كان طريقنا يمر عبر القمر ...
"... في العصور القديمة ، كان الناس يحدقون في السماء من أجل رؤية صور أبطالهم بين الأبراج. منذ ذلك الحين ، تغير الكثير: لقد أصبح أبطالنا بشر من لحم ودم. سيتبعهم الآخرون وسيجدون بالتأكيد طريقهم إلى المنزل. بحثهم لن يذهب سدى. لكن هؤلاء كانوا هم الأوائل ، وسيظلون الأوائل في قلوبنا. من الآن فصاعدًا ، سيتذكر كل من لم يعلق أعينه على كوكب الزهرة أن ركنًا صغيرًا من هذا العالم الغريب إلى الأبد ينتمي إلى البشرية.
- خطاب الرئيس ب. أوباما ، المكرس للذكرى الأربعين لإرسال بعثة مأهولة إلى كوكب الزهرة ،
م.كانافيرال ، 31 أكتوبر 2013
في هذه المرحلة ، لا يسع المرء إلا أن يتجاهل ويعترف بصدق أنه لم تكن هناك أي رحلة مأهولة إلى كوكب الزهرة. و "خطاب الرئيس أوباما" نفسه هو مجرد مقتطف من خطاب ر. نيكسون المعد في حالة وفاة رواد فضاء أرسلوا لغزو القمر (1969). ومع ذلك ، فإن التدريج الخرقاء له مبرر محدد للغاية. هكذا رأت ناسا خططًا أخرى لاستكشاف الفضاء في الستينيات:
- 1973 ، 31 أكتوبر - إطلاق مركبة الإطلاق Saturn-V بمهمة مأهولة إلى كوكب الزهرة ؛
- 1974 ، 3 مارس - مرور السفينة بالقرب من نجمة الصباح ؛
- 1974 ، 1 ديسمبر - عودة وحدة الهبوط مع الطاقم إلى الأرض.
الآن يبدو الأمر وكأنه خيال علمي ، ولكن بعد ذلك ، قبل نصف قرن ، كان العلماء والمهندسون مملوءين بأكثر الخطط والتوقعات جرأة. كان لديهم في أيديهم أقوى التقنيات وأكثرها تقدمًا لغزو الفضاء ، والتي تم إنشاؤها كجزء من برنامج أبولو القمري والبعثات الآلية لدراسة النظام الشمسي.
مركبة الإطلاق Saturn-V هي أقوى مركبة إطلاق صنعها الإنسان على الإطلاق ، والتي تجاوز وزن إطلاقها 2900 طن. وقد تصل كتلة الحمولة التي يتم إطلاقها في مدار أرضي منخفض إلى 141 طنًا!
قدر ارتفاع الصاروخ. 110 متر - من مبنى مكون من 35 طابقا!
مركبة فضائية أبولو ثقيلة ذات 3 مقاعد (وزن مقصورة القيادة - 5500 ... 5800 كجم ؛ وزن وحدة الخدمة - ما يصل إلى 25 طنًا ، منها 17 طنًا وقودًا). كانت هذه السفينة هي التي كان من المفترض استخدامها لتجاوز مدار الأرض المنخفض والطيران إلى أقرب جرم سماوي - القمر.
المرحلة العليا S-IVB (المرحلة الثالثة من مركبة الإطلاق Saturn-V) بمحرك متعدد المفاتيح يستخدم لإطلاق مركبة الفضاء أبولو إلى مدار مرجعي حول الأرض ، ثم إلى مسار رحلة إلى القمر. احتوت المرحلة العليا التي يبلغ وزنها 119,9 طنًا على 83 طنًا من الأكسجين السائل و 229 لتر (000 طنًا) من الهيدروجين السائل - 16 ثانية من النار الصلبة. اقتحام - مليون نيوتن!
أنظمة اتصالات الفضاء العميق التي توفر استقبال ونقل موثوقين للبيانات من المركبات الفضائية على مسافات تصل إلى مئات الملايين من الكيلومترات. يعد تطوير تقنية الالتحام في الفضاء هو المفتاح لإنشاء محطات مدارية وتجميع المركبات الفضائية المأهولة الثقيلة للرحلات إلى الكواكب الداخلية والخارجية للنظام الشمسي. إن ظهور تقنيات جديدة في الإلكترونيات الدقيقة ، وعلوم المواد ، والكيمياء ، والطب ، والروبوتات ، والأجهزة ، وغيرها من المجالات ذات الصلة ، كان يعني حدوث اختراق لا مفر منه في استكشاف الفضاء.
كان هبوط رجل على سطح القمر قاب قوسين أو أدنى ، ولكن لماذا لا تستخدم التكنولوجيا المتاحة للقيام ببعثات أكثر جرأة؟ على سبيل المثال - رحلة طيران مأهولة لكوكب الزهرة!
إذا نجحنا ، سنكون محظوظين بما يكفي لرؤية هذا العالم الغامض البعيد بالقرب من نجمة الصباح لأول مرة في عصر وجود حضارتنا بالكامل. قم بالمرور 4000 كم فوق الغطاء السحابي لكوكب الزهرة وتذوب في ضوء الشمس الساطع على الجانب الآخر من الكوكب.
مجموعة من المركبات الفضائية "أبولو" - S-IVB بالقرب من كوكب الزهرة
بالفعل في طريق العودة ، سيتعرف رواد الفضاء على عطارد - سيرون الكوكب من مسافة 0,3 وحدة فلكية: أقرب مرتين من المراقبين من الأرض.
1 سنة وشهر 1 في الفضاء الخارجي. رحلة نصف مليار كيلومتر.
تنفيذ أول قصص تم التخطيط للبعثة بين الكواكب باستخدام التقنيات الموجودة حصريًا وعينات من الصواريخ وتكنولوجيا الفضاء التي تم إنشاؤها في إطار برنامج أبولو. بالطبع ، تتطلب مثل هذه المهمة المعقدة والطويلة عددًا من الحلول غير القياسية عند اختيار تخطيط السفينة.
على سبيل المثال ، يجب تهوية مرحلة S-IVB ، بعد احتراق الوقود ، ثم استخدامها كمقصورة صالحة للسكن (ورشة رطبة). بدت فكرة تحويل خزانات الوقود إلى أماكن معيشة لرواد الفضاء جذابة للغاية ، لا سيما بالنظر إلى أن "الوقود" يعني الهيدروجين والأكسجين ومزيجهم "السام" من H2O.
كان من المفترض أن يتم استبدال المحرك المساند للمركبة الفضائية أبولو بمحركين صاروخيين من مرحلة الهبوط للوحدة القمرية. مع نفس التوجه ، قدم هذا ميزتين مهمتين. أولاً ، زاد تكرار المحركات من موثوقية النظام بأكمله. ثانيًا ، جعلت الفوهات الأقصر من السهل إنشاء نفق محول يستخدمه رواد الفضاء لاحقًا للانتقال بين وحدة قيادة أبولو وأماكن المعيشة داخل S-IVB.
يرتبط الاختلاف الثالث المهم بين "سفينة الزهرة" وحزمة S-IVB-Apollo المعتادة بـ "نافذة" صغيرة لإلغاء الإطلاق وإعادة وحدة القيادة والخدمة إلى الأرض. في حالة حدوث عطل في المرحلة العليا ، كان لدى طاقم المركبة الفضائية بضع دقائق لتشغيل محرك الكبح (المحرك الصاروخي الرئيسي لمركبة أبولو الفضائية) والاستلقاء في مسار العودة.
تخطيطات المركبة الفضائية "أبولو" بالتزامن مع المرحلة العليا S-IVB. على اليسار توجد مرحلة الإقلاع الأساسي مع "الوحدة القمرية" المعبأة. على اليمين - منظر "لسفينة فينوس" في مراحل مختلفة من الرحلة
نتيجة لذلك ، حتى قبل بدء التسارع إلى كوكب الزهرة ، كان لا بد من فصل النظام وإعادة الالتحام: تم فصل أبولو عن S-IVB ، و "سقط" فوق رأسه ، ثم رُسِم مع الجزء العلوي المرحلة بالفعل من جانب وحدة القيادة. في الوقت نفسه ، تم توجيه محرك الدفع أبولو للخارج في اتجاه الرحلة. كانت السمة غير السارة لمثل هذا المخطط هي التأثير غير القياسي للحمل الزائد على جسم رواد الفضاء. عندما تم تشغيل محرك المرحلة العليا S-IVB ، طار رواد الفضاء حرفياً "بعيون على جباههم" - حمل زائد ، بدلاً من الضغط ، على العكس من ذلك ، "سحبهم" من مقاعدهم.
إدراكًا لمدى صعوبة وخطورة هذه الرحلة الاستكشافية ، تم اقتراح التحضير لرحلة إلى كوكب الزهرة على عدة مراحل:
- رحلة تجريبية حول الأرض لمركبة أبولو الفضائية ذات الوزن والحجم الراسية S-IVB ؛
- رحلة مأهولة لمدة عام واحد لوصلة أبولو - S-IVB في مدار ثابت بالنسبة للأرض (على ارتفاع 35 كم فوق سطح الأرض).
وعندها فقط - ابدأ في كوكب الزهرة.
المحطة المدارية "سكايلاب"
مر الوقت ، وتزايد عدد المشكلات الفنية ، وكذلك الوقت اللازم لحلها. دمر "البرنامج القمري" ميزانية وكالة ناسا. ست عمليات إنزال على سطح أقرب جرم سماوي: تم تحقيق الأولوية - لم يستطع الاقتصاد الأمريكي سحب المزيد. وصلت النشوة الكونية في الستينيات إلى نهايتها المنطقية. خفض الكونجرس بشكل متزايد الميزانية المخصصة لدراسة إدارة الفضاء الوطنية ، ولم يرغب أحد حتى في سماع أي رحلات مأهولة ضخمة إلى كوكب الزهرة والمريخ: قامت المحطات الآلية بين الكواكب بعمل ممتاز في استكشاف الفضاء.
نتيجة لذلك ، في عام 1973 ، بدلاً من وصلة Apollo-S-IVB ، تم إطلاق محطة Skylab في مدار أرضي منخفض. تصميم رائع سبق عصره بسنوات عديدة - يكفي أن نقول إن كتلته (77 طنًا) وحجم المقصورات الصالحة للسكن (352 مترًا مكعبًا) كان أعلى بأربع مرات من نظرائه - المحطات المدارية السوفيتية في سلسلة ساليوت / ألماظ.
السر الرئيسي لـ "Sky Lab" (SkyLab): تم إنشاؤه على أساس المرحلة الثالثة من S-IVB لمركبة الإطلاق Saturn-V. ومع ذلك ، على عكس سفينة Venus ، لم يتم استخدام أحشاء Skylab أبدًا كخزان وقود. تم إطلاق Skylab على الفور إلى المدار بمجموعة كاملة من المعدات العلمية وأنظمة دعم الحياة. على متن الطائرة كان هناك إمداد 2000 رطل من الطعام و 6000 رطل من الماء. تم إعداد الطاولة ، حان الوقت لاستقبال الضيوف!
وبعد ذلك بدأ ... واجه الأمريكيون مثل هذا التدفق من المشاكل التقنية التي تحول تشغيل المحطة إلى شبه مستحيل. فشل نظام الإمداد بالطاقة ، واضطرب التوازن الحراري: ارتفعت درجة الحرارة داخل المحطة إلى +50 درجة مئوية. لتصحيح الوضع ، تم إرسال رحلة استكشافية من ثلاثة رواد فضاء على وجه السرعة إلى Skylab. خلال الـ 28 يومًا التي قضوها على متن محطة الطوارئ ، اكتشفوا لوحة بطارية شمسية محشورة ، وقاموا بتركيب "شاشة" واقية من الحرارة على السطح الخارجي ، ثم باستخدام محركات Apollo ، قاموا بتوجيه Skylab بطريقة تضيء سطح الهيكل من قبل الشمس كان الحد الأدنى من المساحة.
"سكايلاب". يمكن رؤية الواقي الحراري المثبت على المشابك بوضوح
تم تشغيل المحطة بطريقة ما ، وبدأ المرصد الموجود على متن مجموعة الأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية في العمل. بمساعدة معدات Skylb ، تم اكتشاف "ثقوب" في الهالة الشمسية ، وأجريت عشرات التجارب البيولوجية والتقنية والفيزياء الفلكية. بالإضافة إلى "فريق الإصلاح والترميم" ، تمت زيارة المحطة من قبل بعثتين أخريين - استغرقتا 59 و 84 يومًا. في وقت لاحق ، تم إيقاف المحطة المتقلبة.
في يوليو 1979 ، بعد 5 سنوات من آخر زيارة بشرية ، دخلت Skylab الطبقات الكثيفة من الغلاف الجوي وانهارت فوق المحيط الهندي. سقط جزء من الحطام على أراضي أستراليا. وهكذا انتهت قصة آخر ممثل لعصر ساتيرن الخامس.
TMK السوفياتي
من الغريب أن مشروعًا مشابهًا كان قيد العمل في بلدنا: منذ بداية الستينيات ، كان لدى OKB-1960 مجموعتي عمل بقيادة G.Yu. ماكسيموف وك. Feoktistov ، طور مشروعًا لمركبة فضائية ثقيلة بين الكواكب (TMK) لإرسال بعثة مأهولة إلى كوكب الزهرة والمريخ (دراسة الأجرام السماوية من مسار الطيران دون الهبوط على سطحها). على عكس يانكيز ، الذين سعوا في البداية إلى توحيد أنظمة برنامج أبولو التطبيقي تمامًا ، كان الاتحاد السوفيتي يطور سفينة جديدة تمامًا بتصميم معقد ، ومحطة للطاقة النووية ومحركات الدفع الكهربائي (البلازما). كانت الكتلة المقدرة لمرحلة إقلاع المركبة الفضائية في مدار الأرض 1 طنًا. الشيء الوحيد الذي ربط مشروع TMK بـ "البرنامج القمري" المحلي كان مركبة الإطلاق فائقة الثقل N-75. عنصر أساسي في جميع البرامج التي يعتمد عليها نجاحنا الإضافي في الفضاء.
كان من المقرر إطلاق TMK-1 إلى المريخ في 8 يوليو 1971 - خلال أيام المواجهة الكبرى ، عندما اقترب الكوكب الأحمر من الحد الأدنى للمسافة من الأرض. كان من المقرر عودة البعثة في 10 يوليو 1974.
كلا النوعين من الصاروخ السوفيتي TMK كان لهما خوارزمية معقدة للانطلاق في المدار - نسخة "أخف" من السفينة ، اقترحتها مجموعة عمل ماكسيموف ، قدمت لإطلاق وحدة TMK غير المأهولة في مدار أرضي منخفض ، متبوعة بالهبوط فيها. تم تسليم طاقم من ثلاثة رواد فضاء إلى الفضاء على "اتحاد" بسيط وموثوق. قدمت نسخة Feokistov مخططًا أكثر تعقيدًا مع العديد من عمليات إطلاق N-1 ، متبوعًا بتجميع السفينة في الفضاء.
في عملية العمل على TMK ، تم إجراء مجموعة هائلة من الدراسات لإنشاء أنظمة دعم الحياة ذات الدورة المغلقة وتجديد الأكسجين ، ونوقشت قضايا الحماية من الإشعاع للطاقم من التوهجات الشمسية والإشعاع المجري. تم إيلاء الكثير من الاهتمام للمشاكل النفسية الناتجة عن إقامة الشخص في مكان مغلق. مركبة إطلاق ثقيلة للغاية ، واستخدام محطات الطاقة النووية في الفضاء ، وأحدث محركات البلازما (في ذلك الوقت) ، والاتصالات بين الكواكب ، وخوارزميات الالتحام وفك الإرساء لأجزاء متعددة الأطنان من السفينة في مدار قريب من الأرض - ظهر TMK من قبل صانعيها في شكل نظام تقني معقد للغاية ، غير قابل للتحقيق عمليًا بمساعدة التكنولوجيا في الستينيات.
تم تجميد مشروع مفهوم سفينة ثقيلة بين الكواكب بعد سلسلة من عمليات الإطلاق غير الناجحة للسفينة "القمرية" N-1. في المستقبل ، تقرر التخلي عن تطوير TMK لصالح المحطات المدارية وغيرها من المشاريع الأكثر واقعية.
وكانت السعادة قريبة جدا ...
على الرغم من توفر جميع التقنيات اللازمة وجميع البساطة الظاهرة للرحلات الجوية إلى أقرب الأجرام السماوية ، إلا أن التحليق المأهول للزهرة والمريخ كان خارجًا عن قوة الفاتحين المجيدين في الفضاء خلال الستينيات.
من الناحية النظرية ، كان كل شيء جيدًا نسبيًا: يمكن لعلمنا وصناعتنا إعادة إنشاء أي عنصر تقريبًا في سفينة ثقيلة بين الكواكب وحتى إطلاقها بشكل منفصل في الفضاء. ومع ذلك ، من الناحية العملية ، واجه المتخصصون السوفييت في صناعة الصواريخ والفضاء ، مثل نظرائهم الأمريكيين ، عددًا هائلاً من المشكلات غير القابلة للحل لدرجة أن مشروع TMK دُفن "تحت العنوان" لسنوات عديدة.
كانت القضية الرئيسية في إنشاء السفن بين الكواكب ، كما هو الحال الآن ، هي موثوقية مثل هذا النظام. و هذه كانت المشكلة...
حتى اليوم ، مع المستوى الحالي لتطوير الإلكترونيات الدقيقة ، والمحركات النفاثة الكهربائية ، وغيرها من التقنيات العالية ، فإن إرسال بعثة مأهولة إلى الكوكب الأحمر يبدو على الأقل مهمة محفوفة بالمخاطر وصعبة ، والأهم من ذلك ، مكلفة للغاية لمثل هذا المشروع أن يكون نفذت في الواقع. حتى مع التخلي عن محاولة الهبوط على سطح الكوكب الأحمر ، فإن الإقامة طويلة الأمد لشخص في المقصورات الضيقة لمركبة فضائية ، إلى جانب الحاجة إلى إحياء مركبات الإطلاق فائقة الثقل ، تجبر المتخصصين المعاصرين على الرسم. استنتاج لا لبس فيه: في المستوى الحالي للتكنولوجيا ، من المستحيل عمليا إرسال بعثات مأهولة إلى أقرب كواكب من "المجموعة الأرضية".
مسافه: بعد! الأمر كله يتعلق بالمسافات الهائلة والوقت الذي يقضيه في التغلب عليها.
سيحدث الاختراق الحقيقي فقط عندما يتم اختراع محركات ذات قوة دفع عالية ولا تقل قوة دافعة محددة ، مما يضمن تسريع السفينة إلى سرعة مئات الكيلومترات / ثانية في فترة زمنية قصيرة. ستزيل سرعة الطيران العالية تلقائيًا جميع المشكلات المتعلقة بأنظمة دعم الحياة المعقدة والإقامة طويلة المدى للرحلة الاستكشافية في الفضاء.
وحدة القيادة والخدمة لمركبة الفضاء أبولو
معلومات