"… V dávných dobách se lidé dívali na oblohu, aby mezi souhvězdími viděli obrazy svých hrdinů." Od té doby se mnohé změnilo: lidé z masa a kostí se stali našimi hrdiny. Ostatní budou následovat a určitě najdou cestu domů. Jejich hledání nebude marné. Tito lidé však byli první a v našich srdcích zůstanou první. Od nynějška si každý, kdo by nespouštěl oči z Venuše, bude pamatovat, že malý koutek tohoto mimozemského světa navždy patří lidstvu. “
- Projev prezidenta Baracka Obamy věnovaný 40. výročí vyslání mise s posádkou na Venuši, M. Canaveral, 31. října 2013
V tuto chvíli můžete jen pokrčit rameny a upřímně přiznat, že k Venuši nikdy neletěl člověk. A samotný „projev prezidenta Obamy“je jen úryvkem z připraveného projevu R. Nixona pro případ úmrtí astronautů vyslaných na dobytí Měsíce (1969). Nešikovná inscenace má však velmi konkrétní opodstatnění. Takto NASA v 60. letech 20. století viděla své další plány na průzkum vesmíru:
- 1973, 31. října - start nosné rakety Saturn -V s lidskou misí k Venuši;
- 1974, 3. března - průchod lodi poblíž Ranní hvězdy;
- 1974, 1. prosince - návrat sestupového modulu s posádkou na Zemi.
Nyní to vypadá jako sci -fi, ale pak, před půl stoletím, byli vědci a inženýři naplněni těmi nejodvážnějšími plány a očekáváními. Mají v rukou nejsilnější a nejdokonalejší technologii dobývání vesmíru, vytvořenou v rámci lunárního programu „Apollo“a automatické mise ke studiu sluneční soustavy.
Nosná raketa Saturn V je dosud nejvýkonnější nosnou raketou vyrobenou člověkem, s nosností přesahující 2900 tun. A hmotnost užitečného zatížení vypuštěného na oběžnou dráhu Země může dosáhnout 141 tun!
Odhadněte výšku rakety. 110 metrů - od 35patrové budovy!
Těžká 3místná kosmická loď „Apollo“(hmotnost velitelského prostoru - 5500 … 5800 kg; hmotnost servisního modulu - až 25 tun, z toho 17 tun paliva). Právě tato loď měla být použita k tomu, aby se dostala nad oběžnou dráhu Země a letěla k nejbližšímu nebeskému tělesu - Měsíci.
Horní stupeň S-IVB (třetí stupeň Saturn-V LV) s opakovaně použitelným motorem, sloužící ke startu kosmické lodi Apollo na referenční oběžnou dráhu kolem Země, a poté na dráhu letu na Měsíc. Horní stupeň o hmotnosti 119,9 tun obsahoval 83 tun kapalného kyslíku a 229 000 litrů (16 tun) kapalného vodíku - 475 sekund pevného ohně. Tah je milion newtonů!
Kosmické komunikační systémy dlouhého dosahu, které zajišťují spolehlivý příjem a přenos dat z kosmických lodí na vzdálenosti stovek milionů kilometrů. Rozvoj dokovací technologie ve vesmíru je klíčem k vytvoření orbitálních stanic a k sestavení těžkých kosmických lodí s posádkou pro lety na vnitřní a vnější planety sluneční soustavy. Vznik nových technologií v mikroelektronice, materiálových vědách, chemii, medicíně, robotice, přístrojovém vybavení a dalších souvisejících oborech znamenal nevyhnutelný bezprostřední průlom v průzkumu vesmíru.
Přistání muže na Měsíci nebylo daleko, ale proč nevyužít dostupnou technologii k odvážnějším výpravám? Například - pilotovaný průlet Venuší!
Pokud budeme úspěšní, měli bychom - poprvé v celé éře naší civilizace - štěstí, že uvidíme ten vzdálený, tajemný svět v blízkosti Ranní hvězdy. Projděte se 4000 km nad mrakovou pokrývkou Venuše a rozpusťte se v oslepujícím slunečním světle na druhé straně planety.
Apollo - kosmická loď S -IVB v blízkosti Venuše
Už na zpáteční cestě se astronauti seznámí s Merkurem - uvidí planetu ze vzdálenosti 0,3 astronomických jednotek: 2krát blíže než pozorovatelé ze Země.
1 rok a 1 měsíc v otevřeném prostoru. Cesta je dlouhá půl miliardy kilometrů.
Realizace první meziplanetární expedice v historii byla plánována s využitím výhradně stávajících technologií a vzorků raketové a vesmírné technologie vytvořené v rámci programu Apollo. Tak složitá a zdlouhavá mise by samozřejmě vyžadovala řadu nestandardních rozhodnutí při výběru rozložení lodi.
Například stupeň S-IVB po vyhoření paliva musel být odvětrán a poté použit jako obydlený oddíl (mokrá dílna). Myšlenka přeměny palivových nádrží na obytné místnosti pro astronauty vypadala velmi atraktivní, zvláště když vezmeme v úvahu, že „palivo“znamená vodík, kyslík a jejich „toxickou“směs H2O.
Hlavní motor kosmické lodi Apollo měl být nahrazen dvěma raketovými motory na kapalné palivo z přistávacího stupně lunárního modulu. Se stejným tahem to mělo dvě důležité výhody. Za prvé, zdvojení motorů zvýšilo spolehlivost celého systému. Za druhé, kratší trysky usnadnily konstrukci adaptérového tunelu, který by později astronauti použili k navigaci mezi velitelským modulem Apollo a obytnými místnostmi uvnitř S-IVB.
Třetí důležitý rozdíl mezi „venušanskou kosmickou lodí“a obvyklým svazkem S-IVB-Apollo je spojen s malým „oknem“pro zrušení startu a vrácení modulu velitelské služby na Zemi. V případě poruchy v horním stupni měla posádka lodi několik minut na to, aby zapnula brzdící motor (raketový motor kosmické lodi Apollo) a vydala se na zpáteční kurz.
Rozložení kosmické lodi Apollo ve spojení s horním stupněm S-IVB. Vlevo je základní odjezdová fáze s nabitým „lunárním modulem“. Vpravo - pohled na „venušanskou loď“v různých fázích letu
V důsledku toho, dokonce PŘED zahájením akcelerace na Venuši, muselo být provedeno oddělení a opětovné ukotvení systému: Apollo se oddělilo od S-IVB, „převrhlo“přes hlavu a poté bylo ukotven s horním stupněm ze strany příkazového modulu. Současně byl hlavní motor Apolla orientován směrem ven, ve směru letu. Nepříjemným rysem tohoto schématu byl nestandardní účinek přetížení na těla astronautů. Když byl zapnutý motor horního stupně S -IVB, letěli astronauti doslova s „očima na čele“- přetížení je místo tlačení naopak „vytáhlo“ze sedadel.
Uvědomili jsme si, jak obtížná a nebezpečná je taková expedice, a proto bylo navrženo připravit se na let na Venuši v několika fázích:
- zkušební let kolem Země kosmické lodi Apollo s ukotveným modelem hmotnosti a velikosti S-IVB;
- roční pilotovaný let kupy Apollo- S-IVB na geostacionární dráze (ve výšce 35 786 km nad zemským povrchem).
A teprve potom - začátek Venuše.
Orbitální stanice "Skylab"
Čas plynul, počet technických problémů rostl, stejně jako čas potřebný k jejich řešení. „Lunární program“drasticky zdevastoval rozpočet NASA. Šest přistání na povrchu nejbližšího nebeského tělesa: priorita dosažena - americká ekonomika nemohla více přitáhnout. Kosmická euforie šedesátých let dospěla k logickému závěru. Kongres stále více snižoval rozpočet na studium Národní agentury pro letectví a nikdo nechtěl ani slyšet o žádných grandiózních letech s posádkou na Venuši a Mars: automatické meziplanetární stanice odvedly vynikající práci při studiu vesmíru.
Výsledkem je, že v roce 1973 byla stanice Skylab vypuštěna na oběžnou dráhu blízkou Zemi místo kupy Apollo-S-IVB. Fantastický design, který mnoho let předběhl dobu - stačí říci, že jeho hmotnost (77 tun) a objem obytných prostor (352 metrů krychlových) byly 4krát vyšší než u jeho vrstevníků - sovětských orbitálních stanic Saljut / Řada Almaz …
Hlavní tajemství SkyLab: bylo vytvořeno na základě samotného třetího stupně S-IVB nosné rakety Saturn-V. Na rozdíl od lodi Venuše však vnitřnosti Skylabu nikdy nebyly použity jako palivová nádrž. Skylab byl okamžitě vypuštěn na oběžnou dráhu s kompletní sadou vědeckého vybavení a systémů na podporu života. Na palubě bylo 2 000 liber jídla a 6 000 liber vody. Tabulka je prostřena, je čas přijímat hosty!
A pak to začalo … Američané čelili takovému proudu technických problémů, že provoz stanice se ukázal být prakticky nemožný. Systém napájení byl mimo provoz, tepelná bilance byla narušena: teplota uvnitř stanice stoupla na + 50 ° Celsia. Aby se situace napravila, byla do Skylabu naléhavě vyslána expedice tří astronautů. Během 28 dní strávených na palubě pohotovostní stanice otevřeli zaseknutý panel solárního panelu, na vnější povrch namontovali tepelný štít „štít“a poté pomocí motorů kosmických lodí Apollo orientovali Skylab do takového úhlu, že povrch trupu osvětlený Sluncem měl minimální plochu.
Skylab. Tepelný štít instalovaný na závorkách je dobře viditelný
Stanice byla nějak uvedena do provozuschopného stavu, palubní observatoř v rentgenových a ultrafialových rozsazích začala fungovat. S pomocí zařízení Skylb byly objeveny „díry“ve sluneční koróně a byly provedeny desítky biologických, technických a astrofyzikálních experimentů. Kromě „brigády oprav a restaurování“stanici navštívily ještě dvě expedice - trvající 59 a 84 dní. Později byla vrtošivá stanice zastavena.
V červenci 1979, 5 let po poslední lidské návštěvě, vstoupil Skylab do husté atmosféry a zhroutil se nad Indickým oceánem. Část trosek dopadla na území Austrálie. Příběh posledního představitele éry „Saturn-V“tedy skončil.
Sovětský TMK
Je zvláštní, že se na podobném projektu pracovalo i u nás: od začátku 60. let má OKB-1 dvě pracovní skupiny pod vedením G. Yu. Maximov a K. P. Feoktistov vyvinul projekt pro těžkou meziplanetární kosmickou loď (TMK) k vyslání expedice s posádkou na Venuši a Mars (studium nebeských těles z dráhy letu bez přistání na jejich povrchu). Na rozdíl od Yankees, kteří původně usilovali o úplné sjednocení systémů Appolo Application Program, Sovětský svaz vyvinul zcela novou loď se složitou strukturou, jadernou elektrárnu a elektrické proudové (plazmové) motory. Odhadovaná hmotnost odletového stupně kosmické lodi na oběžné dráze Země měla být 75 tun. Jediná věc, která spojovala projekt TMK s domácím „lunárním programem“, byla super těžká nosná raketa N-1. Klíčový prvek všech programů, na kterých závisely naše další úspěchy ve vesmíru.
Vypuštění TMK -1 na Mars bylo naplánováno na 8. července 1971 - ve dnech Velké konfrontace, kdy se Rudá planeta přibližuje k Zemi co nejblíže. Návrat expedice byl naplánován na 10. července 1974.
Obě verze sovětského TMK měly složitý vstřikovací algoritmus na oběžnou dráhu - „lehčí“verze kosmické lodi navržená pracovní skupinou Maximova zajišťovala vypuštění bezpilotního modulu TMK na oběžnou dráhu Země a poté přistání tříčlenné posádky kosmonauti dopravení do vesmíru v jednoduché a spolehlivé „unii“. Verze Feokistovova poskytla ještě propracovanější schéma s několika starty N-1 s následným sestavením kosmické lodi ve vesmíru.
V průběhu prací na TMK byl proveden kolosální komplex studií na vytvoření systémů podpory života pro uzavřený cyklus a regeneraci kyslíku, byly diskutovány otázky radiační ochrany posádky před slunečními erupcemi a galaktickým zářením. Velká pozornost byla věnována psychologickým problémům pobytu člověka v uzavřeném prostoru. Super těžká nosná raketa, využití jaderných elektráren ve vesmíru, nejnovější (v té době) plazmové motory, meziplanetární komunikace, algoritmy pro dokování a vykládání mnohatunových částí lodí na oběžné dráze poblíž Země-před svými tvůrci se objevil TMK v podobě extrémně složitého technického systému, prakticky nemožné jej implementovat pomocí technologie šedesátých let.
Koncepční návrh těžké meziplanetární kosmické lodi byl zmrazen po sérii neúspěšných startů „lunárního“N-1. Do budoucna bylo rozhodnuto upustit od rozvoje TMK ve prospěch orbitálních stanic a dalších realističtějších projektů.
A štěstí bylo tak blízko …
Navzdory přítomnosti všech potřebných technologií a zdánlivé jednoduchosti letů k nejbližším nebeským tělesům byl pilotovaný průlet Venuše a Marsu v šedesátých letech mimo síly slavných dobyvatelů vesmíru.
Teoreticky bylo všechno relativně dobré: naše věda a průmysl dokázaly znovu vytvořit téměř jakýkoli prvek těžké meziplanetární lodi a dokonce je vypustit samostatně do vesmíru. V praxi však sovětští specialisté na raketový a kosmický průmysl, stejně jako jejich američtí kolegové, čelili tak monstróznímu počtu neřešitelných problémů, že projekt TMK byl po mnoho let pohřben „pod hlavičkou“.
Hlavním problémem při vytváření meziplanetárních kosmických lodí, stejně jako nyní, byla SPOLEHLIVOST takového systému. A s tím byly problémy …
I dnes, při současné úrovni rozvoje mikroelektroniky, elektrických proudových motorů a dalších hi-tech, vyslání expedice s posádkou na Rudou planetu vypadá přinejmenším jako riskantní, obtížně splnitelná a hlavně příliš nákladná mise pro takový projekt probíhat v realitě. I když je pokus o přistání na povrchu Rudé planety opuštěn, dlouhodobý pobyt člověka ve stísněných oddílech kosmické lodi spojený s potřebou oživit super těžké nosné rakety nutí moderní specialisty nakreslit jednoznačný závěr: při stávající úrovni technologie jsou mise s lidskou posádkou na nejbližší planety „pozemské skupiny“prakticky nemožné.
Vzdálenost! Všechno je to o kolosálních vzdálenostech a čase, který je potřeba k jejich překonání.
Skutečný průlom nastane, až když budou vynalezeny motory s vysokým tahem a neméně vysokým specifickým impulzem, které zajistí zrychlení lodi na rychlost stovek km / s v krátkém časovém období. Vysoká rychlost letu automaticky odstraní všechny problémy s komplexními systémy podpory života a dlouhodobým pobytem expedice v rozlehlosti vesmíru.
Velitelský a servisní modul Apollo
