Александр Яровитчук
Ошибки мировой космонавтики
Глава 2
Температура
– Товарищи солдаты! Перед вами новый, секретный образец танка. Его броня способна выдержать температуру от –500 до +500 градусов по Цельсию…
– Товарищ майор! Температуры ниже –273 градусов по Цельсию не бывает! Ученые не знают таких температур!
– Повторяю: танк СЕКРЕТНЫЙ! Ученые могут и не знать!
Анекдот
В космосе холодно – чаще всего люди думают именно так, но это неверно. Температура – мера средней энергии движения молекул вещества, так что в космосе ее быть не может. Энергию в безвоздушном пространстве невозможно измерить, так как атомов и молекул там почти нет. Однако у космического аппарата в полете температура будет, и определяется она по энергии излучения. Солнце излучает свет, а все предметы в космосе поглощают его и при этом нагреваются. И, конечно, все предметы, которые имеют температуру, тоже светятся в разных диапазонах спектра, отдают энергию и остывают.
Ошибки, связанные с неверными расчетами температуры, появились уже при запуске второго спутника, на борту которого находилась первая пассажирка – собачка по кличке Лайка. Многие знают эту трагическую историю и считают, что сам полет в принципе являлся большой ошибкой. Спутник не был оборудован никакими системами посадки, даже не было парашюта. Лайка была обречена с самого начала. Были в полете и незапланированные технические проблемы. Предполагалось, что собака проживет в космосе десять дней, и в течение этого времени ученые будут следить за изменениями в организме в условиях невесомости. Однако температура в кабине стала медленно нарастать, и уже на седьмом часу полета Лайка погибла.
Как уже было сказано, в космосе под действием солнечного света космические корабли нагреваются. Представьте, что вы летом сидите внутри машины без окон и дверей под палящими лучами. Конечно, когда спутник двигается в тени Земли, он начинает охлаждаться. Чтобы температура была в норме, нужно держать баланс. У Лайки на борту никаких активных систем контроля температуры не было, только небольшой вентилятор. Кроме того, второй спутник вышел на такую орбиту, что в тень от Земли он попадал на гораздо меньший промежуток времени, чем находился на Солнце. Третий момент был связан с размерами. Спутник был небольшого размера, и все необходимое оборудование в него не влезало. Чтобы сэкономить место, некоторые системы были размещены в ступени ракеты-носителя, которую от спутника конструкторы решили не отделять. В итоге в космосе летал здоровенный 31-метровый цилиндр. Чем больше объект, тем больше на него будет падать света, тем быстрее он будет нагреваться. Три этих момента привели к тому, что температура в кабине, где находилась Лайка, быстро росла и не успевала снижаться до комфортного уровня. В результате собака погибла от перегрева. Конечно, она не выжила бы в любом случае, но эти ошибки приблизили ее гибель. Зато уже третий и последующие советские спутники имели специальные радиаторы, активную систему охлаждения, для них рассчитывались температурные нагрузки с учетом орбиты и размера аппарата.
Четвертый советский аппарат на орбите получил имя Корабль-спутник. Он уже умел поворачиваться к планете и Солнцу разными боками. Кроме того, входящая в его состав кабина, так называемый спускаемый аппарат, могла возвращаться на Землю. На борту имелись небольшие двигатели ориентации и тормозной двигатель для схода с орбиты. Положение в пространстве определялось по солнечному датчику и датчику горизонта. Оба работали с помощью света. В приборе был набор небольших окошек с разных сторон. В какое окошечко проходил свет – с той стороны Солнце. Датчик горизонта Земли работал по тому же принципу, но реагировал не на оптическое излучение, а на инфракрасное тепловое от Земли. Вот только этот прибор забыли защитить от перегрева. Вроде бы датчик был небольшой и не мог нагреться так, чтобы выйти из строя. И действительно прибор работал, но возник неожиданный эффект. Нагретая боковая стенка датчика горизонта, как любой нагретый предмет, стала сама светиться инфракрасным излучением. Чувствительный элемент в приборе решил, что это свет от Земли, и выдал команду на включение двигателей. Однако Земли с той стороны не было. Вместо того чтобы вернуться на планету, Корабль-спутник отлетел от нее.
Охлаждение тоже порой сильно мешает. Так, первая попытка развернуть на орбите активный спутник-ретранслятор провалилась из-за замерзания. Этот космический аппарат получил имя «Молния». Спутнику связи требовалось значительное количество солнечных батарей для выработки электрического тока под приемные и передающие устройства. Солнечные батареи разворачивались веером во все стороны. Только конструкция была такова, что провод от главного инструмента – антенны – всегда находился в тени. Гибкая на Земле изоляция из поливинилхлорида в космосе замерзла и затвердела. При попытке разворачивания антенны провод стал фиксатором и не позволил ей сдвинуться с места.
Первый аппарат, который должен был полететь на Венеру, не смог уйти с орбиты Земли. Его прозвали Тяжелым спутником, чтобы скрыть основное назначение аппарата и выдать неудачу за успех.
Причина, по которой аппарат не смог улететь на Венеру, – испарилась смазка электромеханического преобразователя напряжения. И те части, что должны были поворачиваться, из-за трения не повернулись. Тогда ученым было выдано задание разработать новые смазочные материалы.
Для решения конкретной проблемы преобразователь на дублере поместили в герметичный контейнер. На других аппаратах в качестве смазки использовали легкоплавкие металлы, такие как натрий или литий. При нагреве на солнечной стороне орбиты эти металлы плавятся и образуют тонкую жидкую прослойку для облегчения скольжения. Но это тоже оказалось не лучшим решением, так как при низкой температуре металлы, естественно, находились в твердом состоянии и трение только увеличивали.
В миссии «Джемини-4» был осуществлен выход в открытый космос через специальный люк. Когда же пришло время его закрыть, то у астронавта Джеймса МакДивитта с первого раза это сделать не получилось. Что-то мешало люку закрыться плотно. Только совместными усилиями вместе с Эдвардом Уайтом удалось выходной люк запечатать. Потом, уже на Земле, поняли, что в вакууме из-за нагрева, а потом охлаждения металла сварились вместе витки пружины.
Еще один забавный случай произошел в экспедиции Skylab 3. Астронавты Алан Бин, Оуэн Гэрриотт и Джек Лаусма летели к станции Skylab на корабле Apollo CSM-117. Внезапно они заметили нечто, пролетающее мимо за бортом. Джек Лаусма, который сидел справа ближе всех к иллюминатору, удивленно сообщил: «Я думаю, мимо окна прошел двигатель… Это выглядело точно как наш двигатель!»
На самом деле это была ледяная пробка. По всей видимости, в трубке, подающей топливо к двигателю, появилась течь. Жидкое горючее просачивалось в космос, налипало на стенки элементов двигателя (в первую очередь сопла) и замерзало. При подлете к станции началась подготовка к включению двигателя для маневрирования, и из-за этого кусок льда, повторяющий форму двигателя, оторвался и пролетел мимо астронавтов, изрядно их напугав. В конечном счете позже появилась так называемая твердая смазка из дисульфида молибдена.
Самые высокие тепловые нагрузки на космический аппарат возникают во время вхождения в атмосферу. От трения о воздух при движении на огромной скорости корабли нагреваются до 2000 °C. Для защиты спускаемых аппаратов инженеры используют несколько слоев теплоизолирующего материала под названием асботекстолит. По сути, это ткань, только очень плотная и жаропрочная. Асботекстолит плохо горит и практически не пропускает тепло. Даже если один или два слоя прогорят, это ни на что не повлияет. Для шаттла такой материал не годится, так как кораблям этого типа нужно сохранять вид самолета. Шаттл садится, используя крыло, и потому ему нужна особая аэродинамическая форма. В данном случае днище, крыло и фюзеляж многоразового корабля обклеиваются специальной керамической плиткой. Просветы между плитками заполняются теплоизолирующим клеем. Инженеры замечали, что после нескольких полетов американского аппарата плитка отваливается. Конструкторы недосчитывались иногда до трех сотен плиток. Но при этом ресурс тепловой защиты позволял успешно садиться. Затем инженеры восстанавливали плитку, и можно было лететь повторно.
Серьезная ошибка, связанная с температурой, произошла при катастрофе шаттла «Колумбия». Когда он стартовал, специалисты во время запуска обнаружили, что от топливного бака отделился кусочек пеноуретана. Этот материал тоже использовался для тепловой изоляции, но не корабля, а топливного бака. В этом баке хранился жидкий водород при температуре –259 °C. Чтобы горючее не нагревалось от тепла атмосферы, баки изолируют.
И если бы пеноуретан просто отвалился, ничего страшного бы не произошло, но он попал в левую консоль крыла и сломал на нем теплозащитную плитку. Для дальнейшего полета это было неважно, так как шаттл уже практически вылетел за пределы плотных слоев атмосферы. Однако нужно было еще возвращаться. Несколько специалистов забили тревогу, но руководители программы заверили, что эта ситуация не принесет катастрофических последствий. Как же они ошибались. Запросы на осмотр повреждений были отклонены. К слову сказать, на борту не было возможности починить теплозащиту собственными силами. Технология ремонта шаттла непосредственно в космосе существовала, но так и не была внедрена и ни разу не использовалась. Тем не менее варианты спасательной операции с использованием другого шаттла или Международной космической станции существовали. Все они были отброшены.
«Колумбия» стала возвращаться на Землю. Всего через пять минут после входа в атмосферу температура кромки крыла выросла до 1500 °C. В месте удара прогорела оболочка, и горячий газ стал проходить в полости внутри крыла. Силовой элемент, который придает крылу жесткость, – лонжерон – прогорел уже через несколько секунд. От набегающего потока воздуха крыло начало разрушаться изнутри. Через минуту стали отваливаться первые куски, а на второй минуте повреждения были уже катастрофическими. Шаттл развалился, большая часть его обломков сгорела, а некоторые разлетелись на сотни километров. На борту было семь астронавтов: Дэвид Браун, Рик Хазбанд, Лорел Кларк, Калпана Чаула, Майкл Андерсон, Уильям МакКул и Илан Рамон. Как нетрудно догадаться, никто не выжил. Семь человеческих жизней – цена одной из самых масштабных аварий в истории космонавтики.
Глава 3
Равновесие
Хочешь жить – умей вертеться.
Поговорка
В этой главе речь пойдет об ошибках в области статики. И тут многие могут задать вопрос – какая статика в космосе? Все школьные задачи из этого раздела физики предполагают наличие опоры, а о каких опорах может идти речь в условиях невесомости?
На самом деле статика – это наука о равновесии, балансе приложенных к телам сил и возникших моментов.
Ключевое понятие здесь – центр масс. Если есть сила, помимо силы притяжения, которая действует на тело не на линии центра масс, то тело получит вращательный момент и начнет крутиться. И это большая проблема для ракет. Двигатель должен создавать тягу вдоль линии центра масс. Это всегда было известно, но некоторые детали при подготовке к полетам все же упускались.
Так, на заре космонавтики инженеры ошиблись насчет того, в какое место ракеты прикрепить двигатель. К примеру, на американской ракете «Нелл» он был сверху. Логика проста – главное, что реактивная сила действовала на линии центра масс, а если двигатель выше него, то полет ракеты будет более устойчивым. Гравитация в случае чего сама развернет нижнюю часть к земле. Вот только горячие потоки газов, которые выходили из двигателя, стали прожигать корпус и разрушать ракету.
После этого основным местом расположения двигателей стал хвост. Но теперь возник вопрос равновесия. Ракета оказалась подобна качелям. Если одна из сторон тяжелее или на одну из сторон действует сила, то всю конструкцию будет уводить. Хотя это и большая проблема, но она стала и решением вопроса систем управления. Если мы хотим, чтобы ракета повернулась, достаточно подать на одну из ее частей увеличенный поток воздуха, который ее и отклонит.
Серьезные проблемы были у ракеты Н-1. Она разрабатывалась под лунную программу, была огромной (105 м высотой) и тяжелой (1880 т) и получила прозвище Царь-ракета. В ней была предусмотрена работа пяти ступеней, но в итоге даже вторая не запускалась. Как и Царь-пушка не стреляет, а Царь-колокол не звонит, Царь-ракета свое предназначение так ни разу и не выполнила. Дело в том, что для отрыва от Земли такой громадины требовалось минимум 28 двигателей на первой ступени. Это очень много. Гарантировать, что все они будут выдавать необходимую мощность, было нельзя. Если же один из двигателей создаст слишком большую силу, то возникнет разбалансировка. Чтобы решить эту проблему, инженеры добавили к 28 еще два. Если один из двигателей откажет, то выключится тот, что напротив него. Суммарная тяга уменьшится, но баланс будет удерживаться.
Во время первого испытательного пуска именно так и произошло. Двенадцатый двигатель от скачка напряжения отключился, и тогда двигателю 24 была дана команда тоже отключиться. Тем не менее, хотя ракету-носитель не начало разворачивать, баланса добиться не удалось. Н-1 стала ходить ходуном – то в одну сторону наклонится, то в другую. От таких колебаний начали рваться шланги топливопроводов, а за этим последовал разлив горючего, которое в свою очередь воспламенилось и привело к взрыву всей ракеты-носителя.
Второй пуск Н-1 отличался незначительно. Почти сразу отключился двигатель номер 8. За ним последовали и остальные. В итоге работающим остался только один, и он начал разворачивать ракету-носитель вдоль продольной оси. В итоге Н-1 упала плашмя прямо на стартовый стол космодрома. Последующий взрыв уничтожил всю стартовую площадку и даже сильно повредил соседнюю. Это происшествие на два года отложило все работы по ракете для пилотируемой лунной программы.
Третий старт – и снова проблемы с балансом сил, но на этот раз не по вине двигателей. Достаточно быстро после старта Н-1 начала крутиться вокруг продольной оси. Поначалу вращение было незначительным, но чем больше проходило времени, тем выше становилась скорость вращения. Масса ракеты-носителя огромна, и потому вернуть на место центр тяжести стандартным системам не удалось. Более того, раскручивание привело к разрушению креплений первой и второй ступеней. Памятуя о предыдущей ситуации, инженеры внесли изменения в программу работы. Теперь в течение 50 секунд после взлета двигатели не могли выключиться, чтобы успеть увести ракету-носитель от стартовой площадки. Интересно, что при первом пуске в момент, когда функционировало только 28 двигателей (без № 12 и № 24), раскручивающей силы не было.
Тем временем в США начал набирать популярность проект, сулящий инженерам большие проблемы в области статики: «Спейс Шаттл». Он представляет собой космический аппарат в виде самолета с реактивными двигателями, тяжелыми топливными баками, прикрепленными к днищу, и твердотопливными ускорителями по бокам. Даже если сбалансировать такую систему, то после старта топливо будет уходить из баков, они станут легче, а из-за этого сместится центр масс. Система начнет заваливаться примерно так, как человек, несущий на спине слишком тяжелый рюкзак. У обычных ракет такая проблема, разумеется, тоже может возникнуть. Чтобы ее избежать, их конструкция представляет собой цилиндр или конус (тело вращения) и имеет осевую симметрию. Центр масс в таком случае при истечении топлива будет только опускаться, но оставаться примерно на одной вертикальной линии. Баланс будет сохраняться. У шаттла нет полной симметрии, и реализовать эту простую идею не получится в принципе. У советского шаттла – корабля «Буран» – была похожая конструкция и похожая проблема. Центр масс в полете будет смещаться и выводить из равновесия всю систему.
Макет корабля «Буран»
Для решения проблемы инженеры изготовили двигатели подвижными. Они могли менять направление тяги. Также в конструкцию в хвостовой части был включен так называемый балансировочный щиток.
Главное отличие советского многоразового космического аппарата от его американского собрата – маршевые двигатели. В проекте «Буран» они размещены не на самом корабле, а на ракете-носителе «Энергия». Проблема с балансом произошла как раз при ее старте, но с другим космическим аппаратом – «Скиф-ДМ», который более известен под названием «Полюс». При взлете полезный груз перевесил, и «Энергия» немного завалилась. Это было скорректировано, и ракета-носитель со своим грузом на орбиту все-таки вышла, но на стартовой площадке возникли большие проблемы. Струя от двигателя после отклонения ракеты оказалась направлена не в специальный газоотводный лоток, а в сторону других важных элементов стартового комплекса. Так, например, горячий поток из двигателей своим давлением выбил огромною трехтонную герметичную дверь и создал немалые разрушения.
Интересно, что этого можно было избежать благодаря предложенной инженерами системе сопровождения, от которой все-таки отказались. Она была разработана для предотвращения заваливания ракеты-носителя из-за ветра. Так как воздушный поток должен иметь огромную силу, чтобы сдвинуть многотонную ракету, а шквалистых порывов не предвиделось, это устройство было убрано. Инженеры боялись, что механизм фиксации слишком сложен, и если в нем есть дефект, то неисправный держатель будет мешать пуску.
Опасения были обоснованными, так как в США как раз использовались подобные устройства и их поломки неоднократно происходили как с шаттлами, так и со стандартными ракетами-носителями. Крепление к стартовому комплексу было жестким с применением специальных взрывающихся болтов – пироболтов. Они держали ракету-носитель, не давая ей упасть. Во время пуска по команде пироболты должны были разрываться и тем самым освобождать ракету-носитель от стартового стола. Достаточно часто они не срабатывали.
Правда, к проблемам на старте это не приводило, так как ни один болт не смог бы удержать мощь рвущейся в небо ракеты и удержать ее. Однако при этом крепления вырывались с корнем, и их потом необходимо было восстанавливать.
В СССР для фиксации других ракет-носителей семейства Р-7 на стартовой площадке была разработана система «Тюльпан», которая используется по сей день. Она применяется для решения проблемы с балансом и представляет собой нечто напоминающее качели. Точка опоры с шарнирным механизмом, с одной стороны – стрела с полукруглым держателем, а с другой стороны – тяжелый груз-балансир.
Таких опор четыре штуки. Когда ракету-носитель устанавливают на эти конструкции, сама ракета своим весом прижимает их к себе, а они удерживают ее, не давая наклониться. Когда же двигатели набрали достаточно мощности, чтобы ракета не нуждалась в опоре, нагрузка со стрелы снимается, а тяжелый груз с другой стороны перевешивает и отклоняет опоры от ракеты. Действие напоминает раскрытие лепестков цветка, что и дало системе название «Тюльпан».
Однажды представители США оказались на космодроме Байконур и очень интересовались, как советским инженерам удалось добиться синхронного одномоментного отделения опор. Как видите, все просто: «Тюльпан» – полностью механическая система с минимумом деталей, которая работает на третьем законе Ньютона. Он гласит: сила действия равна силе противодействия.
Часть макета стартовой площадки космодрома Байконур с системой «Тюльпан»
Законы статики были применены и для решения других проблем космических аппаратов, не только при взлете, но и при посадке. Для пилотируемой лунной миссии разрабатывался посадочный модуль корабля. На Луне работают те же, что и на Земле, принципы и законы равновесия, так что их приходилось учитывать.
Для уменьшения объема и массы лунного модуля инженеры хотели сделать его с прямыми опорами по ширине космического корабля. Однако при проектировании выяснилось, что если человеку понадобится выходить из кабины, то системы управления и радиосвязи нельзя будет установить равномерно со всех сторон корабля, поскольку одну из стен придется отдать под «дверь». Кроме того, для датчика расстояния, который станет измерять дистанцию сближения с Луной в ходе посадки, нужно место за этими опорными стойками. В итоге оказалось, что бо́льшая масса лунного корабля сосредоточена с одной стороны. Уже во время испытаний на Земле выяснилось, что аппарат опрокидывается, так как одна его часть перевешивает другую. По законам статики тело, находящееся на поверхности, будет устойчивым, если проекция его центра масс оказывается в площади опоры. Соответственно, решение проблемы было простым – изготовить раздвижные стойки, чтобы центр масс не выходил за пределы увеличенной площади опоры. Выводы были сделаны и для лунного скафандра, с которым тоже могла возникнуть проблема опрокидывания, – инженеры спроектировали специальный обруч. У одежды космонавта, чтобы ходить в безвоздушных условиях, должны быть системы жизнеобеспечения. Логично, что они будут располагаться за спиной, словно в рюкзаке туриста. Вот только скафандр для хождения по Луне под названием «Кречет» имеет массу более 100 кг. Конечно, на естественном спутнике Земли сила тяжести меньше в шесть раз, соответственно, и в шесть раз меньше вес, но с учетом того, что сам космонавт тоже будет легче, возник вопрос, не будет ли он опрокидываться. На всякий случай в комплект скафандра был включен большой обруч вокруг пояса, который не дал бы упасть на спину. Вот только советский космонавт в специально оборудованном скафандре на Луне так и не побывал. Зато там были американские астронавты, которые показали, что опасения наших инженеров были не напрасны. Особенно жаловались на трудности с балансом астронавты миссии «Аполлон-15». Они были первыми людьми, что работали на Луне три дня. Кроме того, в их программу входило много экспериментов с геологическими (селенологическими) образцами. Чтобы собрать для этого материал, астронавтам требовалось приседать, из-за чего смещался центр тяжести и нарушалось равновесие.
Еще одна проблема возникла у того же американского экипажа с ровером. Специальная небольшая электрическая машина должна была использоваться для поездок астронавтов на Луне. Инженеры прикрепили ее в сложенном виде сбоку к лунному модулю. Все было сбалансировано, и никаких проблем не ожидалось. Вот только астронавты прилунились на горке, а сам модуль встал с наклоном вниз как раз со стороны контейнера с ровером. Когда его доставали, он буквально вывалился и сбил людей с ног. Благо упал только один из астронавтов, а второй помог ему подняться. В общем, американские покорители Вселенной вернулись на Землю после полета на Луну в синяках от падений и неловких движений в неудобном скафандре.
В миссии «Аполлон-17» один из астронавтов совершил сразу несколько падений, причем с такими телодвижениями, что его коллега сказал: «Тут уже все телефоны оборвали: Хьюстонский балет хочет пригласить тебя в труппу на следующий сезон». Место, где разразилась борьба за равновесие, получило имя кратер Балет.
Харрисон Шмитт пытается поймать положение равновесия на Луне. NASA
Во время посадок ошибки, связанные со статикой, допускались не только на Луне, но и на Земле.
Так, например, при возвращении корабля «Союз ТМ-12» космонавты нагрузили его под завязку. Одна из запланированных экспедиций была отменена, и нужно было вернуть на Землю больше грузов, чем обычно. Данные об экспериментах и другие важные материалы из космоса располагались в каждом углу спускаемого аппарата. Конечно, космонавты, памятуя о возможных проблемах, старались самые тяжелые вещи располагать у днища, чтобы корабль не перевернулся при посадке. Это не помогло. В месте приземления в тот день был сильный ветер. Он качнул спускаемый аппарат, и тот, будучи перегруженным, завалился набок. И все бы ничего, но тяжелые грузы сместились и придавили одного из космонавтов.
Медики, участвовавшие в эвакуации экипажа, быстро нашли корабль, освободили космонавта и оказали ему первую помощь.
Буквально через полет произошло почти то же самое. «Союз ТМ-14» загруженным возвращался на Землю. И снова ветер. Пока корабль болтался на стропах парашюта, его начало раскачивать из стороны в сторону, как на качелях. По правилам у самой Земли за несколько секунд до касания включаются двигатели мягкой посадки. Это требуется для снижения скорости и смягчения удара. Вот только на этот раз из-за качания на парашюте двигатели включились в тот момент, когда они были направлены не к земле, а от нее. В результате спускаемый аппарат перевернулся, да еще и разогнался, а не затормозил. В итоге люди в корабле оказались вверх ногами, но это было не самое страшное. Из-за качаний провод от наушников одного из космонавтов обвился вокруг шеи и начал его душить, а петлеобразная ручка, которая нужна, чтобы подтянуться, намоталась на замок от выходного люка. В результате спасатели не могли пролезть внутрь, а космонавты, находясь вверх тормашками, не могли освободиться от ремней и вылезти сами. Ситуация безвыходная в прямом и переносном смысле. Все же командир экипажа нашел непонятно где ножницы и смог разрезать петлю, не дававшую спасателям открыть люк. Двух космонавтов быстро отстегнули и вытащили, а вот с третьим – проблема. Если его отстегнуть от ремней безопасности, он повиснет на том проводе, который обвился вокруг шеи. Ни к чему хорошему это не привело бы. Сначала спасатели разрезали фурнитуру системы связи и только потом вызволили космонавта.
Стоит отметить, что оба случая произошли в период распада СССР, когда возникли серьезные трудности с финансированием. Тогда у космонавтов было меньше кораблей и приходилось возвращать на Землю больше грузов за один раз.
Были и другие случаи, когда из-за парашюта спускаемые аппараты с космонавтами заваливались на бок. После посадки ветер иногда наполнял купол парашюта воздухом, и тот, словно парус, мог перевернуть или протащить космонавтов. Так, например, произошло со спускаемыми аппаратами кораблей 7К ОК(А) № 8 («Космос-212») и 7К ОК(П) № 7 («Космос-213»). На орбите задачей космических аппаратов было проведение автоматической стыковки. В космосе все прошло по плану, но на Земле возникли трудности. Автомат, который должен был отстрелить парашют от спускаемого аппарата, не сработал (причем в обоих случаях). Из-за сильнейшего ветра части спускаемых аппаратов протащило пару километров. Правда, корабли были беспилотными, так что никто не пострадал. В пилотируемых версиях космонавты в нештатных ситуациях сами дают команду на отделение, чтобы спускаемый аппарат мог развернуться для сохранения правильного положения центра тяжести. Так было в случае с посадкой корабля «Союз Т-4» космонавтами Владимиром Ковалёнком и Виктором Савиных. До того, как они отстрелили парашют, спускаемый аппарат сделал несколько прыжков и «побил» своих пассажиров.
Но в одном случае парашют спас космонавтов.
Корабль «Союз-18–1» на орбиту выйти не смог из-за аварии ракеты-носителя. Проблема возникла после отделения второй ступени. К этому моменту уже включился двигатель третьей ступени, и по плану следующим действием должны были отсоединиться панели хвостового отсека. Они защищают двигатель и системы третьей ступени, пока работают первая и вторая, а также придают лучшую аэродинамическую форму ракете-носителю. Но на этот раз раньше времени раскрылись три из шести «замков» поперечного стыка хвостового отсека. Это поначалу не привело к серьезным проблемам, так как никакая часть ракеты-носителя не сместилась, и центр масс был там, где положено. Однако затем двигатель третьей ступени набрал мощность, и остальные нераскрытые «замки» под его действием сломались, но не одновременно. Сначала отделилась одна панель, потом вторая и третья. Вот тут-то появилась разбалансировка, которая привела к крену ракеты-носителя. Отклонение от курса было слишком большим, и тогда автоматически запустилась система аварийного спасения. Она отделила спускаемый аппарат с космонавтами Василием Лазаревым и Олегом Макаровым на борту от ракеты-носителя и с помощью парашюта посадила экипаж. Правда, при ее работе возникли огромные перегрузки в 21 g. То есть космонавты ощущали на себе давление, в 21 раз превышавшее их вес. Можно представить себе, что ощущает человек, на которого давит груз массой в 1500 кг. Это была плата за сохранение их жизни. При работе системы аварийного спасения инженерами была заложена в полтора раза меньшая перегрузка, но из-за того, что корабль оказался повернут неверно вследствие потери равновесия ракетой-носителем, замысел конструкторов не сработал.
Другая проблема этого экипажа – место посадки. До срабатывания системы аварийного спасения ракета-носитель работала около 5 минут и за это время успела достаточно далеко отлететь от космодрома и от ровных степей Казахстана в сторону гор Алтая. И как раз на склоне одной из них под названием Теремок-3 космонавты и приземлились и сразу почувствовали, что катятся. Почти сферическому спускаемому аппарату очень сложно было принять устойчивое положение на наклонной поверхности. Но вращение неожиданно остановилось, и космонавты смогли вылезти из импровизированной карусели. В нескольких метрах вниз по склону они увидели крутой обрыв. Если бы не парашют, который сначала не отделился от спускаемого аппарата, а потом запутался в ветках близлежащих кустов, эта история могла бы закончиться для космонавтов очень печально.
Корабль не скатился с горы, но возникла другая опасность – начался сход лавины. Снежная масса накрыла группу спасателей, которые отправились на выручку космонавтам. Второй группе пришлось выдвинуться на спасение коллег и только потом – к нашему многострадальному экипажу. В итоге все разрешилось благополучно и никто сильно не пострадал.
В США были другие проблемы, так как американские корабли не приземлялись, а приводнялись. Оказалось, что это значительно хуже. Во-первых, находясь на воде, все предметы разворачиваются своим центром масс строго к центру притяжения (то есть к земному ядру). Малейший просчет мог привести к наклону. Во-вторых, всё усложняли волны, сила которых больше, чем у ветра. Для астронавтов перевернуться на волнах было обычным делом. Так, уже в миссии «Меркурий-Редстоун-4», которая представляла собой второй в истории пилотируемый суборбитальный полет (так называют короткие 15-минутные полеты, когда космический аппарат после достижения космического пространства сразу же оправляется обратно на Землю), произошла серьезная проблема. Спускаемый аппарат корабля с астронавтом Вирджином Гриссомом на борту при приводнении так развернулся, что и иллюминатор, и выходной люк были погружены в воду. По плану вертолет должен был прилететь, закрепить корабль, поднять его вместе с астронавтом и отбуксировать. Только потом можно было открыть люк и выбраться из спускаемого аппарата. Однако замки открылись раньше времени, и вода хлынула внутрь. Астронавт быстро выбрался и с помощью спасательного жилета смог продержаться на воде до того, как его подняли на борт вертолета. А вот аппарат утонул. Интересно, что его подняли со дна Атлантического океана только через 38 лет. Сам Гриссом тоже чуть не утонул. Он набрал себе в карманы сувениров и не снял тяжелый баллон с кислородом. Все это создавало нагрузку и тянуло его ко дну. Державшегося из последних сил астронавта успели поднять на борт вертолета. После этого во все пилотируемые приводняющиеся корабли была добавлена система надувных баллонов, своего рода поплавков. Она разворачивала корабли в нужном направлении и поддерживала их на плаву. Центр масс оказывался ниже, а площадь опоры – больше. После этого если американские корабли и переворачивались в воде, надувные баллоны возвращали их в правильное положение. Разве что сами астронавты могли сделать что-то не так. Например, астронавт Скотт Карпентер на корабле миссии «Меркурий-Атлас-6» в процессе полета совершил много ошибок: и накрошил едой, и довел некоторые системы корабля до перегрева, и не вовремя включил двигатели, из-за чего по инерции пролетел мимо запланированного места посадки. Все потому, что его отвлекали интересные эффекты в невесомости и виды планеты Земля. В конце полета спускаемый аппарат оказался в воде заваленным на бок более чем в 400 км от места ожидаемой посадки. Понимая, что с таким промахом спасатели найдут астронавта не скоро, он решил вылезти сам, взять с собой надувную лодку и что-то предпринять дальше. Еще одной ошибкой стало то, что ждать, пока специальная система выровняет корабль, он не стал. Естественно, переместившись к краю спускаемого аппарата, астронавт своим весом еще больше нарушил баланс и чуть не опрокинул всю конструкцию. Едва не утонув, Скотт смог все-таки залезть в лодку и дождаться спасателей. Правда, после такой серии ошибок в космос его уже больше не отправляли.