Взаимопомощь в космосе возможна: как «Союз» и «Аполлон» встретились на орбите
15 июля 1975 года стартом с космодрома Байконур ракеты-носителя «Союз» с кораблем «Союз-19» начался первый в истории освоения космоса международный пилотируемый экспериментальный полет «Аполлона» и «Союза» (программа ЭПАС). Через сутки корабли встретились на орбите, доказав тем самым возможность совместной работы на орбите космонавтов различных стан и кораблей различных систем. Этот полет положил основу для дальнейших совместных полетов по программам «Мир-Шаттл», «Мир-НАСА» и успешно продолжается в программе МКС.
От идеи к межгосударственному соглашению
Идея взаимопомощи советских космонавтов и американских астронавтов, терпящих бедствие на орбите, возникла еще в 1963 году, как только ослабло противостояние в Холодной войне. В США набирала темп очень рискованная программа высадки астронавтов на Луну. Начиналась и лунная программа в СССР. В NASA возникла идея взаимной подстраховки: США и СССР должны были держать на своих космодромах ракеты с космическими кораблями на случай необходимости оказания помощи другой стороне. Предложение о совмещении таким образом лунных пилотируемых программ направил президент США Джон Кеннеди главе советского государства Никите Хрущеву. Но не сложилось…
В 1970 году в результате отмены трех полетов на Луну и отказа от создания второй станции «Скайлэб» в США остались неиспользованными ракета и корабль. 31 июля того же года администратор НАСА Томас Пейн в письме президенту АН СССР Мстиславу Келдышу предложил обсудить возможность стыковки американских и советских пилотируемых систем. Проектант НАСА Кэтрин Джонсон предложила идею разработать андрогинный стыковочный узел, который мог бы переключаться из активного состояния в пассивное и обратно (в это время на «Союзах» и «Аполлонах» были стыковочные узлы типа «штырь-конус», но различных конструкций).
Для перехода астронавтов из кислородной атмосферы при давлении 260 мм. рт. ст., применяемой на американских кораблях и станциях, в азотно-кислородную при давлении 760 мм. рт. ст., применяемой на советской технике, американцы предложили использовать шлюзовой отсек. Рассматривались варианты стыковки корабля «Аполло» к станции ДОС «Салют» или стыковки «Союза» со «Скайлэбом».
В 1972 году выяснилось, что эти варианты реализовать невозможно по техническим причинам. Одна из которых — невозможность создания на ДОСе второго стыковочного узла в обозримом будущем (создан в 1977 году). Другая — невозможность выведения «Союза» на орбиту с наклонением, где летал «Скайлэб».
Самым простым для реализации оказался вариант, предложенный директором НАСА Дж. Лоу по стыковке кораблей «Аполло» и «Союза». 24 мая 1972 года в это решение было закреплено межправительственным соглашением, которое в Москве подписали председатель Совета Министров СССР Алексей Косыгин и президент США Ричард Никсон. Директорами программы ЭПАС назначены Константин Бушуев и Глинн Ланни.
Для реализации такого проекта необходимо было решить множество проблем. Под руководством председателя совета «Интеркосмос» Бориса Петрова и начальника Центра пилотируемых космических полетов НАСА Роберта Гилрута для решения этих проблем образовано пять рабочих групп.
Разработка стыковочного узла. Владимир Сыромятников / Д. Уэйд и Р. Уайт
Разработка совместимых систем сближения. Виктор Легостаев / Д. Читем и Г. Смит.
Радиосвязь между кораблями. Б. Никитин /т /Р. Дитц
Жизнеобеспечение. И. Лавров и Ю. Долгополов / Р. Смайли и У. Гай
Взаимодействие Центров управления полетом. А. Елисеев / П. Франк
Давление атмосферы в «Союзе» решили снизить с 760 мм до 530, а на «Аполлоне» слегка разбавить кислородную атмосферу азотом, что позволило сократить время на десатурацию при переходе из корабля в корабль с 2 часов до 25 минут.
Кроме того, В. Тимченко и П. Франк решали вопросы совместных экспериментов, а О. Сытин и К. Янг занялись баллистическими расчетами.
Дата и план полета определены
В июле 1972 г в Хьюстоне стороны утвердили основы полета. Первым стартует «Союз» с экипажем из двух человек. Через 7,5 часа стартует «Аполлон» с тремя астронавтами. На случай, если «Аполлон» не сможет стартовать вовремя и в резервные «окна» через 31 и 54,5 часа, СССР возвращает на Землю первый корабль, у которого заканчивается ресурс автономного полета, и запускает резервный корабль с дублирующим экипажем.
Основные маневры при первой стыковке выполняет «Аполлон», у которого существенно больше ресурс для межорбитального маневрирования. При этом «Союз» поддерживает заданную ориентацию и стабилизацию. Совместный полет — около 2 суток. Предусмотрены шесть переходов из корабля в корабль (по три в каждом направлении). Первыми сразу после стыковки принимают двух гостей космонавты на «Союзе». Во второй день еще три перехода.
Стороны решили отказаться от возвращения в свой корабль через открытый космос в случае нештатных ситуаций с герметичностью переходных люков или неисправности в системе по замены атмосферы в стыковочном модуле. В этом случае участники должны были возвращаться на Землю в том корабле, в котором оказались в момент аварии. Правда, при первом переходе в «Союзе» оказывалось четыре человека и посадка в этом случае была бы невозможна. Но пошли на такой риск.
На четвертые сутки, 19 июля, корабли расстыковываются и после эксперимента «Искусственное затмение» стыкуются повторно. При этом роль активного выполняет уже «Союз», а «Аполло» поддерживает ориентацию и стабилизацию. В тот же день корабли расходятся окончательно и завершают полеты по своим национальным программам.
9 октября 1972 г., почти за два года до полета, были утверждены точная дата и время начала реализации программы ЭПАС — 15 июля 1875 года с 15:20 до 15:30 по Москве должен был стартовать «Союз».
Тогда же принято решение принять для кораблей обеих стран советскую конструкцию андрогинно-периферийного стыковочного устройства, оказавшуюся более легкой и надежной, чем американская. Доработка кораблей «Союз» для проекта была закреплена за их создателем ЦКБЭМ (НПО «Энергия), а НАСА заключило контракт на создание шлюзового отсека и адаптацию корабля «Аполло» с компанией «Норд Америкен Роквелл» на $64 млн.
Формирование экипажей
В июне 1972 года были сформированы три экипажа «Аполлона»: основной — Томас Стаффорд, Джон Свайгерт и Дональд Слейтон; дублирующий — Алан Бин, Рональд Эванс и Джек Лаусма, экипаж поддержки — Кэрол Бобко, Роберты Криппен и Овермайер, а так же Ричард Трулли. Но вскоре выяснилось, что Свайгерт принимал участие в нелегальной отправке на Луну с экипажем «Аполло-15» маркированных конвертов с автографами астронавтов для последующей продажи, что в НАСА было категорически запрещено. Потому его отстранили от подготовки, заменив Венсом Брандом.
Советские экипажи для программы ЭПАС были сформированы в марте 1973 г. Первый экипаж: основной — Анатолий Филипченко и Николай Рукавишников, дублирующий — Владимир Джанибеков и Борис Андреев, резервный — Юрий Романенко и Александр Иванченков.
Но вскоре произошло событие, изменившее состав экипажей. 11 мая 1973 года станция ДОС-3 «Салют» сразу после выведения на орбиту из-за отказа системы управления выработала все топливо и стала неуправляемым «Космосом-557». Алексей Леонов и Валерий Кубасов, которые должны были через несколько дней лететь на эту станцию, оперативно переведены на программу ЭПАС и назначены первым экипажем, потеснив тем самым экипажи Филипченко, Джанибекова и Романенко.
Эти четыре экипажа и были объявлены 25 мая 1973 года. Впервые в истории советской космонавтики были названы и показаны не только основной, но все дублирующие и резервные экипажи. До этого летящий экипаж объявлялся только после удачного старта, а дублеры не объявлялись вообще.
Новый «Союз» и тестовые полеты
В ЦКБЭМ специально для полета по программе ЭПАС разработали новую модификацию корабля «Союз М» — 7К-ТМ (11Ф615А12). На нем были установлены солнечные батареи, андрогинно-периферийный агрегат стыковки (АПАС), система сброса и повышения давления, система связи с «Аполлоном». Внесены и другие изменения, позволившие увеличить длительность автономного полета увеличена с 2 до 6 суток.
Для отделки интерьеров корабля и для одежды экипажа использованы негорючие ткани и материалы. Полетный костюм каждого космонавта весил 12 кг и не горел даже при температуре 600 градусов.
Всего было изготовлено шесть кораблей этой «семидесятой» серии. Корабли оказались несколько тяжелее серийных «Союзов», поэтому для выведения их на орбиту впервые использовали более мощные ракеты «Союз У» (11А611У), до этого запускавшие только спутники военного назначения.
Первый корабль 7К-ТМ №71 был испытан в беспилотном варианте с 3 по 13 апреля 1974 года под названием «Космос-638». К нему было лишь одно замечание: спуск произошел по баллистической траектории. Полет второго корабля 7К-ТМ №72 прошел с 12 по 18 августа 1974 года идеально.
Для испытаний в реальном космическом полете Андрогинно-Периферийный Агрегат Стыковки (АПАС) установили на третий корабль 7К-ТМ (11Ф615А12 № 73). Стыковочный узел «Аполлона» имитировало специальное кольцо. Этот корабль, после старта получивший название «Союз-16», стартовал 2 декабря 1974 года с Анатолем Филипченко и Николаем Рукавишниковым на борту. Во время шестисуточного полета космонавты испытали новый корабль, АПАС, систему сброса давления, сформировали расчетную орбиту встречи на высоте 225 км, проверили систему управления движением и систему жизнеобеспечения, а также систему цветного телевидения, впервые установленную на «Союзе».
За сутки до посадки Анатолий и Николай испытали систему аварийной расстыковки: на АПАСе были подорваны пироболты, которые расфиксировали «заклинившие» замки, а пружинные толкатели отбросили от «Союза-16» кольцо, имитирующее АПАС «Аполлона». Программа испытаний была выполнена полностью.
В марте 1975 года чуть не произошел срыв программы по вине советской стороны. Уже на Байконуре во время проверки летного «Союза М» (7К-ТМ №75) была обнаружена негерметичность стыковочного узла. АПАС оперативно сняли с корабля и отправили в «Энергию». При его обследовании были выявлены трещины в металле. Пришлось проверять стыковочные узлы и на двух резервных кораблях № 74 и №76. Был ли АПАС на 75-м корабле заменен целиком или дефект был устранен — выяснить не удалось, но старт произошел точно в намеченный срок.
«Летим!»: охотничий нож и непослушный люк
15 июля 1975 года в 15:20:00 по московскому времени, как и было запланировано еще в 1972 году, с космодрома Байконур стартовала ракета-носитель «Союз У», которая вывела на орбиту космический корабль «Союз-19» (7К-ТМ № 75) с командиром Алексеем Леоновым и бортинженером Валерием Кубасовым на борту. Параметры орбиты были близки к расчетной, но не обошлось без осложнений: за несколько минут до старта вышла из строя телевизионная система, которая впервые в цвете должна было показать землянам первое посещение американскими астронавтами советского космического корабля. Хотели даже отложить пуск на резервный день, но министр Сергей Афанасьев принял решение: «Летим!».
Пока Леонов и Кубасов осваивались на орбите, специалисты на земле искали причину отказа. Выяснилось, что неисправен коммутатор, с помощью которого с Земли могли включать любую из пяти бортовых телекамер. Владимир Джанибеков и Олег Макаров на стенде в НПО «Энергия» вскрыли аналогичный коммутатор, по рекомендациям конструкторов поставили необходимые перемычки и он заработал. Соответствующие рекомендации отправили на «Союз-19». Несмотря на то, что по плану полета экипаж должен был отдыхать, космонавты занялись ремонтом. Много времени понадобилось Валерию Кубасову, чтобы вскрыть внутреннюю дюралевую обшивку. Ведь из инструментов были только ножницы, отвертка и пассатижи.
Наконец дюралевую панель удалось загнуть. Но быстро снять коммутатор тоже не получилось. Он оказался прикрученным четырьмя болтами, залитыми эпоксидкой. На четвертом болте пассатижи сломались. Ключ на 12 — бородок отломился. Леонов достал охотничий нож, который купил в магазине перед стартом за 5 рублей 50 коп. Вот он и выручил. Кубасов установил необходимые перемычки, замотал все лейкопластырем. Алексей Леонов его удерживал и помогал советами. В итоге 16 июля в 19:35 ЦУП получил цветное изображение с борта.
15 июля в 22:50 московского времени с мыса Канаверал стартовала РН «Сатурн», которая вывела на расчетную орбиту корабль «Аполлон» с командиром Томасом Стаффордом, пилотом командного модуля Венсом Брандом и пилотом стыковочного модуля Дональдом Слейтоном. Уже на орбите «Аполлон» отделился от второй ступени, развернулся на 180 градусов и пристыковался к стыковочному модулю, закрепленному на переходнике ступени. Затем вместе с ним отошел от ступени на безопасное расстояние.
Но тут на «Аполлоне» возникла серьезная проблема — заклинил механизм открытия люков между командным и стыковочным модулями, через который можно было попасть в «Союз». Возникла угроза срыва программы взаимных переходов, хотя на стыковку это никак не влияло. В центре управления Хьюстона на фотографиях обнаружили ошибку в процессе сборки механизма и разработали новую методику удаления стыковочного агрегата из проема люка. И астронавты не спали всю ночь, но справились с непослушным люком. Началось маневрирование. «Аполлон» осторожно подобрался к ожидавшему на орбите «Союзу-19».
Историческое рукопожатие и эксперименты
17 июля в 19:09:09 МВ произошло касание АПАСов «Аполлона» и «Солюза-19». Через 4 минуты корабли накрепко соединились. Около трех часов понадобилось на переход Стаффорда и Слейтона в стыковочный модуль, проверку герметичности люков и адаптации организмов к азотно-кислородной атмосфере «Союза». Наконец люк раскрылся и на земле увидели, как в «Союз» со словами «Здравствуйте, Алексей, Валерий! Как дела?» вплыл Стаффорд. «Рад тебя видеть», — ответил Леонов по-английски. И они пожали друг другу руку.
Стыковка состоялась, когда корабли пролетали над Москвой, а рукопожатие космонавтов произошло над Эльбой, что было очень символично в год 30-летия Великой Победы.
Трансляция этого исторического события шла через спутники на весь мир. Затем Леонов, Стаффорд, Кубасов и Слейтон, а также Бранд, оставшийся в «Аполлоне», выслушали приветствие генерального секретаря ЦК КПСС Леонида Брежнева и президента США Джеральда Форда. Позже, уже в записи, на борт передали приветствие генерального секретаря ООН Курта Вальдхайма. Пока Алексей и Том занимались символикой — соединяли половинки памятных медалей, подписывали совместные документы и обменивались сувенирами, Валерий и Дональд в стыковочном модуле провели эксперимент «Универсальная печь» по влиянию невесомости на кристаллизацию металлов и полупроводников.
Первый визит американцев в «Союз» завершился ужином. За столом в бытовом отсеке собрались Стаффорд, Слейтон, Кубасов и Леонов. Алексей вручил Тому, Дональду и Валерию тубы, на которых были этикетки «водка Московская», «водка Столичная» и «водка Русская», произнес: «По традиции, за встречу!» и протянул для символического чоканья свою тубу с надписью «Старка». Астронавты замерли в замешательстве, закивали на телекамеру, давая понять, что все увидят, а им нельзя… Леонов: «Я сейчас выключу, чтобы никто не видел». И выключил. А с Земли команда: «Включить!» Пришлось включить.
И тут выяснилось, что в тубах не водка, а борщ. В объектив фотоаппарата, которым Кубасов снимал астронавтов в «Союзе», попало разочарованное лицо Слейтона в момент, когда он произносил: «Слушай, зачем ты обманул? Лучше бы была водка!»
На следующий день, 18 июля, Леонов отправился в «Аполлон», а Кубасов принимал в «Союзе» Бранда. В тот же день Леонов вернулся в «Союз» вместе со Стаффордом, а Кубасов с Брандом перешли в «Аполлон» к Слейтону. Вечером все разошлись по своим кораблям. В этот день небожители не только гостили друг у друга, но и провели много экспериментов, среди которых «Рост микроорганизмов», «Зонообразующие грибки», «Микробный обмен» и другие.
После встречи на орбите
19 июля в 12:03:15 по Москве корабли расстыковались, но ненадолго. Сначала они провели эксперимент «Искусственное затмение», когда «Аполло», отойдя от «Союза», на 60 м заслонил собой Солнце, а Кубасов отснял солнечную корону, образовавшуюся вокруг его корпуса. Затем корабли вновь состыковались. Но в этот раз Слейтон удерживал стабилизацию «Аполлона», а Леонов в 12:34 успешно к нему пристыковал свой «Союз-19». Но не все прошло гладко. После стыковки на «Аполлоне», видимо, случайно на мгновение включились движки и он закачался относительно «Союза».
Тем не менее стыковочные узлы кораблей выдержали нерасчетные боковые нагрузки, и в 15:26 корабли успешно расстыковались, теперь уже окончательно. В течение следующих трех с половиной часов корабли летали в прямой видимости друг друга, выполняя эксперимент «Ультрафиолетовое поглощение».
Весь следующий день Леонов и Кубасов выполняли научные эксперименты. Всего экипаж «Союза» выполнил 32 эксперимента, из которых пять совместно с астронавтами.
21 июля 1975 г в 13:50:51 спускаемый аппарат «Союза-19» успешно приземлились в заданном районе в 54 км северо-восточнее Аркалыка. Астронавты на «Аполлон» летали еще трое суток, выполняя свою программу экспериментов и 25 июля в 00:18:24 командный модуль с астронавтами приводнился в 600 км западнее Гавайских островов.
При этом произошел серьезный инцидент. Во время спуска на парашютах через открывшийся клапан выравнивания давления в командный модуль попали пары тетраоксида азота от двигателей управления спуском. Стаффорд сразу после приводнения быстро отстегнулся от кресла и передал Бранду и Слейтону кислородные маски. Тем не менее экипаж получил отравление, к счастью, не тяжелое. Через несколько дней усилиями врачей здоровье астронавтов было восстановлено.
Так, в целом успешно, завершилась первая в мире стыковка космических кораблей разных систем, запущенных в разных полушариях и дружная совместная работа советских космонавтов и американских астронавтов. Центры управления СССР и США научились взаимодействовать в управлении полетами. Этот опыт через много лет позволил реализовать программы «Мир-Шаттл» и «Мир-НАСА» и уже 27 лет успешно управлять Международной космической станцией.
