Состыковать страны и сердца: 45 лет стыковке «Союза» и «Аполлона»

Ровно 45 лет назад в космосе впервые была проведена стыковка двух кораблей разных стран – советского «Союза-19» и американского «Аполлона», именно с этого момента началось международное сотрудничество в космосе в современном его понимании.

Без этой миссии, в рамках которой на орбите впервые работал международный экипаж – советские космонавты Алексей Леонов и Валерий Кубасов с американскими коллегами Томасом Стаффордом, Дональдом Слейтоном и Вэнсом Брандом – не были бы возможны полеты иностранных космонавтов на советских, а затем и российских, а также американских кораблях, программа «Мир-НАСА» и современная программа Международной космической станции.

Не на пустом месте

Сейчас может показаться, что программа «Союз-Аполлон» была исключительным и уникальным событием на фоне полного отсутствия контактов между советскими и американскими космическими учеными и ракетчиками, однако это не так. В 60-е годы ученые встречались и обменивались мнениями на международных симпозиумах и конференциях, а в 1962 году Академия наук СССР и НАСА и вовсе подписали соглашение по космосу. В 1965 году документ расширили и прописали в нем совместную работу по космической биологии и медицине.

В начале 70-х годов прошло несколько встреч ученых двух стран, на которых обсуждалась возможность совместных полетов и стыковок в будущем, а 6 апреля 1972 года был принят итоговый документ, в котором отмечалась целесообразность экспериментального полета со стыковкой советского и американского кораблей.

Еще через полтора месяца президент США Ричард Никсон прибыл в Москву. Вместе с председателем Совета министров СССР Алексеем Косыгиным они подписали соглашение о сотрудничестве в исследовании космоса между США и СССР, где были прописаны и планы провести первый полет со стыковкой в 1975 году. Дату старта экспериментального полета – 15 июля 1975 года – назначили через полгода.

Разные школы

Опыт стыковок космических кораблей как друг с другом, так и с орбитальными станциями имелся на тот момент и у СССР, и у США. Тем не менее школа строительства космической техники была разной, и специалистам нужно было унифицировать радио- и оптические средства поиска и сближения, системы жизнеобеспечения, а также средства связи и управления полетом.

Ключевым элементом программы стало создание андрогинного стыковочного узла. До этого полета все корабли, как советские, так и американские, использовали систему «штырь-конус». Штырь одного аппарата входит в приемный конус другого, где происходит жесткое механическое зацепление.

Недостатком такого способа была невысокая безопасность – в случае угрозы на орбите для спасения экипажа пришлось бы отправлять корабль с подходящим приемным узлом. Но сложность состоит в том, что только корабль со «штырем» может пристыковаться к кораблю с «конусом», в то время как только второй корабль отвечает за расстыковку.

Для безопасности будущих полетов был разработан андрогинный стыковочный узел, в котором обе «половинки» могли выполнять одинаковые функции. Узел представлял собой кольцо с тремя выступами, похожими на лепестки. Эти лепестки одного корабля должны скользить по лепесткам другого до тех пор, пока кольца не совместятся. После этого срабатывают защелки одного из колец, и специальный механизм стягивает корабли до тех пор, пока не коснутся друг друга стыковочные шпангоуты. Восемь замков на самих шпангоутах затем фиксируют стыковку.

За счет такого узла космонавтам не нужно было выходить в открытый космос, чтобы перейти из одного корабля в другой, как это было во время стыковки «Союза-4» и «Союза-5», или разбирать часть узла, как это делали американские астронавты. В андрогинном узле при стыковке сразу образовывался свободный проход для космонавтов.

В рамках программы «Союз-Аполлон» каждая страна изготовила части стыковочного узла самостоятельно, а унифицированы были лишь несколько непосредственно контактирующих друг с другом элементов.

Дышать одним воздухом

Еще одной важной задачей для конструкторов стала необходимость совместить атмосферы кораблей. Американцы летали практически на чистом кислороде под давлением 260 миллиметров ртутного столба, а в советских кораблях использовался очень похожий на земной воздух под давлением, сравнимым с атмосферным давлением на поверхности Земли.

Для того чтобы нивелировать проблему разных сред, решено было, что на «Союзе» давление перед стыковкой понизят до 520 миллиметров, а содержание кислорода повысят до 40 процентов.

Как отметил в разговоре с Kyivweekly.com заведующий отделом физиологии человека в экстремальных условиях Института медико-биологических проблем (ИМБП) РАН Александр Суворов, это позволило снизить риски для экипажа практически до нуля.

«Кислород, который пришел от американского отсека, немножко повысил кислород в «Союзе», вот это снижение давления в «Союзе» проходило одновременно с некоторым повышением содержания кислорода, поэтому процесс десатурации проходил достаточно безболезненно, безобидно», — сказал Суворов.

В тоже время он подчеркнул, что использование кислорода в космических полетах позволяет сделать корабль легче. Но такая атмосфера таит в себе ряд опасностей – во-первых, она очень пожароопасна, а во-вторых, дыхание чистым кислородом в долгосрочных полетах может вызывать ателектазы — уплотнение легочной ткани и образование участков, которые выключаются из дыхания. Поэтому и в американской космической отрасли в дальнейшем перешли на дыхание воздухом.

С технической точки зрения

Переходный отсек, который должен был на орбите стать «мостиком» между двумя кораблями, доставил на орбиту «Аполлон». Этот аппарат был изначально разработан для полетов к Луне, и в конфигурации для стыковки с «Союзом» место лунного модуля занял как раз переходный отсек. Во время старта ракеты он располагался за «Аполлоном», а после выхода на орбиту корабль должен был отойти от верхней ступени ракеты, в которой оставался отсек, развернуться, опять подойти к верхней ступени, пристыковаться к переходному отсеку и вытянуть его.

Цилиндрический переходный отсек длиной более трех метров и диаметром около 1,6 метра был рассчитан на нахождение в нем одновременно двух космонавтов. В нем же установлен приемопередатчик для переговоров в «Союзом-19». На конце переходного отсека как раз и разместили американскую часть андрогинного стыковочного узла.

В то же время академик Российской академии космонавтики имени Циолковского Александр Железняков считает, что основная роль программы «Союз-Аполлон» была скорее политической. Технические вызовы, по словам эксперта, были хоть и серьезными, но не прорывными.

«Сама программа была достаточно политизирована. С технической точки зрения она играла меньшую роль, чем вопрос взаимоотношений СССР и США. Если вспомнить тот период, как раз до начала 70-х годов острая конфронтация, и вот этот полет, он как бы символизировал то сближение, которое наметилось в отношениях между США и СССР, между капиталистической и социалистической системами», — отметил Железняков.

Новые тренажеры и космический разговорник

Составы экипажей НАСА и Академия наук СССР объявили в начале 1973 года. Для того чтобы организовать тренировки, пришлось обновить базу Центра подготовки космонавтов в Подмосковье.

Обучение экипажей было во многом организовано дистанционно — по документации, схемам и даже видеозаписям, которые СССР и США передали друг другу. Отдельным элементом подготовки стало обучение языкам. Даже были составлены специальные англо-русский и русско-английский словари и разговорники с фразами, которые могли потребоваться именно в космическом полете.

«Мы, представители двух стран, осуществляем этот совместный полет потому, что наши народы и правительства хотят работать вместе в духе сотрудничества, потому что много специалистов в США и СССР вложили в реализацию этого полета огромные усилия», — отмечал на одной из пресс-конференций командир советского корабля Алексей Леонов.

«На советских тренажерах и стендах приятно работать. Мы быстро освоились с этой техникой, удобной и надежной… У нас хорошие отношения, и мы научились понимать друг друга. Для меня очень важно, что этот полет заложил фундамент для новых усилий наших стран как в космосе, так и на Земле. Я думаю, что так же, как и космические корабли, мы сможем состыковать наши страны и сердца», — говорил Томас Стаффорд.

Испытания и тренировки

Чтобы протестировать все новые системы в полете, понадобился испытательный запуск корабля «Союз-16», аналогичного состыковавшемуся впоследствии с «Аполлоном» «Союзу-19». Его провели в декабре 1974 года, причем в экипаже были дублеры Леонова и Кубасова Анатолий Филипченко и Николай Рукавишников. На корабле даже было специальное устройство, которое воздействовало на стыковочный узел с тем же усилием, которое оказывал бы «Аполлон».

В марте 1975 года основные экипажи полностью отрепетировали предстоящий полет. Причем космонавты находились в макетах кораблей на территории Союза и Штатов, а взаимодействие между ними шло через советский и американский центры управления полетами.

Организаторы тренировки для правдоподобия ввели пару нештатных ситуаций – связь между «Союзом» и центром управления прерывалась, а на борту «Аполлона» «отказало» вычислительное устройство. Для того чтобы наземные специалисты могли согласованно управлять полетом двух кораблей и помогать космонавтам проводить эксперименты, был разработан детальный план полета, в котором действия экипажей и наземных служб расписывались с точностью до минут.

Не без неполадок

Ракета с кораблем «Союз-19» с Леоновым и Кубасовым на борту стартовала в 15.20 мск 15 июля с Байконура. Через несколько часов космонавты сформировали орбиту, а затем понизили давление внутри корабля. Ракета «Сатурн-1В» с кораблем «Аполлон» стартовала в 22.50 мск. На то чтобы на орбите собрать корабль в стыковочную конфигурацию, потребовался примерно один час.

Корабли на удалении друг от друга маневрировали на орбите и проводили научные эксперименты. На монтажную орбиту «Союз» вышел примерно через сутки после старта, причем сделал это с большой точностью – отклонение орбиты составило 250 метров, хотя специалисты допускали 1,5 километра.

Не обошлось и без неполадок. Долгое время советские космонавты не могли передать телеизображение с борта на Землю. Тем не менее к вечеру 16 июля телевизионную связь удалось наладить, и Леонов с Кубасовым выступили онлайн для зрителей по всей планете. Неполадки случились и у американского экипажа — у них неправильно работал люк в переходной отсек.

Кроме того, недавно из рассекреченных «Роскосмосом» документов того времени стало известно, что за четыре месяца до запуска часть стыковочного узла, установленная на «Союзе», не прошла проверку на герметичность на Байконуре. Узел демонтировали и отправили в Москву для исследования причин, оказалось, что в металле корпуса образовалась трещина.

Если бы телеаппаратуру на «Союзе» не удалось починить, вполне возможно, что на орбиту отправился бы еще один корабль. Как рассказал академик Российской академии космонавтики имени Циолковского Александр Железняков, он был построен и был готов к старту с Байконура в случае переноса пуска «Аполлона», которые в США случаются часто.

«Если бы отложили старт на неделю, «Союз» бы не мог столько ждать, поэтому его пришлось бы возвращать и запускать следующий», — отметил Железняков. Он подчеркнул, что именно поэтому у СССР было подготовлено четыре экипажа – по основному и дублирующему на каждый из кораблей.

Более того, во время посадки у американского экипажа произошло очередное ЧП – пары топлива начали проходить в командный отсек. Команда была спасена Томасом Стаффордом, который успел надеть кислородные маски на себя и уже успевших потерять сознание Слейтона и Бранда.

Историческая встреча на орбите

За время автономного полета экипаж «Союза-19» провел переговоры с космонавтами Петром Климуком и Виталием Севастьяновым, которые в этот момент находились на орбитальной станции «Салют-4».

На 49-м часу полета «Аполлон» начал маневр и слежение за советским кораблем. Вскоре включились приемопередатчики двух кораблей. Перед самой стыковкой советские космонавты надели скафандры и закрыли люк между орбитальным отсеком и спускаемым аппаратом своего корабля.

Первым причаливать начал «Аполлон». Экипаж проводил эту операцию с расстояния десять метров, используя мишень, установленную на «Союзе». Касание кораблей произошло в 19.09 мск, а еще через три минуты стык был герметично закрыт.

Первыми «в гости» к советским космонавтам отправились члены американского экипажа Стаффорд и Слейтон. Они перешли в шлюзовую камеру, задраили люк, дождались повышения давления до уровня, который был на «Союзе», и после этого могли перейти на советский корабль. За рукопожатием командиров экипажей Леонова и Стаффорда по телевизору наблюдали около миллиарда человек.

На «Союзе» международный экипаж фотографировался, снимал видео, уточнял подробности предстоящих экспериментов и даже отобедал. После этого Кубасов и Слейтон установили в переходном отсеке плавильную электропечь для эксперимента. На следующий день экипажи побывали друг у друга в кораблях, а вечером передали друг другу семена деревьев и половины памятных медалей, после чего дали пресс-конференцию с орбиты.

Корабли расстыковались в 15.02 мск 19 июля. «Аполлон» отошел от «Союза» на 220 метров, после чего началась повторная стыковка. В этот раз американскому кораблю нужно было оставаться «неподвижным», а советскому предстояло подойти к нему и пристыковаться. Через 40 минут корабли состыковались и пролетали так еще почти три часа. После этого была проведена окончательная расстыковка.

Перед тем как корабли окончательно разошлись, «Аполлон» совершил несколько облетов «Союза» в разных плоскостях и разных расстояниях. Советские космонавты при этом фотографировали американский корабль. Кроме того, был впервые проведен эксперимент, который затем назвали «первым в истории искусственным солнечным затмением». Американский корабль затмевал собой солнечный диск, а советские космонавты при этом снимали солнечную корону.

Электропечь, которую Слейтон и Кубасов установили в переходном отсеке, нужна была для эксперимента по созданию композиционных материалов в невесомости. Уже тогда материаловеды понимали, что в космосе можно будет получать полупроводники и композиционные материалы, недоступные для производства на Земле.

Космонавты также провели исследования газового состава верхних слоев атмосферы с помощью спектрального анализа, сравнивая ультрафиолетовое излучение Солнца с отраженным от атмосферы, а также несколько экспериментов биологической и медицинской направленности, в основном по изучению изменений биоритмики организмов в космосе.

Вновь встретились

После расстыковки экипажи поставили еще немного экспериментов в одностороннем порядке, Леонов с Кубасовым провели второй сеанс связи с «Салютом-4».

Спуск с орбиты «Союза» начался 21 июля. В расчетном районе Казахской ССР корабль приземлился в 13.51. Американский корабль совершил посадку 25 июля в 0.18 мск в Тихом океане.

Вновь встретиться пятерым членам первого в истории международного экипажа было суждено 22 сентября в Кремле. После этого они отправились в поездку по Союзу, а потом и по США. Экипажи называли эти поездки «отчетом перед нашими народами о проделанной работе».

Программа «Союз-Аполлон» была разработана и реализована в достаточно короткие сроки, что в целом было характерно для космонавтики 60-х и 70-х годов, когда безопасности уделялось не такое повышенное внимание, как сейчас. Кроме того, как отметил академик Российской академии космонавтики имени Циолковского Александр Железняков, тогда сотрудничество велось напрямую между странами, чтобы подчеркнуть разрядку отношений между США и СССР.

«Сейчас мы говорим о сотрудничестве в основном не между двумя странами, а космическими агентствами, а космические агентства, конечно, подчиняются воле правительства, и так как сейчас российско-американские отношения переживают не лучшие времена, то и сотрудничество, бывает, идет со скрипом», — добавил Железняков.

Завязавшуюся тогда дружбу Леонов и Стаффорд пронесли через всю жизнь. Сейчас Стаффорд остается единственным живущим участником того полета. В прошлом году он присутствовал на похоронах Леонова на мемориальном кладбище в Мытищах.