100 рассказов о стыковке. Часть 1

Форма капсулы, в виде усеченного конуса, выбранная далеко не случайно, тоже хорошо соответствовала этому названию. Ее замыслил тот самый Макс Фаже, который стал главным проектантом всех американских космических кораблей, включая «Спейс Шаттл». Работая в Лэнгли и экспериментируя по специальной программе НАКА с небольшими полезными нагрузками, которые запускались вертикально при помощи одноступенчатой ракеты, он обосновал оптимальную форму, которая стала классической для объектов, возвращаемых в атмосферу со сверхзвуковой скоростью. Капсула «Меркурий», выполненная в виде усеченного конуса, идеально подходила как для полета на ракете при запуске в космос, так и для входа в атмосферу и приземления при возвращении с орбиты. Ее обтекаемая форма естественно вписывалась в головную часть ракеты, а вот возвращаться из космоса и лететь в атмосфере обратной, тупой стороной вперед, казалось поначалу противоестественным. Однако сверхзвуковая аэротермодинамика, теоретическая и экспериментальная, блестяще подтвердила первичную идею. Такая форма значительно упрощала и облегчала теплозащиту капсулы, что является одной из фундаментальных проблем возвращения из любого космического полета. С широкой, тупой стороны капсулу закрывал так называемый лобовой щит, который воспринимал самые большие аэродинамические и тепловые нагрузки. Боковые поверхности капсулы нагревались гораздо меньше, что позволяло сильно экономить на теплозащите. Дополнительно такой корпус, изготовленный из термостойких титанового и никелевого сплавов, выдерживал нагрев при выведении на орбиту на ракете–носителе без дополнительной защиты. В отличие от наших «Востоков» и «Восходов», а позднее и «Союзов», американские корабли (и «Меркурии», и «Джемини», и «Аполлоны») летали на ракетах без головных обтекателей.

Хотя корпус был герметичным, астронавт находился в кабине в скафандре. В верхней части капсулы размещались парашюты, а также бак с перекисью водорода для реактивной системы управления (РСУ). Это однокомпонентное топливо оказалось более эффективным, чем сжатый «холодный» газ, использованный на нашем «Востоке». «Перекисную» систему мы применили позднее, в первых вариантах кораблей «Союз».

Еще одним, надо сказать, очень удачным свойством предложенной концепции и конфигурации стало то, что направление перегрузок, действовавших на человека, помещенного в капсулу, сохранялось на обоих активных участках полета: на ракете и при возвращении с орбиты (при полете в атмосфере и при приземлении). В связи с формой капсулы нельзя также не упомянуть еще об одном ее качестве — о так называемом аэродинамическом. Так условно именуется свойство летательных аппаратов создавать подъемную силу. Путем специальной, несимметричной балансировки — за счет смещения центра тяжести капсулы от оси симметрии — удается создать такую, хоть и небольшую, силу — «малое качество». Еще одним по–настоящему замечательным качеством стала возможность управлять спуском в атмосфере, маневрировать в полете, хотя и в небольших пределах (опять же — малое качество). При этом оказалось возможным, что, пожалуй, самое главное, уменьшать перегрузки при возвращении с орбиты, из невесомости. Блестящей следует считать концепцию управления вектором подъемной силы, то есть ее направлением, для чего достаточно поворачивать капсулу вокруг продольной оси, по крену. Для этого требовались совсем небольшие управляющие моменты, а значит, и маленькие реактивные двигатели. В таком режиме полета капсула сама становится своеобразным усилителем реактивной силы. В полной мере американцы реализовали эту идею позднее, на «Джемини» и «Аполлоне». Надо заметить, что вернуться на Землю с Луны< со второй космической скоростью без подобного управления было бы просто невозможно.

Еще одна жизненно важная проблема, которую потребовалось решить, была связана с тем, что с самого начала после возвращения с орбиты решили приводняться. Такое возвращение давало ряд преимуществ: не требовалось большой точности при спуске, уменьшались некоторые проблемы, связанные с безопасностью и, конечно, имела место дополнительная амортизация при ударе о воду, а также быстрое охлаждение капсулы, сильно нагретой за счет торможения в атмосфере. Фактически, это было вынужденное решение: особого выбора на суше у Америки не было. Да ведь все равно (как и у нас) посадка на воду всегда вполне вероятна, не говоря уже об суборбитальных полетах напрямую в Атлантику. Приводнение потребовало обеспечить так называемую остойчивость: капсула должна устойчиво сохранять вертикальное положение даже при сильном волнении. Это в свою очередь повлияло на конструкцию капсулы, а также на процедуру эвакуации астронавта.