Кошмар «Скайлэба»⁠⁠

14 мая 1973 года на мысе Канаверал состоялся запуск большой орбитальной станции. Изначально она создавалась как элемент околоземной инфраструктуры, обеспечивающей организацию американских экспедиций к соседним планетам, однако с первого дня стала источником проблем. Вместо нормальной работы астронавты, пребывавшие на ней, были вынуждены заниматься ремонтом. Впрочем, в то время никто и предположить не мог, что главный кошмар ещё впереди.

Вернер фон Браун представляет зрителям модель обитаемой орбитальной станции; кадр из научно-популярного телефильма «Man and the Moon» (1955)

Космическое «надувательство»

Концепция орбитальной станции стала набирать популярность среди американских энтузиастов астронавтики в начале 50-х годов благодаря усилиям немецкого конструктора Вернера фон Брауна. Своим планом освоения внеземных пространств он сумел заинтересовать самые разные круги: от журналистов до членов правительства. В марте и декабре 1955 года компания Уолта Диснея даже выпустила два познавательных телефильма «Человек в космосе» (Man in Space) и «Человек и Луна» (Man and the Moon), в которых фон Браун представил проекты сверхтяжёлых ракет-носителей и околоземной обитаемой базы, которая могла бы служить наблюдательным постом, обсерваторией, лабораторией и причалом для межпланетных кораблей.

Несмотря на интенсивную рекламу, энтузиастам в то время не удалось получить финансирование на реализацию столь масштабной инициативы. Ситуация изменилась только после того, как Советский Союз резко вырвался вперёд в космической «гонке», успешно запустив искусственный спутник земли Практически с момента создания Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (National Aeronautics and Space Administration, NASA) группы специалистов приступили к обсуждению различных вариантов орбитальных станций, в том числе на основе предложений фон Брауна.

Одна такая группа состояла из членов Руководящего комитета исследования пилотируемых космических полётов, возглавляемого Гарри Геттом (Research Steering Committee for Manned Space Flight, Goett Committee). Она начала свою работу 25 мая 1959 года, и каждый из десяти участников обсуждения должен был представить свои соображения по поводу развития астронавтики после завершения принятой к реализации программы «Меркурий» (Mercury), которая предусматривала отправку пилота на орбиту в одноместной капсуле. Все они высказались с той или иной долей уверенности в пользу того, что следующим значимым шагом станет полёт к Луне. При этом Лоуренс (Ларри) Лофтин, представлявший Исследовательский Центр имени Лэнгли (Langley Research Center, LaRC, NASA Langley), заявил, что обязательным этапом перед отправкой межпланетных экспедиций должно стать строительство орбитальной станции с «транспортным спутником» (то есть транспортным кораблём), который будет доставлять на неё сменные экипажи и расходные материалы. Станция проекта AMIS (Advanced Man In Space), который предложил Лофтин, вмещала как минимум двух человек, могла менять высоту орбиты по желанию экипажа и предназначалась для изучения «влияния космической среды на материалы, оборудование и силовые установки», а также проведения медико-биологических исследований. Конечно, рассматривались и возможности её применения в интересах военной разведки.

Не дожидаясь принципиального решения руководства NASA, сотрудники Центра Лэнгли образовали специальную группу изучения пилотируемой космической лаборатории (Manned Space Laboratory Research Group, MSLRG), которая взялась решать самый широкий круг задач: выбор общей компоновки станции, проектирование приборов стабилизации и ориентации, создание и испытание систем жизнеобеспечения, расчётный анализ процедур сближения и стыковки с «транспортным спутником», выбор силовых установок и т.п. Помимо прочего, группа взялась оценить схему использования станции в качестве «стартовой площадки» для полётов к Луне.

На начальном этапе специалисты рассматривали любые конфигурации станции, но в 1960 году, завершив сравнительный анализ, остановились на варианте надувной конструкции, описанном в предварительном проекте «Пилотируемая космическая лаборатория в виде развёртываемого тора» (Erectable Torus Manned Space Laboratory, ETMSL). Среди её достоинств они называли небольшой объём, занимаемый в сложенном состоянии, что позволяло вывести станцию в космос одним пуском ракеты-носителя, и возможность создания искусственной силы тяжести с любым значением g за счёт раскрутки станции вокруг центральной оси.

Варианты орбитальной обитаемой станции, изученные специалистами Исследовательского Центра имени Лэнгли в 1960 году: а — большой цилиндр; b — меньший цилиндр, соединённый с последней ступенью ракеты-носителя; с — стрела с несколькими стыковочными портами и атомной
электростанцией на разных концах; d — станция с модулями-спицами, e — станция с вертикальными модулями и спицами; f — колесо или тор. NASA
history.nasa.gov

Полноразмерная экспериментальная модель 24-футовой надувной орбитальной станции в виде тора, созданная специалистами Исследовательского Центра имени Лэнгли и компании Goodyear Aircraft; декабрь 1961 года. NASA
history.nasa.gov

Вскоре началась практическая отработка на различных имитаторах станции, включая полноразмерную экспериментальную модель, сделанную инженерами Goodyear Aircraft: она напоминала огромную пневматическую шину и была изготовлена из трёхслойной намотки нейлонового корда, пропитанного бутиловым эластомером. В ходе испытаний выяснилось: надувной тор имеет и недостатки. Основное беспокойство вызывало то обстоятельство, что при небольшой прочности гибкого материала действия астронавтов внутри станции могли привести к прорыву оболочки. Другая проблема была связана с динамикой тороидальной конструкции: после стыковки транспортного корабля астронавты должны были доставить оборудование из центрального узла в рабочую область на периферии тора — математическое моделирование операции показало, что когда экипаж начнёт переходить из одной части сооружения в другую, держась за внутреннюю оболочку, вся конструкция «задрожит, как желе», провоцируя многочисленные аварийные ситуации.

В поисках более надёжного решения Центр Лэнгли выдал летом 1961 года заказ компании North American Aviation (NAA) на детальное изучение концепции большой модульной станции, которая имела жёсткую конструкцию, но могла автоматически развёртываться в космосе. Она включала шесть модулей, связанных надувными спицами через подшипники с центральным невращающимся узловым блоком, который предполагалось оснастить стыковочным механизм для приёма транспортного корабля. Конструкция размером около 23 м в поперечнике полностью собиралась на Земле, затем складывалась в компактную конфигурацию и запускалась в космос. Двухступенчатый вариант лунной ракеты-носителя «Сатурн-5» (Saturn V), обладавший грузоподъёмностью 95 т, мог легко поднять на орбиту шестиугольник массой 77,5 т. Стоимость проекта космической станции (тора или шестиугольника) оценивалась в 100 млн долларов.

В то время у NASA не было таких денег. Лоуренс Лофтин попытался добиться поддержки у Комитета по науке и астронавтике Палаты представителей (U.S. House Committee on Science and Astronautics) и внезапно выяснил, что конгрессмены даже не понимают, о чём идёт речь.

Эскиз общего вида шестиугольной орбитальной станции, разработанной специалистами Исследовательского Центра имени Лэнгли в 1961 году. NASA
history.nasa.gov

Модель шестиугольной орбитальной станции, созданная компанией North American Aviation в 1962 году. NASA
history.nasa.gov

Американские политики и общественность стали относиться к космическим проектам более заинтересованно, когда 25 мая 1961 года президент Джон Кеннеди выступил с речью, провозгласив высадку человека на Луну национальной задачей США на ближайшее десятилетие. После этого NASA потратило четырнадцать месяцев на обсуждение различных способов осуществления амбициозной миссии. Изначально многие специалисты не сомневались, что путь к Луне лежит через стыковку на околоземной орбите частей корабля, доставляемых при двух или более пусках ракет-носителей типа «Сатурн-5». Процесс сборки можно было бы сделать более надёжным при наличии станции. Центр Лэнгли воспользовался ситуацией для продвижения своих идей. Однако в конечном итоге NASA выбрало схему стыковки лунного модуля с командным модулем корабля «Аполлон» (Apollo) на селеноцентрической орбите, что позволяло обойтись одним пуском «Сатурна-5», заметно снизив стоимость всей программы.

Сторонники станции не отчаялись. Они продолжили исследование шестиугольного варианта, перейдя от общих соображений к выбору конкретных систем. К примеру, было решено использовать для энергоснабжения станции солнечные батареи с буферными аккумуляторами, разместив их на всех модулях, включая центральный. Подробно изучался вопрос влияния вращения на астронавтов: с этой целью были задействованы добровольцы, которые часами работали на имитаторах.

Орбитальная станция типа «вращающийся шестиугольник» с солнечными батареями (в представлении художника); 1962 год. NASA
aerospaceprojectsreview.com

В 1963 году руководству Центра Лэнгли стало ясно, что для реализации проекта потребуется концепция, которая максимально соответствовала бы техническим решениям, принимаемым для лунной программы. В результате появился вариант комплекса меньших размеров под названием «Пилотируемая орбитальная исследовательская лаборатория» (Manned Orbiting Research Laboratory, MORL), который сразу получил поддержку со стороны главного заказчика. 4 марта Хью Драйден, заместитель администратора NASA, выступая перед Комитетом по науке и астронавтике Палаты представителей, озвучил «постаполлоновские» космические инициативы, среди которых было названо и строительство станции MORL как «необходимое условие для пилотируемой разведки планет». Станцию планировалось запускать без экипажа с мыса Канаверал на носителе типа «Сатурн-1» (Saturn I). После дистанционного тестирования всех систем два астронавта в космическом корабле «Джемини» (Gemini) на ракете «Титан-2» (Titan II) стартовали бы к ней и совершали стыковку. Через несколько дней к ним должны были присоединиться ещё двое; при этом один из них оставался бы на борту целый год, тогда как трое других пребывали там в течение более коротких периодов по графику ротации. Специалисты хотели начать работу со станцией на орбите до конца 1966 года. Поскольку одним из важнейших направлений исследований на MORL должно было стать изучение длительного влияния невесомости, от идеи раскручивать станцию для получения искусственной силы тяжести отказались.

Орбитальная станция MORL, спроектированная на основе элементов космических программ Gemini и Apollo (в представлении художника); 1963 год. NASA
history.nasa.gov

В июне 1963 года Флойд Томпсон, директор Центра Лэнгли, учредил небольшой офис исследования пилотируемой орбитальной лаборатории (MORL Studies Office), занявшийся управление контрактами, которые предполагалось выдать компаниям Boeing Company и Douglas Aircraft. После года работы был определён предварительный облик станции массой 13,5 т, диаметром 6,5 м и длиной 12,6 м, включающий стыковочный адаптер, секцию ангара, шлюзовой отсек и двухместную центрифугу. В NASA изучили варианты и остановили выбор на проекте, предложенном компанией Douglas Aircraft, выделив ей 1,4 млн на девятимесячное исследование «второго этапа».

Её инженеры рассматривали MORL как многоцелевую базу для решения целого ряда научных задач. Она могла нести несколько астрономических телескопов, а также иметь обособленные модули медико-биологических экспериментов. Для синоптиков, геологов и океанографов предлагалась специализированная девятилинзовая фотокамера, способная вести съёмку в широком спектральном диапазоне. На борту мог быть установлен специальный радиолокатор для проведения топографической съёмки. Кроме того, MORL представлялась идеальным местом для испытания систем будущих межпланетных кораблей и их двигательных установок. Планы Douglas Aircraft предусматривали также перевод станции на селеноцентрическую орбиту с целью фотографирования Луны и выбора посадочной площадки в рамках программы «Аполлон». При оснащении специальной тормозной ступенью станция даже могла прилуниться и стать долговременной базой на поверхности. Как вариант MORL предполагалось использовать в качестве модуля корабля, предназначенного для полёта к Марсу.

Орбитальная станция MORL, снабжённая большим астрономическим телескопом MOT (Manned Orbital Telescope); 1966 год
triangspacextoys.info

Продолжение следует=====>