Сегодня рассмотрим самую известную стыковку на орбите Земли - КК "Союз Т-13" пристыковался к "мертвой станции" "Салют-7".
Про "Салют-7" большая часть читателей (и народонаселения России) знает по одноименному художественному фильму.
Чуть меньшее количество читателей смотрели документальный фильм, посвященный этому подвигу.
И еще меньшее количество читали "Записки с мертвой станции" Виктора Савиных. Вот на это произведение и будут основные ссылки.
"Орбитальная космическая станция «Cалют-7» перестала отвечать на сигналы из ЦУПа. 11 февраля 1985 года в 9 часов 23 минуты по московскому времени станция, на которой к тому времени уже полгода не было людей, вышла из-под контроля и постепенно приближалась к Земле. Под угрозой были человеческие жизни и репутация советской космонавтики.
На «Салют-7» было решено отправить экипаж в составе Владимира Джанибекова и Виктора Савиных – самых опытных на тот момент действующих космонавтов, на кандидатуре которых настоял лично Алексей Леонов.
Владимир Джанибеков родился в 1942 году в селе Искандер Казахской ССР (ныне Узбекистан). Джан, как называли его друзья, — самый опытный советский летчик-космонавт, совершивший с 1978 по 1985 год четыре полета в космос в качестве командира корабля и имевший опыт ручной стыковки. На момент полета к «Салюту-7» ему было уже дважды присвоено звание Героя СССР. Из своего четвертого полета Джанибеков вернулся в июле 1984-го, поэтому в начале 1985-го у него имелись медицинские ограничения на продолжительность нового полета.
Виктор Савиных родился в 1940 году в деревне Березкины Кировской области. К 1985 году участвовал в одном космическом полете под командованием Джанибекова в качестве бортинженера, было присвоено звание Героя СССР.
Руководивший полетом с Земли космонавт Валерий Рюмин очень точно описал сложившуюся ситуацию: космонавтам на корабле «Союз-Т» нужно было состыковаться фактически с 20-тонным булыжником, который «Салют-7» представлял собой на тот момент.
Ничего подобного история космонавтики еще не знала. Было также неизвестно, что именно произошло на станции и в каком она состоянии — можно ли ее восстановить или хотя бы сдвинуть с орбиты, чтобы управлять падением."
Конец цитирования
Обращаю внимание моих читателей - несмотря на то, что станция "крепко заснула" - параметры ее орбиты были точно известны. И для того, что бы выйти в положение "для стыковки" - то есть КК Союз иметь ту же плоскость орбиты, иметь ту же форму орбиты (весьма близкая к круговой) при той же высоте и той же орбитальной скорости - достаточно рутинная задача для того времени. Если есть достаточное количество времени, есть данные о положении станции (полученные при помощи радара или оптическими методами) как минимум в двух точках в два момента времени, то же четко зафиксированные - далее есть наработанный математический аппарат, позволяющий вычислить орбиту.
Вообще, в астрономии решают и более сложные задачи - такие, как нахождение орбит малых небесных тел, особенно тех, что проходят вблизи Земли и представляют опасность столкновения. Для этого необходимо это тело обнаружить, и получить данные о положении данного небесного тела на земном небосводе в нескольких точках в привязке ко времени. Чем больше данных наблюдений, чем они точнее - тем точнее определяется орбита. И промежуток времени между отдельными "точками" - тоже весьма важен - чем он больше, тем выше точность.
Цитата:
«Вместе нам предстояло шагнуть в неизвестность», — Виктор Савиных, «Записки с мертвой станции».
«Мы начали усиленные тренировки. Оттачивалась техника пилотирования, чтобы достичь поистине ювелирной точности. Режим за режимом, стыковка за стыковкой. Инструкторы придумывали все новые и новые трудности, изобретали отказы различных приборов и систем, вводя различные угловые скорости вращения станции по всем осям. Раз в две недели мы летали на космодром «Байконур» и работали на доработанном под эту программу тренажере «бивни», прилетали в Москву, выполняли тренировки в гидробассейне, отрабатывали выход в открытый космос для установки дополнительных солнечных батарей. Поначалу были ошибки. Потом их становилось все меньше и меньше. Мы научились летать на тренажерах с новыми приборами, по новой методике, в новых условиях. Когда стало ясно, что наши навыки и знания позволят осуществить намеченное, было принято решение о старте», — Виктор Савиных, «Записки с мертвой станции».
Особенная экспедиция требовала и специальной подготовки космического корабля «Союз-Т»: освободили вес, убрав ненужное оборудование, добавили емкости для воды и продовольствия, а также для горючего, которое позволит осуществлять маневры ручной стыковки. На иллюминатор был установлен прибор ночного видения и лазерный дальномер, чтобы космонавты могли сами отслеживать подход к станции."
Конец цитирования
Тренировки - наше все. Но тут такой момент. Нужно знать чему тренироваться - то есть сам вопрос стыковки к "обычной" станции, управляемой, а не "заснувшей" - уже был достаточно отработан и проверен. И тренажер должен давать максимальное подобие реальных условий. Невесомость не изобразишь на земле, но стыковка ведется как приборными системами (система "Игла") так и оптическими, визуальными методами, они должны давать максимальное подобие реальных условий.
Но с "Салют-7" ситуация усугублялась тем, что автоответчик "пассивного" корабля, коим являлась станция, молчал.
Цитата:
"У советских космонавтов на подготовку было всего три месяца. Шестого июня 1985 года экспедиция стартовала с космодрома Байконур под «несчастливым» номером 13.
Из сообщения Телеграфного агентства Советского Союза:
«В соответствии с программой исследования космического пространства 6 июня 1985 года в 10 часов 40 минут московского времени в Советском Союзе осуществлен запуск космического корабля «Союз Т-13». Программой полета корабля предусматривается проведение совместных работ с орбитальной станцией «Салют-7». В настоящее время станция, находящаяся на околоземной орбите более трех лет, совершает полет в законсервированном состоянии. Бортовые системы корабля работают нормально, самочувствие экипажа хорошее. Космонавты В. Джанибеков и В. Савиных приступили к выполнению программы полета».
Проблемы начались практически сразу. Из-за ошибки на Земле вместо блока очистки атмосферы был подключен блок, вырабатывающий кислород. В результате давление в корабле стало расти, возникла угроза пожара. К счастью, космонавты смогли вовремя заметить ошибку и переподключить блоки. Восьмого июня в 11 часов по московскому времени Джанибеков и Савиных увидели «Салют-7» в иллюминаторе."
Конец цитирования
Номер 13, "нештатка" с кислородом... Ничего не напоминает? Вот уж верь (или не верь) в несчастливые числа или совпадения. Хотя у наших космонавтов никакого геройства - обнаружили и устранили.
Цитата:
"Запись в бортовом журнале:
В. Джанибеков: «Станция очень яркая. Сначала ее не было видно, но потом она начала разгораться. Красная-красная, в десяток раз ярче, чем Юпитер. Она отходит в сторону, дальность 7,2 км, скорость 12,8 м/сек... Дальность 4,4 км, скорость 7,8 м/сек... Расхождение полтора километра».
Конец цитирования
К сожалению, несмотря на столь популярную сегодня, а точнее с 2017 года, когда вышел на экраны художественный фильм, подробностей выхода в положении для стыковки автору не попадалось. Хотя, если быть честным - не очень то и искал... Воспользуемся информацией о стыковке Союзов к МКС:
- Запуск. Орбита МКС относительно стабильна, в то время как Земля вращается. Именно поэтому на экране в Центре управления полетами траектория движения станции выглядит как волнистая линия. Время старта нужно подгадать так, чтобы вывести «Союз» на орбиту в той же плоскости, что и МКС. Также важно, чтобы в момент сближения станция была хорошо освещена солнцем, чтобы космонавты могли ее видеть. Энергия вращения планеты помогает запустить корабль в космос.
- Низкая околоземная орбита (НОО). Высота: 200 км. Скорость: 27 000 км/ч. Ракета-носитель выводит корабль на НОО, или орбиту искусственного спутника Земли. Это минимальная высота, на которой аппарат может оставаться без помощи двигателей при условии, что он разогнался до первой космической скорости. На НОО «Союз» пробудет недолго и перейдет на орбиту фазирования.
- Гомановский переход. Маневр, названный в честь немецкого инженера Вальтера Гомана, применяется для перехода космического аппарата с одной орбиты на другую. Первое включение двигателя поднимает корабль на новую высоту по эллиптической траектории. Второй импульс помогает остаться на этой высоте и занять круговую орбиту.
- Орбита фазирования. Высота: 320 км. Скорость: 27 800 км/ч. Точные параметры НОО невозможно узнать заранее, так как поведение ракеты недостаточно предсказуемо. Чтобы занять идеально верное положение относительно МКС, «Союз» использует орбиту фазирования. Орбитальная скорость здесь на 200 км/ч выше, чем у МКС, из-за меньшей высоты. Корабль не спеша дожидается нужного фазового угла со станцией, после чего сразу уходит на сближение.
- Биэллиптический переход. Для перехода корабля с орбиты фазирования на орбиту МКС гомановский переход недостаточно прецизионен. Маневр с тремя включениями двигателей вместо двух позволяет доставить «Союз» точно на заданную высоту со строго определенной скоростью. Третий импульс приводит корабль в зону ближнего сближения.
- Отклонение и торможение. «Союз» стремительно догоняет станцию. Чтобы не врезаться в нее в случае ошибки, короткий боковой импульс уводит корабль чуть в сторону от плоскости орбиты МКС. Менее чем за 200 км до станции «Союз» быстро разворачивается на 180 градусов и включает двигатели, чтобы затормозить, после чего вновь поворачивается к МКС «передом».
- Стыковка. Когда между кораблем и станцией остается примерно 180 км, радарная система «Курс» захватывает МКС, чтобы непрерывно следить за ее положением относительно «Союза». Компьютер автоматически управляет маневровыми двигателями и проводит стыковку. Однако на случай нештатной ситуации командир корабля всегда готов взять управление на себя.
Насколько я понимаю пункт 5, двумя импульсами двигателя, которые направлены вовсе не по вектору текущей скорости (что есть неэкономично), Союз выводится на круговую орбиту лишь немного ниже МКС, и в положении позади станции. Третий разгонный импульс - Союз оказывается перигее эллиптической орбиты, и благодаря этому догоняет МКС, находящуюся на круговой орбите. Тормозной импульс пункт 6 переводит эллиптическую орбиту в "почти круговую" и далее сближение идет с малой скоростью. Именно про это - запись в бортовом журнале - сближение Союз Т-13 с Салют-7 со скоростью порядка 10 м/с (36 км/ч).
Цитата
"В. Савиных: «Мы идем не в графике... Станция уже в стороне, далеко... Нам надо переходить в ручной режим...».
«С виду спокойнее, чем на тренировках, Володя действовал ручками управления корабля. Наша задача — идти в графике движения, который позволит догнать станцию и не врезаться в нее. Командир каждые тридцать секунд по дальномеру должен замерять расстояние до станции, а я делал расчет скорости, сравнивая с графиком. В руке — секундомер, перед глазами — панель управления, контроль расхода топлива. Очень хочется посмотреть на станцию, но ее заслоняет в иллюминаторе плечо Володи. Станция ориентирована на нас боком.
Очень ярко высвечена, как будто она высечена из алюминия с желтой добавкой. Панели крутятся? Подойдем поближе, посмотрим.
Дальность 3,170 км, скорость 4,5 м/сек... Сближение идет устойчиво... Все время видим Солнце сбоку... Расстояние 2240 метров, скорость 6 м/сек. Идем в графике. Какая же она яркая!.. Расстояние 1865 метров, 1640 метров. Цвет станции до сих пор остается серебряным... 1280 метров. Пока трудно сказать по панелям, вращаются они или нет, потому что Солнце все время подсвечивает с нашей стороны. Идем на сближение. 980 метров, скорость 5 м/сек. В этот момент я не выдержал: “Начинай, гаси скорость”. В. Джанибеков спокойно передает на Землю: “Гашу скорость”. Нетерпение нарастает. И я, словно не слыша его ответ, продолжаю твердить: “Гаси, гаси скорость”», — Виктор Савиных, «Записки с мертвой станции».
Конец цитирования
Орбита станции известна, орбита Союза (или траектория движения, она же график движения) заранее запланирована и рассчитана (ЦУПом), экипаж старается его выдержать. Без наземных станций слежения, определяющих положение КА, без всех проведенных расчетов, без центра управления полетом выполнить сближение было невозможно.
Цитата:
В этот момент космонавты поняли, что станция развернута к кораблю нерабочим стыковочным узлом. Нужно было совершить облет станции. Вручную. Маневр просчитывал Савиных, Земля помогала с координатами.
Из бортового журнала:
В. Джанибеков: «Расстояние 200 метров, включаем двигатели на разгон. Сближение идет с небольшой скоростью, в пределах 1,5 м/сек. Скорость вращения станции в пределах нормы, она практически застабилизировалась. Вот мы зависаем над ней, разворачиваемся... Ну вот, сейчас мы будем немножко мучиться потому, что по солнышку у нас не все хорошо... Вот изображение улучшилось. Кресты совмещены. Рассогласование корабля и станции в допуске... Нормально идет управление, гашу скорость... ждем касания...»
В. Савиных: «Есть касание. Есть мехзахват».
«Мы могли посмотреть друг на друга. Не радовались, потому что этому чувству в наших душах уже не было места. Напряжение, усталость, боязнь сделать что-то не так, когда уже ничего нельзя исправить — все смешалось. Мы молча сидели в своих креслах, а соленый пот стекал по разгоряченным лицам», — Виктор Савиных, «Записки с мертвой станции».
«А чего там сложного? Я умею это делать, это мое ремесло. Вот мне сложно уголь добывать: я когда в шахту спустился — однажды меня погрузили ребята в Луганской области — мне страшно там стало. Здесь герои настоящие работают, вкалывают! А я к этому всю жизнь шел, я об этом мечтал!» — Владимир Джанибеков.
Восьмое июня 1985 года вошло в историю пилотируемой космонавтики. Однако для экипажа экспедиции основная работа только начиналась."
Конец цитирования.
Дальнейшие вопросы стыковок продолжим рассматривать в следующей части.