Как устроен и работает космический корабль «Союз»
«Союз МС-26» успешно стартовал с космодрома Байконур и пристыковался к МКС. «Союз МС» — один из четырех существующих в мире пилотируемых космических кораблей, доставляющих людей на околоземную орбиту. С учетом всех модификаций «Союз» совершил 144 безаварийных пилотируемых полета на орбиту и обратно и на сегодня является самым востребованным и надежным пилотируемым космическим кораблем в мире. Как же устроен и работает российский корабль? Об этом — в нашем материале.
Ракета
Сегодня, как и 57 лет назад, «Союзы» запускаются носителем, построенном на базе знаменитой "семерки" Сергея Королева, стартующей с космодрома Байконур. Раньше корабли уходили с двух стартовых площадок — №1 и №31. Сейчас первая («Гагаринский старт») на ремонте.
С подмосковного предприятия-изготовителя — Ракетно-космической корпорации (РКК) «Энергия» корабль поступает в монтажно-испытательный корпус космических аппаратов (МИК КА), где его расконсервируют, проверяют и заправляют компонентами топлива и сжатыми газами. Там же корабль закрывается головным обтекателем — это его защитник от скоростного напора и нагрева при полёте в плотных слоях атмосферы.
После подготовки корабль переезжает в монтажно-испытательный корпус ракет-носителей (МИК РН). Сюда по железной дороге из самарского Ракетно-космической центра (РКЦ) «Прогресс» прибывают блоки ракеты-носителя «Союз-2.1а». В МИК РН на специальном стенде сначала собирается пакет из четырёх боковых и центрального блока этой трехступенчатой ракеты, а потом к центральному блоку пристыковывается третья ступень.
Затем на ракету устанавливается корабль с головным обтекателем и «башенкой» двигательной установки системы аварийного спасения (ДУ САС). Последняя, кстати, приводится в рабочее состояние всего лишь за 15 минут до старта. Все сборочные операции ведутся в горизонтальном положении.
Все блоки заправляются на старте жидким кислородом (окислитель) и керосином (горючее). Кроме того, в нижнюю часть «пакета» заливается жидкий азот для наддува баков и концентрированная перекись водорода для привода турбонасосных агрегатов. На старте заправленная ракета с кораблем весит свыше 310 тонн. Современные модификации носителя используют цифровую систему управления на основе бортового компьютера, которые пришли на смену аналоговым системам.
За трое суток до расчётного времени пуска подготовленная ракета с кораблем вывозится по железнодорожной колее из МИК РН на транспортно-установочном агрегате, который толкает локомотив. Комплекс общей длиной 51.3 метра и массой свыше 34 тонн начинает небыстрое движение к старту, путь к которому занимает несколько часов.
После прибытия на стартовый комплекс ракета переводится из горизонтального положения в вертикальное и устанавливается в стартовую систему, знаменитый «тюльпан» — четыре опорные фермы, в которых носитель подвешивается за оголовки боковых блоков.
Это единственная в мире ракета, которая на пусковом столе не стоит, а «висит». Таким способом ажурная конструкция разгружается от опасных сжимающих сил.
Затем к носителю пристыковываются две кабель-заправочных мачты. Через них бортовые системы связываются с «землей», осуществляются заправка блоков компонентами топлива и газами, подача электропитания и передача телеметрии. К ракете подводятся две колонны обслуживания — они обеспечивают доступ наземного персонала к важным системам и агрегатам носителя и корабля при предстартовой подготовке.
Заправка ракеты начинается примерно за пять часов до пуска. После того, как баки заправлены, на специальном автобусе на старт прибывает экипаж — как правило, трое космонавтов, одетых в аварийно-спасательные скафандры «Сокол-КВ2», защищающие людей от разгерметизации во время запуска и возвращения. За два часа до старта космонавты поднимаются на лифте к головному обтекателю, через боковой люк заходят внутрь бытового отсека корабля и, проскользнув через люк в спускаемый аппарат, занимает места в профилированных креслах.
В центральном сидит командир — обычно это космонавт «Роскосмоса», боковые кресла занимают бортинженеры — российские космонавты, зарубежные астронавты из числа стран-участников проекта МКС или коммерческие участники космического полета. Перед экипажем расположена панель приборов с индикаторами и органами управления. Из кресел в пристегнутом состоянии космонавтам не всегда можно дотянуться до них руками, поэтому командир вооружен «манипулятором» — ручкой-указкой, которой он нажимает нужную кнопку.
Также перед экипажем висит индикатор невесомости, обычно это какая-то мягкая игрушка. Переговоры внутри корабля перед стартом ведутся на русском языке.
Система спасения
ДУ САС работает на твёрдом топливе и обеспечивает спасение экипажа в критических ситуациях при старте и выведении, уводя от аварийной ракеты на расстояние более километра бытовой отсек и спускаемый аппарат в верхней части головного обтекателя. Полет уводимого блока стабилизируют четыре раскладных решётчатых стабилизатора на головном обтекателе.
В верхней точке полета из головного обтекателя «выпадает» спускаемый аппарат, приземляющийся под куполом парашюта. Спасение обеспечивается, начиная со старта и вплоть до отделения головного обтекателя в разреженной атмосфере. Далее спасение экипажа — дело штатных средств разделения корабля. ДУ САС использовалась по назначению всего два раза.
26 сентября 1983 года при пожаре и взрыве носителя на стартовом сооружении она спасла экипаж корабля типа «Союз-Т» — космонавтов Владимира Титова и Геннадия Стрекалова. 11 октября 2018 года система спасения вернула на Землю экипаж «Союза МС-10» — россиянина Алексея Овчинина и американца Тайлера Хейга — когда на 165-й секунде полета произошла авария второй ступени ракеты.
В последнем случае спасение обеспечили двигатели экстренного увода, оставшиеся на головном обтекателе после отстрела основного двигателя САС.
Корабль
«Союз МС» — одноразовый многоместный корабль, предназначенный для доставки экипажей на МКС. Разработка его прототипа началась шесть десятилетий назад для отработки технологий орбитальной стыковки и сборки космических комплексов, а также для облёта Луны. По сравнению с летавшими тогда «Востоками» и «Восходами» для решения этих задач корабль получил новые качества. Во-первых, в его экипаж могли входить от одного до трех космонавтов. Во-вторых, гораздо большую надежность и ресурс имели системы жизнеобеспечения, связи и электропитания. В-третьих, от нового аппарата требовалась способность маневрировать на орбите и стыковаться с другими объектами. В-четвертых, в проект изначально закладывалась возможность экипажу выходить в открытый космос.
Корабль строится по модульному принципу и компонуется из трех отсеков: орбитального (бытовой отсек), возвращаемого (спускаемый аппарат) и служебного (приборно-агрегатный отсек).
Первые два обитаемые, в последнем находится большинство служебных систем, необходимых для выполнения орбитального полета. Спускаемый аппарат обладает аэродинамическим качеством, что позволяет совершать управляемый спуск в атмосфере, резко увеличивает точность приземления и снижает перегрузки.
За прошедшие годы были последовательно созданы несколько всё более совершенных модификаций корабля. Постепенно совершенствуясь, корабль стал основой советской, а затем российской и международной пилотируемых программ. На основе пилотируемого «Союза» создана также целая серия автоматических грузовых транспортных кораблей «Прогресс». С 2011 по 2019 годы российские корабли оставались единственным средством доставки космонавтов и астронавтов на МКС. Лишь в 2020 году к ним присоединился американский Crew Dragon. «Союзы» по-прежнему необходимы для доставки международных экипажей и обслуживания станции, ведь неудачник Starliner - пилотируемый корабль производства корпорации Boeing - так толком и не смог пока войти в строй.
Путь на орбиту
За оставшееся до старта время ракета и корабль многократно проверяются — все системы должны работать идеально. За полчаса до старта начался перевод колонн обслуживания из вертикального положения в горизонтальное, через четверть часа пусковой расчёт эвакуируется со стартовой площадки. За 35 секунд до старта отходит первая кабель-заправочная мачта, а за 15 секунд — отсоединяется вторая. Запускаются двигатели первой и второй ступеней, сначала на промежуточную, а затем и главную ступень тяги.
Когда сила тяги превышает вес ракеты, начинается движение. Фиксируется время «контакта подъема». Зацепы поддерживающих ферм выходят из оголовков боковых блоков, «тюльпан» раскрывается под действием противовесов, освобождая набирающую ход ракету.
Через 20 секунд после старта, когда ракета выходит за пределы высотных сооружений космодрома и набирает достаточную скорость для эффективной работы аэродинамических рулей, начинается отработка программы тангажа — ракета «ложится на курс». Идет разгон и набор высоты. Через 114 секунд после старта сбрасывается основной двигатель системы аварийного спасения, еще через четыре секунды отделяются боковые блоки ракеты, образуя в небе великолепный «крест Королева», обычно видимый с земли.
Разгон продолжает двигатель центрального блока. Ускорение нарастает, и перегрузка к концу работы второй ступени достигает трёх-трёх с половиной единиц — еще довольно комфортное значение для экипажа. Через 154 секунды после старта отделяется головной обтекатель, и экипаж впервые может увидеть черноту космоса в иллюминатор спускаемого аппарата. Через 288 секунд после старта заканчивает работу центральный блок. Но ещё до того, как замолкнет его двигатель, включается двигатель третьей ступени. Это так называемая «горячая схема разделения» — верхняя ступень начинает работу, пока не выключился двигатель нижней ступени и перегрузка поджимает топливо в баках к заборникам.
После выхода на режим двигателя третьей ступени отделяется опустевший центральный блок, а следом за ним, разделившись на три створки, сбрасывается ставший уже ненужным хвостовой отсек, соединявший вторую и третью ступень. Через 530 секунд после старта двигатель третьей ступени заканчивает работу, и отделяется корабль, что происходит на опорной орбите высотой 200 х 240 км. Раскрываются антенны и панели солнечных батарей — от них системы корабля получают необходимую энергию в автономном полёте. Внутри «Союза» всплывает индикатор невесомости, и члены экипажа впервые чувствуют отсутствие веса. Начинается путь к станции.
Автономный полет и стыковка
Для того, чтобы доставить экипаж на МКС, корабль должен найти станцию в небе, сблизиться с ней и состыковаться. Поскольку МКС летает вокруг Земли на более высокой орбите (около 400 км), то к ней надо подобраться, в том числе изменив высоту и совместив плоскости орбиты корабля и станции.
Существует множество вариантов сближения двух космических аппаратов. В середине 1960-х, на пике освоения операций по стыковке, практиковались упрощенные очень короткие схемы — ракета-носитель запускалась на такую траекторию, чтобы по окончании выведения активный корабль-преследователь оказался в нужной плоскости орбиты и вблизи пассивного корабля-цели.
Здесь абсолютный рекорд по скорости принадлежит советским автоматическим спутникам «Космос-212» и «Космос-213», беспилотным аналогам «Союзов»: сближение и стыковка состоялись всего через 47 минут после того, как второй аппарат был запущен к первому.
Однако для реализации этой схемы требовалось подводить преследователь к цели с высочайшей точностью, на что системы управления тех лет — бортовые и наземные — годились далеко не всегда, а экипаж за короткое время иногда не успевал совершить всех ручных манипуляций, и стыковка срывалась.
Поэтому позднее использовались многовитковые варианты. При стыковке «Союза-2» и «Союза-3» применялись одно- и двухсуточные схемы сближения и стыковки. Увеличение времени между запуском и маневрированием на последних участках благотворно сказалось на надёжности стыковок: организм космонавтов успевал пройти период острой адаптации к невесомости .
В наши дни, когда цифровая техника обеспечивает высокое быстродействие и точность, возвращение к «быстрым» схемам стыковки вновь оказалось целесообразным. Во-первых, этот вариант очень полезен в будущем для выполнения межпланетных экспедиций, когда пилотируемому кораблю придется как можно скорее и точнее состыковаться с разгонным блоком, работающим на криогенных быстро выкипающих компонентах топлива. Во-вторых, в таком случае космонавтам не надо сутки или двое сидеть в тесном корабле, а адаптацию к невесомости лучше проходить в комфортных условиях орбитальной станции.
Сейчас «Союзы МС» используют двух- и четырехвитковые стыковочные схемы, тратя на встречу с МКС 3-6 часов.
«Короткие» схемы стали возможны с вводом в эксплуатацию ракеты-носителя «Союз-2», система управления которой позволяет выводить космические объекты на заданную орбиту с высочайшей точностью. Также важной особенностью реализации подобных схем сближения является предварительное формирование требуемой рабочей орбиты МКС и точное выполнение программы автономного наведения, заложенной в бортовой вычислительный комплекс транспортного корабля.
Итак, после выведения на орбиту перед экипажем «Союза МС», его системами и наземным комплексом управления стоит задача сблизиться со станцией и безопасно к ней пристыковаться. Для начала надо чтобы корабль оказался с ней в одной плоскости.
Это требование обеспечивается, в первую очередь правильным выбором времени старта — он должен состояться сразу же после прохождения МКС над Байконуром, а ракета-носитель должна стартовать с азимутом, обеспечивающим то же наклонение орбиты, что и у станции. Если упрощённо, то «плоскость стрельбы» ракеты должна совпадать с плоскостью орбиты МКС. Наклонение орбиты в данном случае составляет 51,7°.
Кроме того, кораблю надо выйти на такую же по высоте орбиту, как у станции. Для этого сначала выполняется манёвр подъёма апогея орбиты корабля до высоты орбиты станции — двигатели «Союза МС» выдают первый разгонный импульс. Теперь корабль движется не по околокруговой, а по уже заметно вытянутой орбите с перигеем 240 и апогеем 400 км. Через полвитка после этого — а это примерно 45 минут — «Союз МС» достигнет апогея. И вот в этой точке двигательная установка корабля второй раз включается на разгон, уже для «скругления» орбиты, то есть для подъёма перигея с 240 до 400 км. Описанное маневрирование в баллистике называется двухимпульсным перелетом по гомановской траектории.
После двух разгонов корабль находится почти на одной орбите с МКС! Всё? Нет, не всё. Со станцией надо аккуратно, а значит, достаточно медленно сблизиться. Поэтому орбита корабля не соответствует в точности орбите станции — нужна небольшая разница скоростей двух аппаратов, чтобы продолжить сближение. Это так называемая фазирующая орбита. Когда угловое расстояние между кораблём и станцией достигнет расчётного значения, двигатель корабля небольшими импульсами начнёт сближать его с МКС.
На этом этапе проявляются выгоды быстрых схем. Например, в двухвитковой схеме кораблю нужны всего четыре импульса для сближения со станцией. Основной манёвр перехода корабля на орбиту фазирования выполняется на первом витке без получения результатов измерений фактической траектории. На втором витке проводится двухимпульсная коррекция, позволяющая парировать ошибки выведения на орбиту. При этом экономится топливо. Например, на «Прогрессах», летящих к МКС по двухвитковой схеме экономится 20 кг топлива, а уже для четырёхвитковой схемы экономия будет меньше. Но любой резерв никогда не лишний — мало ли что может случиться на орбите.
Если по каким-то причинам не удалось выполнить первые два импульса, придётся переходить на двухсуточную схему сближения и стыковки.
Процесс сближения автоматизирован, аппаратура подводит корабль в ближнюю зону станции, где начинается собственно процесс стыковки, которая также штатно выполняется в автоматическом режиме. Но в случае сбоев автоматики стыковку можно произвести и в ручном режиме.
В финальной фазе корабль сближается с МКС со скоростью не более нескольких десятков сантиметров в секунду. Приблизившись к станции, он выполняет её облёт, чтобы выйти на линию стыковочного порта. В это время он выдаёт небольшие импульсы микродвигателями причаливания и ориентации. Затем наступает фаза удержания, когда корабль и станция застывают на безопасном расстоянии друг от друга — примерно 100 м. Автоматика по-прежнему ведёт корабль, на котором установлена стыковочная камера, нацеленная на «мишень» рядом со стыковочным портом на станции.
Российский стандарт стыковочных агрегатов — система стыковки и внутреннего перехода (ССВП). Стыковочный агрегат состоит из двух частей — активной (установлена на корабле) и пассивной (на станции). Американский сегмент МКС также имеет несколько стыковочных портов со внутренним переходом, но они несовместимы с российской системой.
На российском сегменте МКС стоят три пассивных порта ССВП-Г4000, расположенных на модулях «Звезда» (кормовой узел), «Рассвет» и «Поиск», и пять портов ССВП-М8000 на модуле «Причал». В передней части «Союза МС» находится активный штырь, который при стыковке входит в коническую ответную часть (воронку) пассивного агрегата станции. Стыковка производится при относительной скорости несколько сантиметров в секунду. Далее с помощью двигателей «Союза» оба аппарата стягиваются.
Пока контакт «мягкий», корабль и станция ещё могут чуть-чуть перемещаться относительно друг друга. Но затем штырь втягивается специальным электромеханизмом, плотно прижимая «Союз» к станции. Восемь крючков по краям стыковочного агрегата связывают корабль и станцию — это «жёсткий захват». Затем наступает черёд стыковки электрических и информационных интерфейсов корабля и станции. Во время полёта в составе МКС «Союз МС» будет пользоваться ресурсами станции.
Переходной тоннель между кораблём и станцией после стыковки заполняется воздухом, и давление в гермоотсеках «Союза МС» и МКС выравнивается для безопасного перехода космонавтов. На процедуру выравнивания и выполнения различных проверок, прежде всего — герметичности стыка — уходит час-два. Если всё нормально, люки стыковочных агрегатов открываются, и экипаж корабля может войти в станцию, где космонавтов встречают коллеги.
Работа на станции
Поскольку основная задача экипажа МКС — выполнение научных исследований и экспериментов в условиях микрогравитации, в том числе для изучения влияния космического полета на человеческий организм — средняя продолжительность одной экспедиции составляет полгода. Однако бывают как более короткие, так и более длительные миссии. Некоторые экспедиции могут продолжаться от трех до двенадцати месяцев в зависимости от задач и плана полетов.
Например, в марте 2016 года российский космонавт Михаил Корниенко и американский астронавт Скотт Келли вернулись на Землю, отработав в космосе 340 суток 8 часов 42 минуты. Этот эксперимент имитировал продолжительность полёта на Марс. После возвращения на Землю они вышли из спускаемого аппарата самостоятельно — на Красной планете их некому было бы встречать. Скотт Келли стал первым американцем, совершившим почти годовую миссию на орбите.
Однако рекорд по времени пребывания на МКС принадлежит Сергею Прокопьеву, Дмитрию Петелину и Франциско Рубио, которые провели в космосе 370 суток 21 час 22 минуты. Впереди них — только наши соотечественники Валерий Поляков и Сергей Авдеев, проработавшие на орбите, соответственно, 437 суток 17 часов 58 минут в 1994–1995 годах и 379 суток 14 часов 51 минуту в 1998–1999 годах во время экспедиций на станции «Мир».
Пока члены экипажа МКС выполняют эксперименты и поддерживают функционирование комплекса, транспортный корабль остаётся пристыкованным к станции, находясь в готовности к срочной эвакуации экипажа в случае нештатных ситуаций.
Расконсервация аппарата для подготовки к спуску занимает 2-3 часа и включает проверку систем, подготовку к возвращению и посадку экипажа.
Поскольку расчётный ресурс «Союза», даже в том случае, когда он пристыкован к МКС и потребляет ресурсы станции, ограничен, иногда замена корабля проходит раньше, чем смена экипажа. Кроме того, нельзя исключить нештатные ситуации. Так, например, 15 декабря 2022 года на «Союзе МС-22» случилась разгерметизация внешнего контура системы терморегулирования. По данным «Роскосмоса», источником утечки охлаждающей жидкости могло стать попадание микрометеорита в радиатор. Из соображений безопасности для спуска экипажа пострадавшего корабля на Землю к станции в беспилотном режиме стартовал «Союз МС-23». Он провел в составе комплекса рекордные 213 дня 6 часов 55 минуты и благополучно совершил посадку с Сергеем Прокопьевым, Дмитрием Петелиным и Франциско Рубио на борту.
В разные периоды работы в составе МКС могли находиться два «Союза» одновременно. Обычно так получалось, когда на станцию прибывали новые экипажи, а предыдущие еще не успели вернуться на Землю. Такие ситуации иногда возникают при ротации экипажей, чтобы обеспечить непрерывное присутствие людей на станции. Последний раз так было в октябре 2021 года. Необходимость в пребывании на МКС двух «Союзов» одновременно сейчас зависит от конкретных обстоятельств и планов, в частности, при проведении перекрестных полетов. Но в последние годы из-за наличия альтернативных транспортных средств, таких как корабли Crew Dragon компании SpaceX, вероятность подобного событие уменьшается, хотя и не равна нулю, о чем говорит последний случай с кораблем CST-100 Starliner корпорации Boeing.
Возвращение и спуск в атмосфере
Но вот миссия космонавтов на МКС окончена, и «Союз» возвращает экипаж экспедиции на Землю. По мнению ряда специалистов, это наиболее ответственный и опасный этап полёта. За неделю до возвращения космонавты начинают переносить в корабль результаты экспериментов и личные вещи. В день спуска экипаж прощается с коллегами, переходит в «Союз», облачается в аварийно-спасательные скафандры и занимает места в спускаемом аппарате. После этого закрываются люки стыковочного агрегата, проверяется герметичность стыков, и корабль отделяется. Толкатели плавно отводят «Союз» от МКС, на безопасном расстоянии включаются двигатели причаливания и ориентации. Начинается путь к Земле.
Отдалившись от станции, корабль переходит на более низкую орбиту, примерно через полвитка переворачивается «вперёд хвостом» и двигательная установка включается на торможение. Двигатель работает около четырёх с половиной минут, и корабль переходит на эллиптическую траекторию, которая в перигее пересекает поверхность Земли.
Примерно через полчаса после этого «Союз» разворачивается на 90° и разделяется на отсеки. Бытовой и приборно-агрегатный сгорят в атмосфере, а спускаемый — продолжит путь дальше; на высоте 100 км он пересечёт условную границу атмосферы. От угла входа зависит максимальная перегрузка: чем больше угол, тем она выше. У первых пилотируемых кораблей «Восток», Mercury и «Восход» спуск был неуправляемым баллистическим, и перегрузка достигала значений 8-10 единиц. Такую человек может выдержать в течение короткого времени. Все последующие корабли осуществляли управляемый спуск в атмосфере, используя «аэродинамическое качество»: благодаря особой конструкции теплозащитного экрана при выборе определённой центровки несимметричное обтекание аппарата набегающим потоком образует подъемную силу, направленную перпендикулярно вектору скорости.
У «Союза» спускаемый аппарат в форме сегментально-конической «фары», и соотношение скорости к подъемной силе достигает 0.25. Достаточно, чтобы, управляя подъемной силой, на порядок повысить точность приземления (с 300–400 км до 5–10 км) и вдвое снизить перегрузки при спуске (с 8–10 до 3–5 единиц), делая траекторию снижения более пологой, а посадку более комфортной.
Несмотря на то, что спуск с аэродинамическим «качеством» считается основным, «Союз» может реализовать снижением по разным режимам и траекториям. Всего таких режимов четыре: автоматический управляемый спуск, ручной управляемый, основной баллистический и резервный баллистический. В первых двух спускаемый аппарат коснется земли в расчетной точке, в последних опустится в значительном отдалении от первоначально планируемой — от десятков до нескольких сотен километров.
В случае возникновения сбоев в работе системы управления происходит «срыв в баллистический спуск»: чтобы не улететь куда не надо, спускаемый аппарат закручивают вокруг продольной оси, «обнуляя» среднюю подъемную силу. Корабль движется по траектории, мало отличающейся от таковой для первых «Востоков». И, да — в этом случае перегрузки растут до тех же самых восьми и более единиц.
Кроме увеличения точности посадки и снижения максимальных перегрузок управляемый спуск уменьшает нагрев корабля. Если у баллистических капсул максимальная температура в самом горячем месте лобового щита превышала 2500℃, то у аппарата с аэродинамическим качеством она градусов на пятьсот ниже.
Но, в любом случае, материал, из которого сделана конструкция (алюминиевый сплав) не сможет выдержать такого нагрева под нагрузкой. На корабль воздействует аэродинамическая сила, в разы превышающая его вес, а силовой набор изготовлен из алюминиевого сплава с максимальной рабочей температурой градусов 150 или чуть больше.
Чтобы защитить людей и конструкцию от сверхвысоких температур применяют различные ухищрения. На одноразовых аппаратах используется т.н. абляционная теплозащита. Как правило, это стекло- и органопластики, например текстолит (ткань, пропитанная фенольными смолами). При нагреве материал теплозащиты плавится и испаряется, постепенно разрушаясь и удаляясь воздушным потоком — это и есть процесс абляции. Вместе с улетучивающимся веществом уносится и тепло.
Температура в аблирующем слое не превышает температуру фазовых превращений, из-за чего толстый слой (несколько сантиметров) теплозащиты с малой теплопроводностью не успевает во время спуска прогреться на всю глубину вплоть до металлической конструкции. Наибольшая толщина аблирующего материала — на лобовом щите, который и держит основной удар (боковая поверхность нагревается меньше).
Из-за термохимических процессов в ударной волне, окружающей аппарат при спуске, возникает плазма — высокотемпературный ионизированный газ, препятствующий проникновению радиоволн. Несколько минут связи с экипажем корабля нет. И когда она появляется, специалисты облегчённо выдыхают — пройден второй опаснейший участок возвращения. Но впереди ещё посадка!
Когда за счет аэродинамического торможения в атмосфере скорость полета спускаемого аппарата снижается с 7500 м/с примерно до 240 м/с, срабатывает парашютная система. На «Союзах» она многокаскадная, и состоит из нескольких последовательно вводимых куполов: на высоте 10-11 км отстреливается крышка парашютного контейнера, из которого последовательно выходят два вытяжных, тормозной и основной парашюты.
Вытяжные предназначены для ввода в действие основной парашютной системы, тормозной — для стабилизации и снижения скорости движения спускаемого аппарата до значений, на которых можно без разрывов ввести в воздушный поток основной купол площадью 1000 кв. м. Если он не сработает, по ускоренной программе вводится в действие запасной парашют площадью 590 кв. м. Основной парашют снижает скорость падения спускаемого аппарата до 7-8 м/с.
На высоте 5,5 км открываются клапаны вентиляции спускаемого аппарата и отстреливаются защитный крышки иллюминаторов и лобовая теплозащита. Последнее делается с несколькими целями. Во-первых, снижается масса аппарата, а значит, и скорость спуска. Во-вторых, отстрел нагретого щита исключает передачу тепла на конструкцию спускаемого аппарата. И, наконец, открываются двигатели мягкой посадки — небольшие пороховики на днище.
Далее взводятся амортизаторы кресел. Они срабатывают вместе с двигателями мягкой посадки (последние включаются по сигналу гамма-лучевого высотомера в метре от земли), исключения травмирование экипажа, поскольку даже при скорости 8 м/с удар спускаемого аппарата о твердую поверхность может быть опасен для космонавтов. Всё — корабль на Земле. Далее космонавты отстреливают парашют, чтобы ветер не волочил спускаемый аппарат по грунту.
В зависимости от скорости ветра и микрорельефа местности корабль садится вертикально на днище или заваливается набок.
Еще на атмосферном участке спуска средства радиолокации за тысячи километров от точки посадки обнаруживают снижающийся корабль. Связь с экипажем устанавливается после раскрытия парашютов. Сотрудники поисково-спасательной экспедиции, прибывшей в расчётный и резервный точки накануне посадки, используя самолёты, вертолёты, машины-амфибии «Синяя птица» оказываются рядом со спускаемым аппаратом и помогают космонавтам эвакуироваться. Вот теперь полет корабля «Союз» завершен.
