Условия для спасения таким способом могут возникнуть лишь на посадке. Поэтому при выведении на орбиту задача аварийного спасения в основном возлагается на носитель и сам космический «челнок». Везде, где возможно, их системы, задействованные «на выживание», дублируются.
Так, при отказе одного из трех маршевых двигателей шаттл может выйти на низкую аварийную орбиту. При более серьезных неприятностях запускается специальная программа, и шаттл должен будет экстренно приземлиться на один из многочисленных запасных аэродромов, расположенных в Европе, Северной Америке и Азии. Более того, теоретически «челнок» может совершить посадку на любом аэродроме, где есть взлетно-посадочная полоса длиной не менее 3 км.
При создании корабля «Буран» тоже анализировалось около 500 возможных нештатных ситуаций. Подобно шаттлу, при серьезных отказах ракета-носитель «Энергия» переключалась на аварийную программу, которая в зависимости от этапа полета и тяжести ситуации выводила корабль в тот или иной район возможной посадки. На случай аварийной посадки, кроме основного аэродрома, расположенного на космодроме Байконур, предполагалось ввести в строй два запасных — в Симферополе и на Дальнем Востоке, в Хороле, близ Уссурийска.
В первых испытательных полетах и шаттлы, и «Буран» снабжались катапультными креслами. Однако при регулярных полетах такое решение оказалось неприемлемым, поскольку семь астронавтов в шаттле и до 10 космонавтов в «Буране» размещались на двух палубах и покинуть кабину в считаные мгновения для них было нереально.
Внедрение же отделяемой кабины — удовольствие, прямо сказать, весьма дорогое. Кроме того, подобное решение пытались применить на самолетах F-111, но отказались от него из-за низкой надежности. По той же причине новшество не прижилось и на бомбардировщике В-1; очень часто при спасении в отделяемой кабине экипаж получал серьезные травмы.
И все же кадры взрыва «Челленджера», запечатленные беспристрастными видеокамерами, показывают, что кабина с экипажем хоть и оторвалась от челнока, но была практически целой! Есть даже данные, что некоторые астронавты погибли не при взрыве, а при ударе о воду. Возможно, будь кабина «спасаемой», астронавты имели бы шанс выжить.
На небольших многоразовых крылатых аппаратах спасти экипаж несколько проще. Во-первых, «маленький» аппарат массой 10–20 т все же можно увести от ракеты при помощи традиционной ДУ САС. Такое решение предлагалось в российском проекте «Клипер». Немногочисленный экипаж — из 2–3 космонавтов — можно попытаться спасти с помощью катапультных кресел. Этот способ был основным в проекте французского многоразового корабля «Гермес». Наконец, можно спасти одного пилота в компактной отделяемой капсуле, как в советском проекте боевого космоплана «Спираль». Даже при аварии на орбите он мог вернуться на Землю в небольшой сфере, похожей на спускаемый аппарат «Востока».
Если катастрофа все же произошла, очень важно понять, в чем ее причина, чтобы не было ее повторения. В авиации в таких случаях большие надежды возлагают на «черные ящики» — самописцы, упрятанные в надежные футляры, способные выдержать удар о землю и сильный огонь.
И вот ныне, похоже, первые «черные ящики» добрались и до космоса. Во всяком случае, NASA совместно с некоммерческой корпорацией Aerospace доводит до ума первый в мире самописец, способный пережить катастрофу космического аппарата.
Задуматься над этой проблемой специалистов заставила катастрофа шаттла «Колумбия», произошедшая в феврале 2003 года при возвращении корабля с орбиты. Экспертам тогда удалось восстановить картину происшедшего во многом благодаря тому, что корабль был буквально напичкан датчиками.
Идеи об установке таких регистраторов в космические аппараты, естественно, возникали и раньше, однако было неясно, как защитить аппаратуру от сгорания при огромных скоростях вхождения в плотные слои атмосферы. Теперь эту проблему удалось решить благодаря новым наноматериалам повышенной прочности и жаростойкости.
Космические «черные ящики», получившие название REBR (Reentry Breakup Recorder), вполне возможно, будут установлены на пилотируемых космических кораблях CEV (Crew Exploration Vehicle), которые в 2014 году должны сменить нынешние шаттлы. А до тех пор REBR будут испытываться на беспилотных спутниках.
Сейчас эти приборы представляют собой обтекаемые куполообразные модули диаметром чуть меньше 30 см и весом около 1 кг, которые крепятся в кабине и крыльях. Как только температура по соседству с прибором превышает критическую, срабатывает механизм отстрела «ящика». Далее, во время падения на Землю, прибор передает в эфир всю накопленную информацию, устраняя таким образом даже необходимость отыскивать его в неизвестной местности.
Спасательные «шлюпки» для МКС
…Ранним утром 12 июля 2002 года из акватории Баренцева моря с борта атомной подводной лодки «Рязань», находившейся в подводном положении, был произведен запуск ракеты-носителя «Волна», созданной на базе баллистической ракеты РСМ-50. Ракета должна была вывести на траекторию полета космический аппарат «Демонстратор-2», разработанный специалистами Научно-исследовательского центра имени Г. Н. Бабакина.
По данным телеметрии, сообщил в тот же день помощник Главкома ВМФ РФ, руководитель пресс-центра Военно-морских сил Игорь Дыгало, полет прошел нормально. Но чуть позже выяснилось, что это не совсем так…
По расчетам, аппарат должен был приземлиться на полигоне Кура на Камчатке, но в заданный район так и не вышел. Почти три недели объединенная комиссия, в которую вошли представители НИЦ имени Бабакина, Российского авиационно-космического агентства, НПО имени Лавочкина. Государственного ракетного центра «Конструкторское бюро имени академика В. П. Макеева», изучала данные телеметрии, а поисковые вертолеты прочесывали район предполагаемого падения аппарата. Тщетно… «Демонстратор-2» исчез так же, как и его предшественник «Демонстратор-1» в 2001 году.
Так закончился июльский этап испытаний новейшей технологии возвращения из космоса с помощью надувных тормозных устройств — IRDI (Inflatable Reentry and Descent Technology). В чем тут дело? Почему так получается? Что это за система такая?.. Давайте попробуем разобраться.
Даже альпинисты знают, что подняться на вершину — лишь часть дела. Причем самая простая. Куда сложнее — благополучно спуститься. Еще труднее вернуться из заоблачных космических вершин.
Ракета-носитель «Волна»
Традиционно для спуска с орбиты применялись и применяются баллистические капсулы «Радуга», «Бор-5» и др. Однако у них есть недостатки. Главное то, что капсулы эти имеют маленький объем грузового отсека и испытывают при спуске значительные перегрузки, что не всегда обеспечивает сохранность содержимого контейнера.
Есть и проблемы с мягкой посадкой. Еще С. П. Королев призывал не летать больше «на тряпках», однако и по сей день ничего лучше парашютной системы приземления (или приводнения) так и не разработано.
В свое время большие надежды возлагались на «челноки» — космические корабли многоразового использования. Однако они не оправдались. Дело в том, что запуск одного шаттла — удовольствие, стоящее примерно 500 миллионов долларов. Это приводит к тому, что доставка одного килограмма груза на орбиту обходится примерно в 2–3 раза дороже, чем с помощью одноразовых ракет-носителей.
В общем, не случайно специалисты всех стран мира ищут надежные и дешевые способы спуска людей и грузов с орбиты. Среди прочего, еще в середине 80-х годов ХХ века специалисты Научно-исследовательского центра имени Г. Н. Бабакина предложили решить проблему входа в атмосферу с помощью так называемых надувных конструкций.
Одна из последних модификаций такой конструкции — аппарат «Демонстратор-2». По словам директора проекта «Надувные тормозные системы» Сергея Алексашкина, в сложенном виде аппарат помещается в защитную капсулу и весит около 145 кг.
После того как ракета выводит его на заданную траекторию, капсула с «Демонстратором» отделяется и сбрасывает защитный кожух. На этом этапе происходит так называемая закрутка устройства вокруг продольной оси со скоростью 70 град./с, что позволяет «Демонстратору» войти в атмосферу под нужным углом. Затем надувное тормозное устройство отделяется от капсулы и начинает собственно процесс торможения.
В рабочем положении «Демонстратор» напоминает перевернутый зонт, состоящий из двух каскадов, которые при вхождении в плотные слои атмосферы наполняются газообразным азотом.
При вхождении в плотные слои атмосферы перед лобовым участком устройства образуется ударная волна, набегающий поток воздуха нагревается до нескольких тысяч градусов. Ученые специально снабдили аппарат жестким теплозащитным покрытием, которое закрывает металлический лобовой экран. Остальные части тормозного устройства сохраняются благодаря гибкой тепловой защите, состоящей из термостойкого покрытия и теплоизолирующего слоя.
