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El 15 de julio se cumplió el 40 aniversario de la misión Soyuz Apollo, un vuelo histórico que a menudo se considera el final de la carrera espacial. Por primera vez, dos naves construidas en hemisferios opuestos se encontraron y atracaron en el espacio. Soyuz y Apollo ya eran la tercera generación de naves espaciales. En este momento, los equipos de diseño ya habían "tenido problemas" en los primeros experimentos, y las nuevas naves tenían que estar en el espacio durante mucho tiempo y llevar a cabo nuevas tareas complejas. Creo que será interesante ver a qué soluciones técnicas han llegado los equipos de diseño.

Introducción

Es curioso, pero en los planes iniciales, tanto los sindicatos como el Apolo se convertirían en aparatos de segunda generación. Pero en los Estados Unidos, rápidamente se dieron cuenta de que entre el último vuelo de Mercurio y el primer vuelo de Apolo, pasarían varios años, y para que esta vez no se desperdiciara, se lanzó el programa Gemini. Y la URSS respondió a Géminis con sus amaneceres .

Además, para ambos dispositivos, el objetivo principal era la luna. Estados Unidos no ahorró dinero para la carrera lunar, porque hasta 1966 la URSS tenía prioridad en todos los logros espaciales significativos. El primer satélite, las primeras estaciones lunares, el primer hombre en órbita y el primer hombre en el espacio exterior: todos estos logros fueron soviéticos. Los estadounidenses lucharon para "alcanzar y superar" a la Unión Soviética. Y en la URSS, la tarea de un programa lunar tripulado en el contexto de las victorias espaciales se vio ensombrecida por otras tareas urgentes, por ejemplo, era necesario alcanzar a los Estados Unidos en la cantidad de misiles balísticos. Los programas lunares tripulados son una gran conversación separada, pero aquí hablaremos sobre los dispositivos en configuración orbital, como en el que se encontraron en órbita el 17 de julio de 1975. Además, dado que la nave espacial Soyuz ha estado volando durante muchos años y ha sufrido muchas modificaciones, hablando de Soyuz,Tendremos en cuenta versiones cercanas al tiempo del vuelo Soyuz-Apollo.

Retirada

El vehículo de lanzamiento, que generalmente no se recuerda, pone la nave espacial en órbita y determina muchos de sus parámetros, el principal de los cuales será el peso máximo y el diámetro máximo posible.

En la URSS, para lanzar una nueva nave a la órbita de la Tierra, se decidió utilizar una nueva modificación del cohete familiar R-7. El vehículo de lanzamiento Voskhod reemplazó el motor de la tercera etapa por uno más potente, lo que aumentó la capacidad de carga de 6 a 7 toneladas. El barco no podía tener un diámetro de más de 3 metros, porque en los años 60, los sistemas de control analógico no podían estabilizar los carenados de calibre.

A la izquierda está el diagrama del cohete Soyuz, a la derecha está el lanzamiento de la nave espacial Soyuz-19 de la misión Soyuz Apollo.

En los Estados Unidos, el Saturn-I LV, especialmente diseñado para Apollo, se utilizó para vuelos orbitales. En la modificación -I, podría poner 18 toneladas en órbita, y en la modificación -IB, 21 toneladas. El diámetro de Saturno excedió los 6 metros, por lo que las restricciones en el tamaño de la nave espacial fueron mínimas.

A la izquierda está Saturn-IB en la sección, a la derecha está el lanzamiento de la nave espacial Apollo de la misión Soyuz-Apollo.

En tamaño y peso, el Soyuz es más ligero, más delgado y más pequeño que el Apollo. Soyuz pesaba 6.5-6.8 toneladas y tenía un diámetro máximo de 2.72 m. Apollo tenía una masa máxima de 28 toneladas (en la versión lunar, los tanques de combustible no estaban completamente llenos para misiones cercanas a la Tierra) y un diámetro máximo de 3, 9 m

Apariencia

Soyuz y Apollo implementaron un esquema estándar para dividir un barco en compartimentos. Ambas naves tenían un compartimento agregado de instrumentos (en los EE. UU. Se llama módulo de servicio), un vehículo de descenso (módulo de comando). El vehículo de descenso Soyuz resultó ser muy estrecho, por lo que se agregó un compartimento doméstico al barco, que también podría usarse como una cámara de bloqueo para acceder al espacio exterior. En la misión Soyuz Apollo, el barco estadounidense también tenía un tercer módulo, una cámara de bloqueo especial para el paso entre los barcos.

Según la tradición soviética, el Soyuz se lanzó completamente bajo la capucha. Esto hizo posible no preocuparse por la aerodinámica de la nave en el lanzamiento y colocar antenas frágiles, sensores, paneles solares y otros elementos en la superficie exterior. Además, el compartimento doméstico y el módulo de aterrizaje están cubiertos con una capa de aislamiento térmico espacial. El Apollo continuó la tradición estadounidense: el vehículo de lanzamiento estaba parcialmente cerrado, la parte de proa estaba cubierta por una tapa balística, que se construyó estructuralmente con el sistema de rescate, y el barco se cerró desde la parte trasera por el adaptador de carenado.

Soyuz 19 en vuelo, disparado desde el Apolo. Recubrimiento verde oscuro: aislamiento

Apollo, disparado desde la Soyuz. En el motor de marcha, parece que la pintura Soyuz de

una modificación posterior en secciones

"Apolo" en el contexto

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Los vehículos de descenso de Soyuz y Apollo son más parecidos que en generaciones anteriores de naves espaciales. En la URSS, los diseñadores abandonaron un vehículo de descenso esférico: al regresar de la luna, necesitaría un corredor de entrada muy estrecho (altitud máxima y mínima, que debe alcanzarse entre un aterrizaje exitoso), crearía una sobrecarga de más de 12 gy el área de aterrizaje se mediría en docenas si No cientos, kilómetros. El módulo de aterrizaje cónico creó una fuerza de elevación durante el frenado en la atmósfera y, al girar, cambió su dirección, controlando el vuelo. Al regresar de la órbita de la Tierra, la sobrecarga disminuyó de 9 a 3-5 g, y al regresar de la Luna, de 12 a 7-8 g. El descenso guiado expandió seriamente el corredor de entrada, aumentando la confiabilidad del aterrizaje y redujo muy seriamente el tamaño del área de aterrizaje,facilitando la búsqueda y evacuación de astronautas.

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El diámetro de 4 m, seleccionado para Apollo, hizo posible hacer un cono con un medio ángulo de 33 °. Tal vehículo de descenso tiene una calidad aerodinámica del orden de 0,45, y sus paredes laterales prácticamente no se calientan al frenar. Pero su inconveniente eran dos puntos de equilibrio estable: el Apolo tenía que ingresar a la atmósfera con el fondo orientado en la dirección del vuelo, porque si entraba a la atmósfera de lado, podría rodar hacia la posición de "nariz hacia adelante" y destruir a los astronautas. El diámetro de 2,7 m para Soyuz hizo que ese cono fuera irracional: se desperdiciaba demasiado espacio. Por lo tanto, se creó un vehículo de descenso tipo "faro" con un ángulo de media solución de solo 7 °. Utiliza eficazmente el espacio, tiene solo un punto de equilibrio estable, pero su calidad aerodinámica es menor, del orden de 0,3, y se requiere protección térmica para las paredes laterales.

Los materiales ya dominados se utilizaron como revestimiento protector térmico. En la URSS, se usaron resinas de fenol-formaldehído sobre una base de tela, y en los Estados Unidos, se usó una resina epoxi en una matriz de fibra de vidrio. El mecanismo de operación era el mismo: la protección térmica se quemó y colapsó, creando una capa adicional entre el barco y la atmósfera, y las partículas quemadas tomaron el control y se llevaron la energía térmica.

Material de protección térmica Apollo antes y después del vuelo.

Sistema de propulsión

Tanto el Apolo como los sindicatos tenían motores de marcha para corregir los motores de órbita y orientación para cambiar la posición de la nave en el espacio y realizar maniobras precisas en el muelle. En Soyuz, se instaló por primera vez un sistema de maniobra orbital para naves espaciales soviéticas. Por alguna razón, los diseñadores eligieron un diseño poco exitoso, cuando el motor principal funcionaba con un combustible (UDMH + AT) y los motores de amarre y orientación en el otro (peróxido de hidrógeno). En combinación con el hecho de que los tanques contenían 500 kg de combustible en el Soyuz y 18 toneladas en el Apollon, esto condujo a una diferencia de orden de magnitud en la velocidad característica: Apollo podría cambiar su velocidad en 2800 m / s, y el Soyuz »Solo a 215 m / s.Una gran reserva de la velocidad característica de incluso el Apolo no recargado lo convirtió en un candidato obvio para un papel activo en el acercamiento y el atraque.

Alimentación Soyuz-19, boquillas del motor claramente visibles

Motores de orientación Apollo de cerca

Sistema de aterrizaje

Los sistemas de aterrizaje desarrollaron los logros y tradiciones de los respectivos países. Estados Unidos continuó aterrizando barcos. Después de experimentar con los sistemas de aterrizaje Mercury y Gemini, se eligió una opción simple y confiable: el barco tenía dos frenos y tres paracaídas principales. Se reservaron los paracaídas principales y se proporcionó un aterrizaje seguro en caso de falla de uno de ellos. Tal falla ocurrió durante el aterrizaje del Apolo 15, y no pasó nada malo. La reserva de paracaídas permitió abandonar los paracaídas individuales de los astronautas de Mercurio y los asientos de eyección de Géminis.

Patrón de aterrizaje de Apolo

En la URSS, el barco se puso tradicionalmente en tierra. Ideológicamente, el sistema de aterrizaje desarrolla un aterrizaje en paracaídas de los "amaneceres". Después de restablecer las tapas del contenedor de paracaídas, el escape, el freno y los paracaídas principales se activan secuencialmente (en caso de falla del sistema, se instala un repuesto). El barco desciende en un paracaídas, a 5,8 km de altitud, se cae el escudo térmico y, a ~ 1 m, se activan los motores a reacción de aterrizaje suave (DMF). El sistema resultó ser interesante: el trabajo del DMF crea cuadros espectaculares, pero la comodidad del aterrizaje varía en un rango muy amplio. Si los astronautas tienen suerte, entonces un golpe al suelo es casi imperceptible. Si no, entonces la nave puede tocar el suelo con sensibilidad, y si no tiene suerte, también se volcará de lado.

Patrón de aterrizaje Funcionamiento

absolutamente normal del DMP

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Es curioso, pero, caminando de diferentes maneras, la URSS y los Estados Unidos llegaron al mismo sistema de salvación. En caso de accidente, un motor especial de combustible sólido, parado en la parte superior del vehículo de lanzamiento, arrancó el módulo de aterrizaje con astronautas y lo llevó a un lado. El aterrizaje se realizó por medios regulares del vehículo de descenso. Tal sistema de rescate resultó ser la mejor de todas las opciones utilizadas: es simple, confiable y garantiza el rescate de astronautas en todas las etapas del lanzamiento. En un accidente real, se usó solo una vez y salvó las vidas de Vladimir Titov y Gennady Strekalov, tomando el vehículo de descenso de un cohete que se quemaba en la plataforma de lanzamiento.

De izquierda a derecha, SAS Apollo, SAS Soyuz, varias versiones de SAS Soyuz

Sistema de termorregulación

En ambos barcos, se utilizó un sistema de termorregulación con refrigerante y radiadores. Los radiadores pintados de blanco para una mejor radiación de calor se colocaron en los módulos de servicio e incluso se veían igual:

Fondos VKD

Tanto el Apolo como los sindicatos se diseñaron teniendo en cuenta la posible necesidad de actividad extra-nave (caminatas espaciales). Las decisiones de diseño también eran tradicionales para los países: los Estados Unidos despresurizaron todo el módulo de comando y salieron a través de un techo solar estándar, mientras que la URSS usó el compartimiento del hogar como una cámara de bloqueo.

VKD "Apolo 9"

Sistema de atraque

Tanto Soyuz como Apollo usaron un dispositivo de acoplamiento tipo pin-cono. Como la nave maniobraba activamente cuando atracaba, se instalaron ambos pasadores en el Soyuz y el Apollo. Y para el programa Soyuz-Apollon, para no ofender a nadie, desarrollaron una unidad de acoplamiento andrógina universal. La androginia significaba que cualquiera de las dos naves podía atracar con tales nodos (y no solo emparejados, uno con un alfiler y el otro con un cono).

Mecanismo de atraque de Apolo. Por cierto, también se utilizó en el programa Soyuz-Apollon, con su ayuda el módulo de comando acoplado con una cámara de bloqueo

Diagrama del mecanismo de acoplamiento Soyuz , la primera versión

de Soyuz-19, vista frontal. La estación de acoplamiento es claramente visible.

Cabina y equipamiento

En términos de equipamiento, Apollo fue notablemente superior a Soyuz. En primer lugar, los diseñadores pudieron agregar una plataforma gyrostabilized completa al equipo Apollo, que almacenaba la posición y la velocidad de la nave con alta precisión. Además, el módulo de comando tenía una computadora potente y flexible para su tiempo, que, si fuera necesario, podría reprogramarse directamente en vuelo (y se conocen estos casos). Una característica interesante de Apollo fue también una estación de trabajo separada para la astronavegación. Se usaba solo en el espacio y se encontraba debajo de los pies de los astronautas.

Panel de control, vista desde el asiento izquierdo

Panel de control. A la izquierda están los controles de vuelo, en el centro están los motores de orientación, arriba están los indicadores de emergencia y debajo está la conexión. En el lado derecho hay indicadores de gestión de combustible, hidrógeno y oxígeno y energía.

Aunque el equipo del Soyuz era más simple, era el más avanzado para los barcos soviéticos. La computadora digital a bordo apareció por primera vez en el barco, y los sistemas del barco incluían equipos para el atraque automático. Por primera vez en el espacio, se utilizaron indicadores multifunción en un tubo de rayos catódicos.

El panel de control de la nave espacial Soyuz

Panorama del vehículo de descenso de la nave espacial Soyuz-35

Sistema de soporte vital

El sistema de soporte vital era tradicional para los países. En los Estados Unidos, se usó una atmósfera de oxígeno a presión reducida, en la URSS, se usó una mezcla de oxígeno y nitrógeno a presión atmosférica. Esta situación hizo imposible que los barcos atracaran directamente. Tuve que hacer un compartimento especial para cerraduras. Además, si era posible pasar de Apollo a Soyuz muy rápidamente, para el pasaje de regreso se necesitaron tres horas para sentarse en la esclusa de aire, respirando oxígeno puro para eliminar el nitrógeno de la sangre. Incluso el mono soviético se volvió inflamable en la atmósfera del Apolo, y fue necesario desarrollar un tejido especial en el que los cosmonautas soviéticos pudieran visitar el Apolo. Como lo ha demostrado la práctica, los inconvenientes de la atmósfera de oxígeno superaron sus méritos, ya en los transbordadores espaciales la atmósfera estaba cerca de la Tierra, y ahora nadie vuela en una atmósfera puramente de oxígeno.
Los detalles de la atmósfera significaban que al comienzo de los astronautas del Apolo tenían que estar en trajes espaciales. En Soyuz, volaron en chándales antes del desastre de Soyuz-11, después de lo cual, por seguridad, el inicio y el aterrizaje comenzaron a tener lugar solo en trajes espaciales.
Desde el punto de vista de la conveniencia, la cabina del Soyuz es pequeña y estrecha, pero esto se compensa con el compartimento del hogar.
Las comodidades del hogar en el Soyuz eran notablemente mejores: el Apollo tenía un inodoro muy incómodo .

Sistema de poder

Apollo utilizó un sistema muy conveniente para vuelos que duraron 2-3 semanas: celdas de combustible. El hidrógeno y el oxígeno, cuando se combinaban, generaban energía y el agua resultante era utilizada por la tripulación. En el "Soyuz" en diferentes versiones había diferentes fuentes de energía. Había opciones con celdas de combustible, y para el vuelo Soyuz-Apollo, se instalaron paneles solares en el barco.

Conclusión

Tanto los sindicatos como el Apolo resultaron ser barcos muy exitosos a su manera. El Apolo voló con éxito a la estación de Moon y Skylab. Y los sindicatos recibieron una vida extremadamente larga y exitosa, convirtiéndose en el principal barco para vuelos a estaciones orbitales, desde 2011 llevarán astronautas estadounidenses a la EEI y los llevarán al menos hasta 2018.

Pero se pagó un precio muy caro por este éxito. Tanto Soyuz como Apollo fueron los primeros barcos en los que murieron personas. Lo que es aún más triste si los diseñadores, ingenieros y trabajadores no tuvieran prisa y después de los primeros éxitos no hubieran dejado de tener miedo al espacio, entonces Komarov, Dobrovolsky, Volkov, Patsaev, Grissom, White y Cheffy estarían vivos .

Materiales adicionales

La trama del programa "Soyuz-Apollon" TV Roskosmos

Película de la NASA

PD> Un pequeño anuncio. Este sábado 25 de julio, en Ufa, se llevará a cabo mi conferencia "Los programas lunares y lunares". VK reunión .

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