Джеминай / Gemini - космический корабль, США

Корабль был создан в США в 1964 г. Для отработки встречи и стыковки на орбите, проведения исследований возможности длительного пребывания человека в состоянии невесомости, проведения различных медико-биологических, физико-технических и военно-прикладных экспериментов.

Всего было изготовлено 12 летных образцов корабля. На реализацию программы полетов было израсходовано 1309 млн. долларов, из них 781 млн. долларов — на разработку и изготовление самих кораблей, 414 млн. долларов — на изготовление ракет-носителей «Титан II» и «Атлас», 58 млн. долларов — на обеспечение полетов и 56 млн. долларов составляли побочные расходы.

В процессе создания спутников «Джеминай» был учтен опыт, полученный при разработке космического корабля «Меркурий» (об нем читай здесь). По форме он также представляет собой усеченный конус с цилиндрической приставкой. Основным конструктивным отличием является размещение большей части бортового оборудования в негерметизированном вспомогательном отсеке, который перед входом в атмосферу отделяется. Важным отличием является меньшая степень автоматизации управления, вследствие чего бортовое оборудование оказалось проще и надежнее. Экипаж корабля — два человека.

Корабль состоит из четырех отсеков: кабины для экипажа, радиолокатора (передний), системы ориентации и вспомогательного.

Каркас отсека радиолокатора и внутренняя обшивка изготовлены из титанового сплава, внешняя обшивка — из бериллия. Между внутренней и внешней обшивкой находится слой теплоизоляции. В отсеке размещен радиолокатор, предназначенный для обеспечения встречи на орбите, и парашютная система.

Корпус отсека системы ориентации по конструкции аналогичен корпусу отсека радиолокатора и также облицован бериллием. В отсеке размещены двигатели системы, обеспечивающей ориентацию спутника при входе в атмосферу и при спуске на Землю.

Отсек экипажа изготовлен из титановых панелей. Внутри отсека размещена кабина космонавтов объемом 2,26 м³. Степки кабины изготовлены также из титанового сплава. В потолке кабины имеются два входных люка с вделанными в них иллюминаторами. Стекла иллюминаторов трехслойные.

Кресла космонавтов катапультируемые для обеспечения спасения их в аварийных случаях.

К днищу отсека экипажа на кольцевом фланце крепится болтами теплозащитный экран, защищающий спутник от нагрева при входе в атмосферу. Между днищем и экраном находится слой изоляции толщиной 9,5 мм. Экран изготовляется из разрушающегося материала (кремнийорганический каучук). Вес экрана всего на 4% больше, чем вес теплозащитного экрана корабля «Меркурий»

Вспомогательный отсек состоит из двух секций — секции ТДУ (тормозная двигательная установка) и секции оборудования. Обшивка секций изготовлена из магниевого сплава. Почти вся площадь боковой поверхности корпуса вспомогательного отсека используется в качестве радиатора. В секции оборудования размещаются топливные элементы, десять ЖРД системы ориентации и маневрирования на орбите, баки с топливом, электронное оборудование и оборудование системы жизнеобеспечения.

Система жизнеобеспечения разомкнутого типа. Атмосфера в кабине чисто кислородная, с давлением 0,36 кг/см². Основной запас кислорода хранится в виде кипящей жидкости при давлении 29.7 атм. в баке вспомогательного отсека, дополнительный запас — в баллонах. Вес системы жизнеобеспечения без запасов 183 кг. Номинальная температура в кабине 26,6°С. Скорость вентиляции кабины 0,6 м³/мин., отвод тепла 170 ккал./час. В скафандре соответственно 21°С, 0,28 м³/мин. и 127 ккал./час. (здесь схема системы кондиционирования воздуха космического корабля «Джеминай»)

Конструктивно-компоновочная схема космического корабля «Джеминай»

1— контейнер с системой парашютов; 2 — отсек системы ориентации; 3 — кресла космонавтов; 4 — ТДУ (четыре РДТТ); 5 — радиатор (система трубопроводов, по которым циркулирует охлаждающая жидкость); 6 — связное оборудование; 7 — топливные баки; 8 — ЖРД для ориентации спутника; 9 — насос охлаждающей жидкости; 10 — бак с жидким кислородом; 11 — бачок с питьевой водой; 12 — топливные элементы; 13 — приборы; 14 — ЖРД для обеспечения маневров спутника; 15 — оборудование инерциальной системы наведения; 16 — оборудование системы электропитания; 17 — датчики горизонта; 18 — радиолокатор для обеспечения встречи спутника на орбите с ракетой «Аджена D».

Spaceship Gemini - USA

В сиденье кресла каждого космонавта вмонтирован блок из двух баллонов с аварийным запасом кислорода (по 137 г кислорода в каждом баллоне), который предназначен для использования после катапультирования.

Для поглощения углекислого газа и запахов применены гидроокись лития и активированный уголь.

Питьевая вода хранится в бачке внутри кабины. Емкость бачка 7,2 л. Пополнение воды в бачке осуществляется за счет конденсации паров (до 227 г воды в час). Предполагалась подача воды, образующейся в топливных элементах, но практически это не было осуществлено.

Бачок с питьевой водой соединен с пистолетом подачи воды. Из него вода подается порциями по 14 г, а расход регулируется с помощью неопренового сифона, находящегося в небольшом металлическом цилиндре, укрепленном в нижней части пистолета. При нажатии на курок плунжер в пистолете опускается и выдавливает воду из сифона. С правой стороны пистолета вмонтирован счетчик, регистрирующий расход воды.

Пища космонавтов, разделенная на порции для разового приема, находилась в пакетах из алюминиевой фольги и полиэтиленовой пленки. Пакеты размещались в ящиках рядом с сиденьями космонавтов.

Космонавты почти все время находились в скафандрах (здесь схема системы жизнеобеспечения скафандра, предназначенного для выхода в космос с борта космического корабля «Джеминай»).

Основной источник электроэнергии на борту космического корабля «Джеминай» — водородно-кислородные топливные элементы, размещенные в вспомогательном отсеке. Электропитание бортового оборудования после отделения вспомогательного отсека (перед входом в атмосферу) обеспечивается серебряно-цинковыми батареями, находящимися в отсеке экипажа.

Система наведения, ориентации и стабилизации космического корабля «Джеминай» инерциальная. Гироплатформа включает три интегрирующих гироскопа и три маятниковых акселерометра. Вес гироплатформы 13,6 кг, а всего инерциального измерительного блока 52,6 кг. Среднее время между двумя отказами блока 1150 час, счетно-решающее устройство системы наведения весит 26,1 кг.

В кабине экипажа установлен пульт управления. Ручка управления ориентацией корабля расположена между космонавтами. Точность ориентации корабля +5°. Для обеспечения управления движением корабля на нем установлено 32 ЖРД и 4 РДТТ. Все ЖРД работают на самовоспламеняющемся топливе (люнометил-гидразин+четырехокись азота).

Шестнадцать ЖРД тягой 11.3 кг каждый обеспечивают ориентацию корабля; они расположены двумя кольцами по окружности корпуса. Одно из колец используется как запасное.

Шестнадцать других ЖРД сведены в 4 блока для обеспечения изменения скорости движения в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Запас топлива колеблется от 180 до 427 кг. Всеми 16 двигателями управляет командир корабля. Ориентацией корабля относительно центра масс может управлять и второй космонавт.

Ручное управление ориентацией осуществляется включением соответствующих двигателей и дальнейшей компенсацией остаточного вращающего момента или только включением двигателей, а остаточный момент компенсируется автоматически.

Почти на всех кораблях «Джеминай» за время полета выходили из строя один или несколько двигателей. Из-за самопроизвольного включения одного из двигателей создалась ситуация, угрожавшая безопасности космонавтов, и они вынуждены были совершить аварийную посадку.

Четыре двигателя РДТТ использовались как тормозные при возвращении на Землю. Тяга каждого из них по 1,14 т. Включение двигателей при торможении осуществлялось последовательно.

Для аварийного спасения на старте и активном участке можно было включать все РДТТ одновременно.

Для обеспечения встречи на орбите с непилотируемым спутником-мишенью на кораблях «Джеминай» использовался бортовой радиолокатор. С его помощью определялось направление на мишень, а по времени, прошедшему от посылки сигнала до приема ответного сигнала, расстояние до нее.

Данные, полученные с помощью радиолокатора, вводились в бортовое счетно-решающее устройство, которое на основе этих данных, а также данных от инерциального блока системы наведения рассчитывало потребную коррекцию скорости корабля для обеспечения встречи с ракетой. Данные радиолокационных измерений вводились также на систему визуальной индикации пульта управления.

Надежность радиолокатора очень высока: на 1000 час. работы приходится один отказ. Максимальная дальность действия ~460 км.

Для схода корабля с орбиты использовались бортовые РДТТ, а при движении в атмосфере предусматривался планирующий полет.

Посадка совершалась на воду с использованием неуправляемых парашютов. Вначале, на высоте 15 км, развертывался тормозной (стабилизирующий) парашют диаметром 5,5 м, затем, на высоте 3,2 км, — вытяжной парашют и, наконец, на высоте 3 км — основной парашют диаметром 25,6 м, обеспечивающий приводнение спутника со скоростью 9 м/сек.

В случае возникновения аварийной ситуации во время старта и на активном участке выведения корабля на орбиту космонавты должны катапультироваться в креслах и спускаться на парашютах. На высоте более 21 км космонавты могли отделить корабль от ракеты-носителя включением тормозной двигательной установки.

Сигнал на катапультирование обоих космонавтов может подать любой из них, для чего он должен вытянуть кольцо из контейнера, установленного внизу у ног. После вывода на орбиту этот контейнер закрывается. Максимальное ускорение при катапультировании 24. Кресла отбрасываются вверх на 140 м и в сторону на 300 м. Время работы РДТТ катапульт ~0,48 сек.

На случай аварийного катапультирования или аварийной посадки корабля вдали от средств спасения космонавты имели аварийные комплекты, смонтированные на катапультируемых креслах и прикрепленные к стропам парашюта нейлоновым тросом. Вес комплекта ~10.5 кг. Комплект включает запас питьевой воды, нож, надувной плот, якорь, сигнальные знаки, компас, батареи, радиомаяк, очки, набор химикатов для опреснения морской воды, аптечку и шприц для введения обезболивающих средств.

Для вывода космических кораблей «Джеминай» на орбиту использовались двухступенчатые ракеты-носители «Титан II» со стартовым весом 150 т. Общая длина ракеты без космического корабля 30 м. Вес топлива 137,4 т. Продолжительность работы двигательной установки обеих ступеней 5.5 мин. В отличие от МБР «Титан II» имеет специальную систему обнаружения неисправностей, систему стыковки с кораблем, запасную гидросистему отклонения рулевых двигателей, дополнительные датчики предстартового контроля, дублирующую кабельную сеть и т.д.

Для обеспечения запуска и полета кораблей «Джеминай» привлекалось более 600 человек высококвалифицированных специалистов, в том числе 350 человек на мысе Кеннеди. Из них 165 человек составляли непосредственно стартовую команду.

Руководство предстартовой подготовкой и полетами осуществлялось специальным наземным командно-измерительным комплексом, включающим координационно-вычислительный центр с двумя постами управления и сеть станций слежения.

Координационно-вычислительный центр имеет пять связанных между собой вычислительных машин, пять самостоятельных запоминающих устройств, селектор поступающей информации, две установки обработки данных, пять установок для контроля работы вычислительного комплекса, 140 пультов, 384 телевизионных приемника. В составлении и записи программ полета участвуют 125 программистов центра. Персонал центра, обслуживающий полеты, состоял из руководителя полетов, двух его заместителей и трех оперативных групп, работающих посменно по 8 час. Всего около 300 человек. В помещении каждого из двух постов управления находились индикаторы, одно большое (6x3 м) и несколько малых табло и 15 операторских пультов. На каждом пульте имелись два телевизионных приемника с экраном 35 X 35 см.

Сеть станций слежения включала 23 точки, расположенных практически вдоль всего экватора.

Панель управления (щелкните по рисунку чтобы увеличить)

Кабина пилотов (щелкните по рисунку чтобы увеличить)

Далее: Схема системы кондиционирования воздуха космического корабля и Система жизнеобеспечения скафандра «Джеминай» (Gemini)

А.И.Меньшов

"Космическая эргономика"

"Наука" (Ленинградское отделение) ©1971

PRETICH.ru

***