцию сети STDN. Кроме этого во время прохождения станции «Скайлэб» в зонах радиовидимости наземных станций будет передаваться предварительно записанная измерительная и голосовая информация. Устройство воспроизведения позволяет за 5,45 мин передать на Землю информацию, записанную в течение 2 ч. Периодическая передача на Землю изображений, получаемых от пяти телевизионных камер комплекта ATM и переносных камер, будет осуществляться расположенным в ОБК «Аполлон» передатчиком частотно-модулированных сигналов, работающим в частотном диапазоне S. В причальной конструкции установлено устройство для видеозаписи. Переносные телевизионные камеры цветного изображения (с рукояткой или закрепляемые на кронштейнах, рис. 95) будут передавать изображения с числом строк разложения 525 и частотой 30 кадров в секунду. Камеры могут работать в широком диапазоне условий освещения.

Рис. 94. Сеть земных станций для связи с орбитальной станцией "Скайлэб"

Рис. 95. Ручная телекамера для использования на орбитальной станции «Скайлэб»

Рис. 96. Схема распределения информации, идущей с борта станции «Скайлэб»: 1 — система телекоммуникаций; 2 — данные со станции; 3 — операторы; 4 — специалисты; 5 — материалы, возвращаемые на Землю: 6 — предварительный анализ; 7 — обработка фотографий; 8 — обработка данных; 9 — отбор результатов; 10 — публикация результатов

Некоторые виды научной информации, например, данные измерений солнечного излучения в ультрафиолетовой части спектра (эксперимент S055), будут записываться на магнитную ленту и передаваться на Землю при прохождении зон видимости наземных средств. Информация от многочисленных приборов контроля (в том числе данные о температуре, давлении, влажности, биомедицинские данные, поступающие от датчиков физиологического состояния космонавтов) после обработки будет передаваться на Землю либо непосредственно, либо в записи.

Команды для экипажа и данные для бортовой ЦВМ будут передаваться на борт станции из Центра управления полетом в Хьюстоне. С помощью телетайпа космонавтам будут передаваться ежедневные полетные задания и воспроизводиться на бумаге копии поступающей на борт информации. Для связи с Центром управления будут использоваться радиосредства модифицированного ОБК, пристыкованного к орбитальной станции. Связь между космонавтами на борту станции и во время выходов в открытый космос будет обеспечиваться с помощью размещенных в различных помещениях станции переговорных устройств и громкоговорителей.

Руководители научных экспериментов получат возможность связи с членами экипажа через руководителя полета.

На рис. 96 представлена схема потоков информации при управлении орбитальной станцией. Все сигналы, поступающие на радиостанции сети STDN, будут направляться сначала в Центр космических полетов им. Годдарда, а затем в Центр управления полетом в Хьюстоне. Руководители экспериментов будут получать научную информацию в виде лент с обработанными и напечатанными данными и фотографий, переданных с помощью радиосигналов, или доставленных космонавтами на Землю фотопленок, образцов, заметок и бортовых журналов. После того, как руководители экспериментов проанализируют полученные данные, получат возможность опубликовать результаты исследований, НАСА сможет предоставить их в распоряжение других ученых.

Бортовые запасы фотопленки для одного полета составляют: 280 кассет, большинство которых содержит около 122 м 16-миллиметровой пленки; 64 кассеты с 16-, 35— и 70-миллиметровой пленкой; большое количество пакетов и рулонов различной длины с пленкой специальных размеров.

В табл. 7 приведены массы фотопленок, лент, образцов и других научных материалов, доставляемых в отсеке экипажа ОБК «Аполлон» с борта орбитальной станции.

Таблица 7
Масса материалов (в кг), доставляемых в отсеке экипажа корабля с Аполлон» с борта орбитальной станции

Вид материала	Полет
	I	II	III
Биомедицинские образцы Фотопленки с изображением Солнца Фотопленки я образцы с научными данными Фотопленки и магнитные ленты с информацией от приборов комплекта EREP Образцы и пленки, отснятые при проведении технологических экспериментов Кинопленка, отснятая во время выполнения космонавтами определенных операций	36 84 34 35 30 24	48 168 16 35 2 28	46 84 5,5 40 13

Г. Система аккомодации экипажа

Как пилотируемый космический летательный аппарат орбитальная станция «Скайлэб» спроектирована с учетом создания необходимых условий для длительного полета трех экипажей (одного — в течение 28 суток и двух — в течение 56 суток). На станции оборудованы бытовые помещения, имеются запасы пищевых продуктов, средства для приготовления пищи и удаления отходов. Почти вся деятельность экипажа сосредоточена в орбитальном блоке станции (см. рис. 53). На главном «полу» орбитального блока расположены кают-компания, помещение для сна, для проведения экспериментов, система удаления отходов со средствами личной гигиены (рис. 97).

Система питания космонавтов включает оборудование и средства для хранения 140-суточных запасов продуктов, ежедневного приготовления и приема пищи. Продукты хранятся в контейнерах, шкафах, холодильниках и морозильных камерах. При приготовлении и приеме пищи используются стол, подносы и посуда.

Во время первых космических полетов начала 1960 г. пища для космонавтов приготавливалась и упаковывалась специально для употребления в условиях невесомости и поэтому она лишь едва напоминала нормальную «земную» пищу. В рождественский вечер 1968 г. космонавты Фрэнк Борман, Джеймс Ловелл и Уильям Андерс, находясь на окололунной орбите в космическом корабле «Аполлон-3» [опечатка, правильно «Аполлон-8» — im], вскрыли «сюрпризный» продовольственный пакет. В нем они обнаружили куски натуральной индейки с соусом, клюквенный сок и обычную ложку. Это событие стало большим нововведением в «космической гастрономии». Результаты этого эксперимента подтвердили возможность употреблять в пищу во время космического полета вкусные привычные продукты, используя обычную посуду. Оказалось, что обращение с пищей и жидкостями в свободном виде не составляет каких-либо затруднений. Даже соусы к блюдам во время еды оставались там, где нужно. Следующий шаг в приближении к нормальным условиям питания космонавтов предпринят на орбитальной станции «Скайлэб». Члены экипажа будут иметь широкий набор замороженных и обезвоженных продуктов для составления разнообразных меню, включая холодные каши, картофельные салаты, креветочные коктейли, блюда из говяжьей вырезки. Пищу, которая может удерживаться на вилке или ноже, как например мясо, картофельное пюре или паштет, можно есть, используя обычную посуду. Жидкости, такие как кофе, чай, фруктовые соки, какао, лимонад, будут употребляться путем выдавливания из гибких сосудов через трубки. Оборудование, используемое при приготовлении и приеме пищи, показано на рис. 98. На рис. 99 показано, как удаляются отходы.

Рис. 97. Орбитальный блок станции (на переднем плане люк для удаления отходов, на заднем плане в центре помещение для личной гигиены)

Рис. 98. Помещение для досуга, приготовления и приема пищи с обеденным столом и ящиками для хранения пищи

Рис. 99. Люк для удаления отходов в бывший бак окислителя

Стол позволяет трем членам экипажа, находясь в удобном положении, одновременно разогревать и принимать пищу с использованием обычной посуды и подносов. На столе смонтированы также некоторые элементы системы водоснабжения, такие как охладитель и подогреватель воды, которые обеспечивают подачу воды для холодного и горячего разведения обезвоженных продуктов и напитков, а также для питья.

Каждое место у стола снабжено фиксаторами для ног и бедер, помогающими сохранять удобную позу во время еды.

У каждого члена экипажа будет по одному подносу специальной конструкции, который используется для разогревания замороженных продуктов в больших мисках (рис. 100). Магниты, скрытые под поверхностью подноса, удерживают нож, ложку и вилку, когда они не используются.

Дезинфекционно-увлажняющие подушечки, хранящиеся в специальном шкафу, будут использоваться для очистки посуды после еды.

Стол, за которым космонавты приготавливают и принимают пиoу, будет использоваться также для письма и настольных игр, когда необходимо зафиксировать тело или какие-либо предметы. В этом же помещении имеется одно окно, используемое в некоторых экспериментах и позволяющее космонавтам проводить внешние наблюдения (рис. 101).

На рис. 102 изображены элементы системы обработки отходов. Создание такой системы потребовало немалых усилий. Кроме сбора всех жидких и твердых продуктов жизнедеятельности эта система производит необходимое по требованиям санитарии обезвоживанне твердых отходов и отбор проб для анализа на Земле. Пробы жидких продуктов жизнедеятельности (мочи) для этих целей замораживаются. Общее количество твердых и жидких продуктов жизнедеятельности каждого члена экипажа будет точно измеряться.

Рис. 100. Конфорка для разогревания пищи и столовые принадлежности для экипажа сСкайлэба» (для сравнения на переднем плане показаны пищевые пакеты космонавтов «Аполлона»)

При удалении твердых отходов в отсасывающий трубопровод туалета устанавливается мешочек со специальным фильтром, пропускающим газы. Собранные фекалии взвешиваются с помощью специальных пружинно-маятниковых весов, и мешочек направляется в контейнер с электроподогревом, где содержимое высушивается. Оставшиеся твердые компоненты хранятся на борту для доставки на Землю.

Моча обрабатывается в центрифуге (установленной в отсасывающем трубопроводе), которая сообщает жидкости энергию, достаточную для измерения ее количества. Для отправки на Землю отбираются пробы по 120 мл и хранятся в замороженном виде.

Через систему вентиляции помещений воздух направляется к туалету и местам сбора отходов, что предотвращает распространение запахов. Затем воздух для дезодорации и обеззараживания фильтруется, после чего снова направляется в помещения станции.

На рис. 103 изображено оборудование для мытья. С помощью предварительно смоченных и намыленных кусков материи космонавты будут мыться так же, как это делается в земных условиях. После использования эти «мочалки» будут выбрасываться. Примерно один раз в неделю каждый член экипажа сможет принимать душ. Расход воды при одном приеме душа составляет около 3 л.

Рис. 101. Обеденный стол с фиксаторами для ног и иллюминатор

Рис. 102. Помещение для личной гигиены

Вода подается с помощью гибкого шланга с распылительной головкой. Место для приема душа отделено от остальной части помещения занавеской цилиндрической формы. Разбрызгиваемые капли воды направляются в коллектор потоком воздуха. Космонавты будут пользоваться полотенцами, кусками ткани и антисептическими чистящими препаратами.

Бриться космонавты будут электрическими или безопасными бритвами, пользуясь при этом установленным у туалета зеркалом.

Для каждого члена экипажа отведено небольшое место для сна (рис. 104). В условиях невесомости любое положение космонавта относительно орбитальной станции в равной степени удобно для cна, при этом нет необходимости в фиксации положения спящего. Космонавты будут пользоваться спальными мешками, которые удерживают их в спальной кабине, позволяя в то же время принять любую физиологически удобную позу во время сна.

Рис. 103. Отделение для душа

Кроме описанных выше помещений в бытовом отсеке орбитального блока имеется помещение для проведения медицинских экспериментов, оборудование которого показано на рис. 105, 106 (см. разд. 3, гл. 5).

Д. Электроэнергетические системы орбитальной станции

Солнечное излучение является основным источником электрической энергии на орбитальной станции «Скайлэб». На станции имеются две системы солнечных батарей, развертываемых после выведения на орбиту, одна — на орбитальном блоке, другая — на комплекте ATM. Две панели орбитального блока в развернутом виде напоминают консоли крыла самолета. Во время выведения на орбиту они в сложенном состоянии крепятся снаружи к корпусу орбитального блока. Четыре панели комплекта ATM, во время выведения также находящиеся в сложенном состоянии, в развернутом виде напоминают лопасти ветряной мельницы (рис. 107).

Рис. 104. Помещение для сна с кроватью

Рис. 105. Вращающееся кресло (макет) в помещении для проведения экспериментов

Рис. 106. Установка для создания отрицательного давления на нижнюю часть тела космонавтов и велоэргометр в помещении для медицинских экспериментов

Рис. 107. Раскрытие панелей солнечных элементов комплекта ATM на орбите (рисунок)

В каждой из этих систем установлены кремниевые элементы с общей активной площадью по 110 м². При идеальных условиях солнечного облучения каждая система обеспечивает мощность электропитания 12 кВт. Во время пребывания станции в тени Земли электропитание обеспечивается от аккумуляторных батарей. Часть мощности солнечных батарей расходуется зарядными устройствами, регуляторами напряжения и устройствами для преобразования и распределения энергии. С учетом этого средние полезные мощности, вырабатываемые солнечными батареями орбитального блока и комплекта ATM, будут равны соответственно 3,8 и 3,7 кВт.

Шлюзовая камера служит центром электроснабжения орбитального блока станции, причальной конструкции и самой шлюзовой камеры. Энергия от солнечных батарей орбитального блока будет поступать к шлюзовой камере, где установлены аккумуляторы и преобразователи энергии.

Преобразователи энергии, поступающей от солнечных батарей комплекта ATM, установлены на его ферменном каркасе. Управление ими осуществляется с пульта управления, размещенного в причальной конструкции. Хотя эти две энергетические системы полностью автономны, они объединены по принципу параллельного включения, что позволяет максимально использовать располагаемую мощность бортовой электросистемы станции.

С основной проводной системой распределения энергии связана разветвленная сеть с напряжением 28 В, подводящая энергию к розеткам в орбитальном блоке, шлюзовой камере и причальной конструкции для питания осветительных ламп, электромеханических устройств ряда приспособлений, оборудования, а также пылесоса. Снабжение электроэнергией ОБК «Аполлон» при выведении на орбиту осуществляется от водородно-кислородных топливных элементов. После стыковки со станцией сеть электропитания ОБК соединяется с электросистемой орбитального блока. При спуске на Землю используются установленные в отсеке экипажа ОБК аккумуляторные батареи.