«Техника-молодежи» 1989 г №4, с.30-35

Почти 10 лет никто на Западе не заговаривал о подобных космических объектах (боевые, планируемые американцами по программе СОИ, не в счет), хотя специалисты США, стран Западной Европы, Японии и Канады прорабатывали варианты орбитальных сооружений такого рода. И вот...

Игорь БРЯНОВ. инженер Так должна производиться сборка орбитальной станции с помощью модулей, оснащенных манипуляторами. Справа внизу — узел цангового крепления труб, из которых предстоит смонтировать несущую ферму.

В

июле 1984 года президент США Р. Рейган заявил: «Сегодня я предложил НАСА создать постоянно действующую, обитаемую, космическую станцию не более, чем за десять лет!» Спустя восемь месяцев НАСА заключило 8 контрактов на проработку схемы общей компоновки, элементов и узлов будущей станции и приступило к переговорам о сотрудничестве с компаниями Японии, Канады и стран Западной Европы. В апреле 1987 года Рейган утвердил новый, переработанный вариант проекта, предусматривавший создание станции в два этапа, и выделил на строительство ее первой очереди 12,2 млрд. долларов.

В конце того же года НАСА дало крупнейшим американским аэрокосмическим концернам задания на проектирование, а потом изготовление элементов будущей станции. Так, компания «Рокетдайн» взялась за разработку бортовой энергетики, «Боинг эйрспейс» — блоков-помещений, «Макдонелл Дуглас эстронаутикс» добился права на создание несущей конструкции, а также технологии ее сборки в космосе, «Дженерал Дайнамикс» получил подряд на изготовление спутника, входящего в состав орбитального комплекса, и оборудования для технологического обслуживания всех его автономных систем.

Какой же представляется будущая станция ее создателям? Ее первый вариант, названный «Несущая башня», появился после «мозговой атаки», предпринятой сотрудниками НАСА. Она должна была представлять собой 122-метровую ферму, расположенную перпендикулярно поверхности Земли. Лабораторный и жилой блоки предполагалось разместить у нижнего конца, чтобы использовать возможность гравитационной стабилизации. Дело в том, что в этом случае станция будет держаться как поплавок, а при отклонении фермы от заданного положения возникнет момент силы, стремящийся вернуть ее в первоначальное положение. Заметим, без помощи двигателей ориентации. Однако выяснилось, что такая компоновка не позволит «прицепить» к станции дополнительные блоки (изменится центр масс!) и придется ограничить число намеченных экспериментов. Поэтому пришлось отыскивать иной, лучший вариант компоновки.

Специалистам НАСА и аэрокосмических концернов пришлось столкнуться с рядом сложных и совершенно новых проблем. Ведь впервые на околоземную орбиту предполагалось вывести легкий, но очень большой объект, испытывающий резкие перепады температуры, продольные и поперечные нагрузки, колебания. К тому же по габаритам он не вписывался подобно «Скайлэбам» и «Салютам» в габариты головных частей ракет-носителей.

По новому варианту компоновки основным несущим элементом станции, получившей название «Свобода», будет 110 метровая горизонтальная ферма. На ее концах разместят панели солнечных батарей общей мощностью 75 кВт, а в центре — четыре блока. Два, лабораторный и жилой, должны поставить компании США и по одному, если продолжающиеся переговоры между партнерами закончатся успешно, Европейское космическое управление и Япония.

В первом будут проводиться различные «микрогравитационные исследования», второй отведут под жилье для астронавтов и ученых, разместят там и комплекс управления положением и движением станции. Длина каждого блока — 13,6 м, наружный диаметр — 4,45 м и внутренний — 4,2 м, причем их конструкция позволит подстыковать к ним дополнительные.

Третий лабораторный блок, разрабатываемый специалистами Европейского космического управления, будет состоять из четырех модулей, предназначенных для медико-биологических, материаловедческих, гидродинамических и других исследований. У четвертого, аналогичного по назначению, которым предстоит заняться японцам, предусмотрена платформа. На нее через шлюз диаметром 1 м перенесут оборудование для работ в открытом космосе. Все блоки будут соединены унифицированными туннелями-переходами.

Впервые в истории американской астронавтики решено воспользоваться замкнутой системой жизнеобеспечения с регенерацией воды и кислорода. В этом случае «грузовикам» нужно будет возить на орбиту только пищу и азот, а потому число дорогостоящих челночных рейсов удастся сократить.

Давление и состав воздуха в блоках будут соответствовать земным, что позволит ученым пользоваться обычными приборами и оборудованием и облегчит им сравнение экспериментов, проведенных в космосе и на Земле.

Элементы несущей фермы будут доставляться на орбиту «Шаттлами», оснащенными выдвижными, дистанционно управляемыми манипуляторами (рис. А). По мере сборки на готовых участках несущей фермы станут монтировать различное оборудование (рис. Б). Этим, кстати, смогут заниматься и астронавты, облаченные в специальные скафандры нового образца (рис. В), оборудованные автономным устройством ранцевого типа с двигателем малой тяги и систем жизнеобеспечения. Напомним, что прототип такого скафандра в 70-е годы опробовал А. Бин.

В подобных доспехах астронавты-монтажники смогут работать как в режиме «свободного полета», удерживаемые тонким фалом, так и зафиксировавшись ногами на площадке манипулятора «Спейс шаттл», обладающего тремя степенями свободы (рис. Г). На ней предполагается разместить пульт управления «механическими руками», ящик для инструментов и деталей, прожектор и систему точечной подсветки.

Вдали от «Шаттла» или от установленного на ферме блока работы будут производиться с помощью маневрирующего модуля (рис. Д), опять-таки оборудованного манипуляторами. При этом герметизированный корпус такого мини-«Шаттла» покроют особой обшивкой, которая защитит монтажника от космического излучения.

Кроме того, американцы думают применять на сборке станции и дистанционно управляемые робото-технические модули, которым найдут занятие и при эксплуатации станции, и проектируемое канадцами подобное устройство (рис. Е).

Предварительные опыты, проведенные американскими специалистами в воде, где имитировались условия невесомости, и в космосе, показали, что ферменные конструкции предпочтительнее собирать на орбите из труб, формируя из них тетраэдры. Для фиксации трубы в крепежном цанговом узле достаточно слегка подать ее вперед и чуть повернуть. Подсчитано, что для монтажа первой очереди станции понадобится 13 полетов «Шаттлов», которые начнутся в марте 1995 года и станут проводиться раз в два-три месяца с таким расчетом, чтобы завершить все операции в 1998 году.

Для снабжения «Свободы» американцы намерены использовать корабли многоразового применения «Спейс шаттл», а сотрудничающие с ними японцы — модуль материально-технического обслуживания диаметром 4,2 м (см. рис. Ж), габариты которого «привязаны» к размерам японской ракеты-носителя Н-2. Ее первый пуск намечен на середину 90-х годов.

В первом рейсе на 385-километровую орбиту доставят трубы и узлы крепления несущих ферм, во втором и третьем солнечные батареи, радиатор для сброса тепла, стыковочный узел и некоторое другое оборудование. В четвертом на несущей ферме поставят лабораторный блок, в пятом — опять солнечные батареи, в шестом — в лаборатории установят аппаратуру для экспериментов, намеченных на седьмой рейс, в девятом американцы смонтируют жилой блок и в одиннадцатом поселят в нем четырех человек. В прочих полетах будут завершены сборочные работы, доставят дополнительные материалы, несколько раз обновят сменное оборудование и приборы.

Избыточную энергию, выработанную фотоэлектрическими установками, специалисты думают хранить в топливных элементах и аккумуляторах. Кроме того, на станции смонтируют два генератора мощностью по 25 кВт, действующие от турбин.

На орбите станцию удержит двигательная установка. В отличие от одноразовых маршевых жидкостно-ракетных двигателей, применявшихся на носителях «Сатурн», станцию оборудуют новыми ЖРД, работающими на кислороде и водороде и рассчитанными на многоразовые включения для корректировки орбиты. Это обстоятельство предъявляет особо повышенные требования к их надежности. Пока американцы провели их первые испытания.

На втором этапе строительства на орбите смонтируют две 105-метровые фермы, направленные перпендикулярно поверхности Земли, соединив их концы 45-метровыми перемычками. К серединам образовавшегося прямоугольника пристыкуют горизонтальную ферму, собранную на первом этапе работ (см. рис. на центральном развороте журнала).

Кроме обычных исследований, персоналу станции предстоит еще запускать автономные спутники, предназначенные для решения различных научных и технических задач. Например, с одного приборы будут вести наблюдения за Землей, на другом развернут рентгеновскую астрофизическую лабораторию, на третьем установят космический телескоп. Потом на разные орбиты отправят и другие сателлиты стоимостью по 1 млрд. долларов с инфракрасным телескопом, лабораторией для изучения гаммы-лучей и другим научным оборудованием.

В будущем станцию предполагается применять и в качестве промежуточной базы при полетах в дальний космос.

Директор НАСА Дж. Флетчер не преминул подчеркнуть, что американская станция «будет не только научно-исследовательским, но и промышленным объектом и со временем должна окупить вложенные в нее средства за счет произведенной на ней продукции. Создание такого комплекса потребует решения многих технических задач и тем самым будет способствовать интенсивному развитию многих областей науки и техники».

Затем, отметив, что «станция должна отвечать своему гражданскому предназначению, стать примером мирного использования космоса на благо человечества», Флетчер добавил: «и в то же время выполнять исследования, укрепляющие национальную безопасность, в том числе по заданиям министерства обороны США». Так что, вполне возможно, западноевропейским, японским и канадским партнерам специалистов из НАСА придется потесниться. А то и уступить место посланцам Пентагона в космосе...