Сорвавшаяся стыковка и первая сварка в космосе: полет «космической эскадры»
55 лет назад, в октябре 1969 года, с космодрома Байконур с интервалом в сутки стартовали «Союз-6», «Союз-7» и «Союз-8». На орбите одновременно оказались семь советских космонавтов. Три корабля, нареченные в печати «космической эскадрой», совершали групповой полет. Однако лишь много лет спустя любители космонавтики узнали, что основную задачу миссии — эффектную демонстрацию стыковки двух аппаратов в прямом эфире, отснятую с близкого расстояния третьим аппаратом — выполнить так и не удалось.
Задачи многоцелевого корабля
Первая в мире стыковка двух пилотируемых кораблей, осуществленная 16 января 1969 года, стала этапом программы создания многоцелевого космического аппарата «Союз» (7К-ОК), способного маневрировать на орбите, выполнять управляемый спуск в атмосфере, стыковаться с другим аналогичным аппаратом в беспилотном и пилотируемом вариантах. При стыковке «Союза-4» и «Союза-5» уже выполнялся переход космонавтов из одного корабля в другой через открытый космос.
В будущем намечались рекордные автономные полеты на длительность с одновременной отработкой навыков выполнения научных, технических, военно-прикладных и медицинских экспериментов. Разработчики считали, что для полной реализации поставленных задач надо научиться управлять кораблем, на котором предполагалось отработать динамические операции для следующих космических аппаратов, создаваемых по советской лунной программе Н-1 — Л-3.
10 февраля 1969 года помощник Главнокомандующего ВВС по космосу Николай Каманин и заместитель главного конструктора Центрального конструкторского бюро экспериментального машиностроения (ЦКБЭМ, так после смерти Сергея Королёва стало называться ОКБ-1) Яков Трегуб обсудили программу предстоящих запусков «Союзов» и согласовали состав группы космонавтов для подготовки к этим полетам. ЦКБЭМ предлагало выполнить на одном корабле в апреле — мае 1969 года одиночную суточную миссию с двумя космонавтами на борту, в августе — сентябре 1969 года состыковать два корабля с пятью космонавтами и пролетать трое суток в состыкованном состоянии, а до мая 1970 года запустить еще четыре корабля для решения различных задач.
На следующий день секретарь Центрального комитета КПСС Дмитрий Устинов, курировавший в руководстве страны вопросы космонавтики, рассмотрел план и вернул на доработку со словами «Жидковато, надо бы погуще...».
Новая старая идея
Озадаченные сподвижники Королёва вспомнили, что еще в 1961 году, сразу после космических суток Германа Титова Сергей Павлович предложил осуществить групповой полет трех «Востоков». В то время эту идею посчитали слишком смелой и преждевременной, и в августе 1962 года был выполнен групповой полет, но только двух «Востоков» — с Андрияном Николаевым и Павлом Поповичем.
Сейчас же на ура было воспринято предложение о запуске сразу трех «Союзов», со стыковкой двух кораблей и фото- и видеосъемкой орбитальной операции с подлетевшего к ним на близкое расстояние третьего корабля: ему предстояло приблизиться к состыкованным коллегам с использованием альтернативных методов ручного сближения — измеряя углы бортовым секстантом и получая дальность по радиоканалу с Земли. Считалось, что такие методы могут пригодиться в будущем на случай отказа основной автоматической радиотехнической системы поиска и сближения, а также для стыковки с «некооперируемыми объектами», например, терпящими бедствие кораблями.
Переход космонавтов через космос решили не повторять, а вместо этого выполнить в групповом полете технологические эксперименты и исследования. Предполагалось, что такая миссия со стыковкой способна произвести необходимый (как сейчас говорят, «медийный») эффект как дома, так и за рубежом.
В конце февраля к подготовке приступили вновь сформированные экипажи — три основных и один дублирующий: поскольку в Центре подготовки космонавтов (ЦПК) имелся только один тренажер корабля «Союз», тренироваться всем космонавтам одновременно возможности не было.
25 апреля 1969 года Госкомиссия утвердила окончательную программу тройного полета: корабли будут летать от четырех до пяти суток, причем после стыковки два первых останутся в сцепленном состоянии два-три дня. Наиболее важными из предстоящих экспериментов считалась фото- и киносъемка с расстояния 300–400 метров процессов ближнего сближения, причаливания, стыковки и расстыковки кораблей, исследование методов электросварки металлов с помощью установки «Вулкан» киевского Института электросварки, а также оптические наблюдения в интересах Минобороны.
На космодроме
Подготовка экипажей проходила не без осложнений и завершилась в середине сентября. Заседание Военно-промышленной комиссии при Совете министров СССР 18 сентября назначило период запуска кораблей и утвердило состав экипажей: на «Союзе-6», который стартует первым, полетят Георгий Шонин и Валерий Кубасов, на «Союзе-7» стартуют Анатолий Филипченко, Владислав Волков, Виктор Горбатко, на «Союзе-8» — Владимир Шаталов и Анатолий Елисеев. В качестве дублеров утвердили Андрияна Николаева, Виталия Севастьянова, Георгия Гречко и Петра Колодина.
22 сентября два «борта» Ту-124 доставили космонавтов и представителей ВВС и ЦПК на космодром. Сопровождающий группу Николай Каманин, опасаясь за здоровье подопечных (за пару недель до прибытия на стартовой площадке регистрировались случаи дизентерии), ограничил контакты космонавтов с сотрудниками полигона и распорядился не останавливать автобусы с космонавтами на многочисленных контрольно-пропускных пунктах космодрома.
На следующий день экипажи провели «примерку» готовых к полету кораблей. Последовавшее затем техническое совещание выявило многочисленные проблемы при подготовке аппаратов к запуску, однако, по словам генерала Каманина, «около 90% всех неполадок устранено, а остальные “допущены к полету” решениями главных конструкторов».
Быстро пролетели дни предстартовой подготовки. В ходе напряженных работ к пускам, которые должны были выполняться с двух стартовых площадок, готовились сразу три корабля, три ракеты и семь космонавтов.
Утром 8 октября на старт площадки №31 вывезли и начали устанавливать ракету с первым кораблем («Союз-6»). Единственной проблемой стала царапина на баке одного бокового блока первой ступени, образовавшаяся при ударе носителя от порывов ветра на стартовой площадке. Погода на космодроме ухудшилась, 10 октября прошел дождь, но традиционная встреча космонавтов и стартовиков перед ракетой началась, как и планировали. Все было готово. О важности предстоящей миссии говорит тот факт, что руководителю ЦКБЭМ Василию Мишину позвонил из Сочи Дмитрий Устинов, который «интересовался ходом дел по «Союзам».
Три старта
11 октября в 14:10 по московскому времени с 31-й площадки стартовал «Союз-6» — «наблюдатель» с Шониным и Кубасовым (позывной «Антей»). Выведение на орбиту прошло штатно, антенны и солнечные батареи раскрылись, однако не удалось наддуть баки двигателей причаливания и ориентации (ДПО). Первые попытки экипажа выполнить наддув с бортового пульта также не удались. Проблема грозила серьезно ограничить маневренность корабля, но, к счастью, на третьем витке наддув пошел. На пятом витке «Союз-6» выполнил коррекцию траектории.
Судя по сообщениям из Евпаторийского центра управления, по результатам первых шести витков кроме нештатного срабатывания клапана наддува на борту выявлен еще ряд замечаний, которым поначалу не придали серьезного значения.
Вечером того же дня после операций по приведению в порядок пускового устройства 31-й площадки на старт вывезли ракету с «Союзом-8».
12 октября в 13:44 по московскому времени с 1-й площадки ушел «пассивный» «Союз-7» с Филипченко, Волковым и Горбатко (позывной «Буран»). Выведение прошло успешно, параметры орбиты близки к заявленным, однако Мишин выразил обеспокоенность по поводу отклонения корабля «Союз-6» от запланированного апогея. Впервые число космонавтов, одновременно пребывающих на орбите, выросло до пяти человек.
В этот же день на 19-м витке своего полета «Антеи» выполнили эксперимент по оптическому наблюдению за наземными пусками ракет. По словам Мишина, «цель была зафиксирована всеми средствами, но при засветке от молнии [над полигоном шла гроза] была потеряна, при ее повторном поиске [космонавты] перерасходовали топливо в ДПО в три раза (6÷8 кг вместо ~ 2 кг) [по сравнению с запланированным на операцию]».
13 октября, несмотря на вновь неблагоприятную метеообстановку на космодроме, в 13:19 по московскому времени с 31-й площадки стартовал «активный» «Союз-8» с Шаталовым и Елисеевым (позывной «Гранит»). После успешного выведения на орбите оказалось сразу восемь советских космонавтов.
Первые попытки
14 октября все было готово к стыковке «Союза-7» и «Союза-8», за которой должно было последовать сближение «Союза-6» на расстояние не более 50 метров от состыкованных кораблей.
Все необходимые коррекции орбиты на дальнем этапе сближения прошли по плану. К концу этапа аппараты сошлись на километр друг от друга, но... автоматическая система сближения и причаливания «Игла» на борту «Союза-8» не смогла осуществить ближний радиозахват «Союза-7», необходимый для выполнения последнего этапа сближения и стыковки!
По воспоминаниям Николая Каманина и Бориса Чертока, космонавты видели корабли друг друга и были готовы начать ручное сближение, на что Шаталов запросил разрешение. В напряженной обстановке евпаторийского Центра управления Мишин спешно обсудил возникшую ситуацию с Чертоком и другими специалистами и дал добро на попытку при условии, что корабли будут находиться не далее полутора километров друг от друга.
Несмотря на первоначальный оптимизм, у руководства полета оставались сомнения — смогут ли космонавты без перерасхода топлива сблизиться с большего расстояния, не имея адекватных средств навигации? В противном случае под угрозу ставилось возвращение на Землю.
После двух неудачных попыток сближения Центр управления стал рассматривать альтернативы, поскольку к тому времени «трио» вышло из зоны связи с советскими наземными пунктами. Баллистики предложили серию высокоточных маневров коррекции орбиты по целеуказаниям с Земли, которые могли бы подвести аппараты на сотню-другую метров друг к другу так, чтобы Шаталов мог выполнить ручное сближение и стыковку.
Несмотря на предположения о том, что к утру 15 октября корабли разойдутся не далее чем на километр друг от друга, когда «трио» вновь появилось над советскими наземными станциями, выяснилось, что дальность между аппаратами составила 40 км. В результате пришлось выполнять дополнительные коррекции орбиты, чтобы возобновить сближение.
Споры и эксперименты
К 12:10 по московскому времени аппараты сблизились на 10 км, затем — до 4 км, потом «Союз-8» получил команду провести еще одну коррекцию орбиты, чтобы корабли оказались на расстоянии 250 м друг от друга.
По воспоминаниям Каманина, «Союз-8» и «Союз-7» приблизились на расстояние 1700 м, и экипажи начали сближаться вручную, причем двигательная установка «Союза-8» включалась четыре раза. Космонавты снова увидели корабли друг друга, однако вновь, не имея надежных данных о взаимном положении и скорости сближения, Шаталов не смог выполнить последний маневр; корабли остановились и стали постепенно расходиться. О напряженной ситуации на орбите свидетельствует сообщение медицинской группы Центра управления: частота сердечных сокращений космонавтов превысила 100 ударов в минуту.
К сожалению, «Земля» тратила слишком много времени на споры о дальнейших действиях, из-за чего во время коротких сеансов связи не успевала выдать инструкции экипажам. Космонавты сделали все от них зависящее, но выполнить стыковку, опираясь на зрение и интуицию, не смогли: оказалось, что недостаточно существующими средствами автономно мерить углы и дальность — необходимо было делать это оперативно, да еще и измерять взаимное положение кораблей и скорость сближения. Удивляет то, что к концу 15 октября «Союз-6», пилотируемый Шониным, приблизился к «Союзу-7» на расстояние 800 м, чем заслужил похвалы «Земли» за прекрасные навыки маневрирования...
ТАСС пришлось ограничиться сообщениями о том, что корабли совершили серию маневров по сближению друг с другом.
После неудачных попыток стыковки экипажи сосредоточились на индивидуальных программах полета. 16 октября, параллельно с подготовкой к посадке, космонавты «Союза-6» провели первую в мире попытку сварки в космосе: перешли из бытового отсека, где стояла автоматическая сварочная установка «Вулкан», в спускаемый аппарат и закрыли люк.
Позже в своей книге «Прикосновение космоса» Валерий Кубасов написал: «Управлять “Вулканом” можно было дистанционно. Мы с Георгием Шониным обосновались в спускаемом аппарате, сама установка осталась в бытовом отсеке, в котором на время эксперимента был создан космический вакуум... Пункт за пунктом выполнил “Вулкан”, повинуясь командам из спускаемого аппарата, всю программу сварки. Испробовали многие ее виды, набор разных материалов. Потом мы восстановили в отсеке нормальную атмосферу и приплыли туда из спускаемого аппарата. Чувствуем странный какой-то запах... Принюхиваясь, подплыли к столу со сварочными образцами. Что это? Стол чуть ли не пополам разрезан, как острым ножом, только края оплавлены! Пришлось вернуться в спускаемый аппарат. Благо, что дело шло к концу полета...»
Оказалось, что «Вулкан» едва не прожег корпус бытового отсека! Испуганные возможностью взрывной декомпрессии, которая могла возникнуть при разрушении ослабленной «сваркой» стенки, космонавты обдумывали, как вернуть образцы, полученные такой ценой: «Оставь их там, сгорят синим огнем в плотных слоях атмосферы! Ничего не поделаешь, надо спасать. Включив телекамеру, внимательно поглядели на стол... Решили для подстраховки снизить [в отсеке] давление: если обшивка выдержала больший перепад, то уж должна устоять при меньшем давлении». Кубасов вернул образцы и плотно задраил за собой люк.
Уже потом на Земле специалисты выяснили: под действием магнитного поля Земли изменилась фокусировка электронного луча, вместо сварки вышла резка…
Последние попытки и возвращение
К счастью, опасный эксперимент был последней задачей «Союза-6» перед посадкой, которая состоялась 16 октября в 12:53 по московскому времени в 180 км северо-западнее Караганды, примерно в 20 км от запланированной точки.
В течение нескольких часов после приземления «Союза-6» Центр управления предпринял еще две попытки сблизить «Союз-8» и «Союз-7» по командам с Земли. Однако дневниковые записи Мишина (косвенно подтвержденные Каманиным) указывают на то, что из-за ошибки экипажа «Союза-7» гироскопическая система наведения помешала включению двигательной установки, и корабль вышел из зоны действия наземных станций... Сближение вновь сорвалось.
Исчерпав все возможности стыковки, экипажи «Союза-7» и «Союза-8» начали подготовку к посадке. Первый приземлился (не без некоторых волнений, связанных с неправильной работой индикаторов включения автоматики посадки) 17 октября 1969 года в 12:25 по московскому времени в 155 км северо-западнее Караганды. Удивительно, но командиру корабля Анатолию Филипченко удавалось поддерживать надежную радиосвязь с Землей, которая обычно пропадает после разделения отсеков!
В тот же день, за сутки до своей посадки, «Союз-8» выполнил важный эксперимент по связи с Центром управления через плавучий измерительный пункт «Космонавт Владимир Комаров» и спутник-ретранслятор «Молния-1». Посадка корабля состоялась 18 октября 1969 года в 12:10 по московскому времени в 145 км северо-западнее Караганды.
Разбор полетов
Всего через сутки после завершения миссии все семь космонавтов встретились с членами Государственной комиссии... В центре внимания была неудавшаяся стыковка.
По словам командира «Союза-6» Георгия Шонина, он видел «Союз-7» на черном небе как звезду 1-й величины. Однако большинство проблем возникало на коротких дистанциях. Владислав Волков прокомментировал, что узость поля зрения перископа спускаемого аппарата (15 градусов) значительно усложняла обнаружение корабля в необъятном космосе. Более того, по его словам, ошибкой было разделение обязанностей между двумя членами экипажа, когда один наблюдает за сближением через перископ, а другой управляет движением корабля. Он также оптимистично заметил, что для успеха дальнего ручного сближения будущим космонавтам понадобится «только дальномер, много топлива и дневной свет». Алексей Елисеев подсчитал, что с дальномером ручную стыковку можно будет проводить с расстояния в три или даже четыре километра.
Параллельно шел поиск виновников отказа автоматики. Основную проблему установили еще 19 октября: для того чтобы передатчик и ответчик на кораблях, участвующих в сближении, могли связываться друг с другом, они должны работать на синхронизированной частоте, которая стабилизировалась специальным кварцевым резонатором. Кристаллы последнего надо держать при постоянной температуре в термостате. Было установлено, что отказ термостата и вывел «Иглу» из строя.
Тройной полет выявил необходимость шире взглянуть на философию проектирования космических кораблей, полагающуюся лишь на автоматизированные системы. Обстоятельства неудачной стыковки наглядно продемонстрировали, что набор относительно простых навигационных приборов, таких как дальномеры, может помочь пилотам космических кораблей выполнить сближение.
Мишин также поддержал Чертока, отметив в дневнике, что опыт дальнего сближения с помощью наземного управления открыл возможность решения этой задачи более простыми средствами.
Тем не менее, несмотря на срыв миссии, космонавты и основные участники проекта «Союз» были с восторгом отмечены в СМИ, которые объявили тройной полет полностью успешным, безо всяких намеков на запланированную изначально стыковку. Все члены экипажа получили высшие награды страны. На пресс-конференции неделю спустя официальные лица уже описывали достоинства электронно-лучевой сварки, нагрева и резки в условиях микрогравитации и космического вакуума. Это означало, что данные процессы можно использовать при ремонтно-монтажных работах в космосе. Об опасных последствиях эксперимента никто не упоминал.
