ИМПУЛЬС ПОСЛЕДЕЙСТВИЯ
Итак, полёт «Аполлона-XVII» был последним, но лунная программа ещё продолжала оказывать заметное влияние на развитие американской космонавтики.
Начиная работы по этой программе, американские специалисты прекрасно понимали, что от огромных затрат на её осуществление необходимо получить максимальную отдачу. Это понимание привело в конечном итоге к появлению программы практического применения «Аполлона», работы по которой были начаты НАСА в середине 60-х гг. В рамках этой программы было разработано большое количество разнообразных космических проектов: пилотируемых станций на низких и стационарных околоземных орбитах, на селеноцентрических орбитах и пр. Общим для них было использование модифицированной техники, изготовленной по программе «Аполлон». Однако война во Вьетнаме привела к сокращению бюджета НАСА, к переориентации (по существу, к сворачиванию) гражданских космических программ. Из всех проектов остался лишь один, предусматривавший создание пилотируемой околоземной станции «Орбитал уоркшоп» («Орбитальный цех»). Её предполагалось создать на базе ракеты С-IVБ, использовавшейся в качестве второй ступени на ракете «Сатурн-IБ».
Идея проекта состояла в следующем. «Орбитальный цех» частично оборудовался на Земле с помощью соответствующих изменений в конструкции ступени С-IVБ. Поскольку первая ступень «Сатурна-IБ» не могла сообщить орбитальную скорость второй своей ступени, последняя частично заправлялась топливом. После вывода этой ступени на орбиту остатки топлива из неё стравливаются. С помощью другой ракеты «Сатурн-IБ» модифицированный основной блок корабля «Аполлон» доставляет на ступень С-IVБ экипаж из трёх человек, который осуществляет остальные работы по переоборудованию ракеты под станцию. После этого с помощью ещё одной ракеты «Сатурн-IБ» на «Орбитальный цех» доставляется комплект астрономических приборов, установленный на модифицированной взлётной ступени лунной кабины «Аполлона». Этот комплект состыковывается со станцией, сборка на орбите завершается, и экипаж переходит к научным исследованиям.
Запуск станции был запланирован на 1968 г., затем из-за отсутствия ассигнований этот срок был отложен сначала на 1969 г., затем на 1970 г. и, наконец, на 1971 г.
Очевидным недостатком проекта была необходимость «достраивать» станцию на орбите, дополнительно доставлять на неё комплект приборов. Проект был сложным, эксплуатация — дорогой.
После окончания лётно-конструкторских испытаний и успешного завершения полёта «Аполлона-XIII» оказалось, что в распоряжении НАСА оставалось больше ракет «Сатурн-V», чем это планировалось ранее, поскольку программа испытаний была сокращена. Это обстоятельство и решило судьбу проекта «Орбитальный цех». Для вывода на орбиту этой станции теперь стало возможным использовать ракету-носитель «Сатурн-V», верхней, третьей ступенью которой также служила ракета С-IVБ. При этом две ступени ракеты «Сатурн-V» легко выводили на орбиту её третью ступень. Использование «Сатурна-V», разумеется, позволяло полностью переоборудовать ступень С-IVБ под станцию на Земле, снабдив её при этом всеми необходимыми приборами. В начале 70-х гг. станция «Орбитал уоркшоп» была переименована в «Скайлэб» («Небесная лаборатория»).
Поскольку ракета-носитель «Сатурн-V» имела высокие энергетические характеристики, американским специалистам при проектировании станции не приходилось бороться за каждый фунт её веса. В ряде случаев они просто шли на увеличение массы станции с тем, чтобы сократить сроки работ или денежные затраты.
«Скайлэб» состояла из блока, в котором находились бытовые и лабораторные помещения, а также ёмкость для сбора отходов, отсека оборудования ракеты «Сатурн-V», хоть и являвшегося элементом этой ракеты, но конструктивно входившего в состав станции, шлюзовой камеры с люком для выхода в открытый космос, «причальной» конструкции с двумя «причалами» для стыковки с модифицированным основным блоком корабля «Аполлон». Этот блок служил для доставки на станцию экипажей, комплекта астрономических приборов, располагавшихся на специальной ферме.
Блок станции, как уже отмечалось, был переоборудован из ракетной ступени С-IVБ. Водородный бак этой ступени был «перестроен» в жилое и производственное помещение для экипажей. Его объём составлял 280 м3. Кислородный бак объёмом 80 м3 служил ёмкостью для отходов. На одном из днищ блока располагались баллоны для сжатого азота, использовавшегося в качестве рабочего тела в микродвигателях системы ориентации. К блоку станции крепились панели солнечных батарей. На расстоянии 2,5 см от стенки блока была смонтирована противопожарная оболочка, служившая также для организации движения «воздуха» вдоль стенок, что важно для решения задачи терморегулирования и термостатирования станции. Жилое и лабораторное помещения были разделены между собой стенкой.
С внешней стороны блока станции располагался противометеорный экран, состоявший из панелей толщиной 0,6 мм, изготовленных из алюминиевого сплава. Этот экран не только обеспечивал защиту от метеорных частиц, но и уменьшал потери тепла от станции в космос и поступление тепла от Солнца, Земли и её атмосферы к станции.
Жилой (бытовой) отсек был разделён вертикальными перегородками на четыре помещения, предназначенных для сна, личной гигиены, проведения досуга и приготовления и приёма пищи, а также для тренировок и экспериментальных работ. Помещение для сна состояло из трёх спальных кабин — по одной на каждого астронавта. В «комнате» для тренировок был установлен велоэргометр. При упражнениях на нём астронавты одновременно вырабатывали и электроэнергию. Здесь же находились установка для создания отрицательного давления на нижнюю половину тела, а также специальный пункт управления обоими устройствами с соответствующими средствами записи и индикаторами давления крови, частоты пульса, дыхания, температуры тела и скорости обмена веществ. Стены всех помещений жилого отсека были выкрашены в жёлтый цвет, оказывавший благоприятное влияние на настроение астронавтов.
Лабораторный отсек был вдвое больше жилого. В нём имелись люк для перехода в шлюзовую камеру, лаз для перехода в жилой отсек и два шлюза для выноса приборов в космос. Кроме того, здесь же размещались резервуары для хранения воды, ёмкости с пищевыми продуктами, морозильник, холодильник и пр. Чтобы некоторые приборы, выставляемые через шлюз в открытый космос, можно было удалить от корпуса станции (что желательно при проведении некоторых экспериментов), было предусмотрено специальное раздвижное устройство длиной свыше 5 м. На его конце располагалась платформа, которая могла поворачиваться на 354° вокруг продольной оси устройства и на 120° вокруг перпендикулярной оси. На станции впервые в американских космических исследованиях была создана кислородно-азотная атмосфера вместо применявшейся ранее чисто кислородной.
Системы ориентации и стабилизации станции должны были иметь высокую точность. По углам тангажа и рыскания она должна была быть не хуже ±6°, а по крену ±10°. При работе приборов для наблюдения Земли точность ориентации относительно местной вертикали должна была составлять ±2° по всем трём углам. Комплект астрономических приборов должен был иметь точность ориентации ±2,5 угловой секунды по углам тангажа и рыскания и ±10 угловых минут по углу крена.
Для решения этих задач на станции были предусмотрены три системы ориентации, одна из которых обеспечивала ориентацию блока станции, две другие — комплекта астрономических приборов. После выведения станции на орбиту вступала в действие первая из этих систем, использовавшая в качестве исполнительных органов микродвигатели. С её помощью осуществлялась начальная ориентация станции. Затем начинала работать вторая система. Она состояла из трёх гироскопов, датчиков ориентации на Солнце, звёздного датчика, прецизионного гироскопа крена. Силовые гироскопы имели роторы с тремя степенями свободы и работали от асинхронного двигателя. Эти гироскопы должны были компенсировать крутящие моменты, возникавшие за счёт перемещения астронавтов по станции, в результате сброса газов и жидкостей за борт, ударов при стыковке, нецентральности поля силы тяжести Земли и пр. Если эта система не справлялась со своими задачами, и момент, создаваемый гироскопами, достигал 95% предельно допустимого, или если угловые отклонения или угловые скорости начинали превышать критические величины, по командам с Земли или с борта станции включалась первая система ориентации и оказывала второй соответствующую помощь.
Третья система служила для наведения астрономических приборов. Они располагались в специальном контейнере, установленном на карданном подвесе. Система включала в себя солнечные датчики для более точной ориентации и прецизионные гироскопы. Исполнительными органами служили также и электромоторы. Взаимодействие всех систем ориентации осуществлялось с помощью двух бортовых ЭВМ, одна из которых была резервной.
В качестве средств связи станции использовались 16 передатчиков, 7 приёмников и радиотелетайп, предназначенный для передачи астронавтам полётного задания на предстоящие сутки и уточнения задания на предстоящий виток.
Станция в целом имела длину 25 м (без сбрасываемой части головного обтекателя ракеты-носителя и без комплекта астрономических приборов), диаметр 6,6 м, её масса составляла 83,2 т. Размах панелей солнечных батарей достигал 30 м. Длина блока станции составляла около 15 м, диаметр 6,6 м, масса 35,4 т.
На станцию «Скайлэб» астронавты доставлялись, как уже отмечалось, с помощью модифицированного основного блока корабля «Аполлон». Его отличия от своего прототипа были обусловлены иными условиями работы, чем при полётах к Луне, более продолжительным пребыванием в космосе (свыше 50 суток вместо 12, требовавшихся для полёта на Луну), иным режимом работы большинства бортовых систем, другой схемой сближения, причаливания и стыковки на орбите, увеличенной массой полезной нагрузки, возвращаемой на Землю, уменьшением скорости входа в атмосферу (на орбите Земли скорость равна первой космической, а при возвращении с Луны — второй космической). Если масса блока, использовавшегося на «Аполлоне», достигала 30,3 т, то в программе «Скайлэб» её величина не должна была превышать 14 т. Снижение массы обеспечивалось за счёт уменьшения запасов топлива на борту, которые были необходимы для маршевого двигателя при полёте на Луну и становились избыточными при полётах «Скайлэб».
