Первый шаг в открытый космос

60  лет назад, 18 марта 1965 г. советский космонавт  Алексей Леонов впервые в мире совершил выход в открытый космос.

Состоявшийся 12 апреля 1961 года, первый в мире космический полет Ю. А. Гагарина (1934 – 1968) явился прологом мирного состязания СССР  и США за лидерство  в освоении околоземного пространства. 12 сентября   1962 года президент США Дж. Кеннеди (1917-1963), бросая вызов нашей стране, объявил о том,  что до завершения десятилетия, НАСА планирует высадку астронавтов на Луну.

Неотъемлемой частью развития пилотируемой космонавтики, в целом, и лунной программы,  в  частности, была отработка  пребывания человека в открытом космическом пространстве, т. е., так называемая внекорабельная деятельность (ВКД).
 
В 1964 году советские инженеры и ученые увидели возможность опередить конкурентов на данном этапе освоения космоса.

Для решения этой задачи, в СССР была разработана и изготовлена в двух  экземплярах, оснащенная гибкой отделяемой шлюзовой камерой, модификация нового двухместного космического корабля «Восход», первый полет которого состоялся 12 октября 1962 года. 

2 февраля 1965 года состоялся первый полет  модифицированного космического корабля «Восход» с манекенами космонавтов на борту.  Миссия окончилась аварией – из-за сбоя бортовой автоматики, сработала система  подрыва космического аппарата.

В запасе оставался еще  один приспособленный для выхода в открытый космос космический корабль «Восход», а изготовление последующих экземпляров требовало не менее года. Более того, было известно о том,  что выход американского астронавта
в открытый космос намечался на первую половину  1965 года. Таким образом, использование оставшегося в запасе, недоработанного космического корабля «Восход» было весьма рискованной, но, при этом, единственной возможностью осуществить выход в открытый космос раньше конкурентов.

Одной из причин реализации  данного решения была уверенность Главного конструктора С. П. Королева  в полной готовности экипажа. В период подготовки к полету,  П. И. Беляев (1925-1970) ,  А. А. Леонов (1934-2019) и их дублеры Е. В. Хрунов (1933-2000), Д. А. Заикин (1932-2013) отработали около 3 тыс. различных нештатных ситуаций; достигнув автоматизма своих действий.

Менее, чем за двое суток до старта, во время заправки ракеты топливом, была повреждена гибкая шлюзовая камера. Запасная шлюзовая камера была негерметична, и требовала срочного, произведенного  за одну ночь, ремонта.

18 марта 1965 года в 10:00 по московскому времени с космодрома Байконур был запущен космический корабль  «Восход-2».   

После отделения третьей ступени ракеты-носителя, средствами радиолокации было установлено, что, ввиду технического сбоя навигационной аппаратуры, средняя высота орбиты космического корабля  на 200  км превыcила  расчетный показатель, что создавало опасность серьезного радиационного облучения экипажа.

На первом витке полета была проверена герметичность скафандра А. А. Леонова, а надувной шлюз был приведен в рабочее состояние.

На втором витке полета,  в 11:34:51 по московскому времени А. А. Леонов впервые в истории вышел в открытое  космическое пространство.

Пребывание А. А. Леонова в открытом космосе продолжалось около 15 минут. За это время космонавт провел киносъемку и опробовал простейшие приемы  перемещения около космического корабля при помощи страховочного фала.
По истечении данного времени,  А. А. Леонову было необходимо срочно вернуться на борт космического корабля. Это было обусловлено тем, что запаса кислорода в его скафандре хватало всего на 30 минут.

Ценой больших  физических усилий, смотав в бухту довольно жесткий страховочный фал, А. А. Леонов попытался войти в шлюз космического корабля, однако, обусловленные избыточным внутренним  давлением воздуха, непредусмотренные  деформации скафандра делали это невозможным.

Спасая свою жизнь, А. А. Леонов был вынужден, мирясь с рисками для своего физического состояния,  частично снизить давление воздуха в своем скафандре. Это позволило ему проникнуть в люк шлюза, а затем, вернуться на борт космического корабля.

До ближайшего возможного момента приземления на территории СССР оставалось около 22 часов.

Входя на борт космического корабля, А. А. Леонов не сумел плотно закрыть люк. Регистрируя, обусловленную  этим, утечку воздуха, бортовая автоматика выдавала команды на пополнение атмосферы космического корабля чистым кислородом.   Это, в свою очередь, грозило как пожаром, так и кислородной интоксикацией экипажа.

За несколько часов до предполагаемого момента приземления,  впервые в истории  отечественной пилотируемой  космонавтики произошел отказ  автоматической системы ориентации космического корабля, из-за чего посадка в автоматическом режиме стала невозможной.

Единственный шанс на спасение экипажа  состоял в посадке в ручном режиме. Для этого требовалось визуально сориентировать космический корабль так, чтобы импульс силовой установки оказался тормозным. 

Реализации подобного плана препятствовало множество факторов.
Во–первых, как известно в наше время, в начале космического полета, космонавты могут испытывать серьезные физические недомогания, связанные с адаптацией организма к невесомости.

Чаще всего, это проявляется в повышении артериального и внутричерепного давления, сильнейших головных и спинных болях, изнуряющей тошноте, особенно, во время перемещения в пространстве, но, самое главное, в,  осложняющих  пространственную ориентацию, расстройствах  вестибулярного аппарата.

Более того, к этому моменту, у экипажа «Восхода-2» накопилась колоссальная усталость, что также не способствовало повышению внимательности и  работоспособности.

Не сбросить со счетов и того, что запас топлива на космическом корабле – весьма ограничен, и, таким образом, возможностей  многократного   исправления ошибок маневрирования попросту не существовало.

Тем не менее, экипажу удалось правильно сориентировать космический корабль и обеспечить выдачу тормозного импульса. Однако, при этом, исключалась  возможность сколь – либо точного  выбора района приземления. 

19 марта в 12:02 космический корабль «Восход-2» приземлился  в 51.24 градусах восточной долготы и в 57.99  градусах северной широты в тайге. Ближайшим - расположенным в 24 км к северо-востоку   от места посадки был поселок Басим Пермского  края.

На борту спускаемого аппарата был радиомаяк, позволивший спасателям определить место посадки с точностью около сотни километров. 
Также, у космонавтов  была УКВ-радиостанция Р-126,  которую требовалось извлечь из спускаемого аппарата и снабдить высоко поднятой антенной.

Примерно через четыре часа после приземления, экипаж «Восхода-2» был обнаружен с гражданского вертолёта Пермского авиаотряда.

Космонавты развели костёр, с вертолёта им сбросили зимние полётные куртки, унты, топор и ракетницы с тремя ракетами.
На расположенной в 5 км от места посадки, поляне приземлился вертолёт и был организован штаб спасательной операции. 
Наряду с этим, к месту посадки  корабля продвигались две автомашины с солдатами полка ПВО.

Работа вертолётов в районе посадки была затруднена из-за большой высоты деревьев, а в ночных условиях была полностью приостановлена.
Первую из двух ночей на месте посадки космонавты провели одни. Они сняли скафандры, отжали бельё от накопившейся влаги, вновь оделись и дополнительно утеплились, используя споротые куски внутренней экранно-вакуумной теплоизолирующей обшивки кабины.

На другой день, 20 марта, к месту посадки стали прибывать спасатели поисковой группы.

К вечеру 20 марта около экипажа собрались 22 человека. У космонавтов появилось тёплое белье, унты. В большом котле вскипятили воду, космонавты помылись. Вторую ночёвку космонавты провели в построенном на месте посадки бревенчатом срубе.

Утром 21 марта космонавты со спасателями отправились на вертолетную площадку и в 8:06  заняли места в вертолете Ми-4, которым были доставлены на пермский аэродром Большое Савино.

23 марта 1965 года советская столица встречала героев космоса. В аэропорту космонавтов приветствовал Председатель ЦК КПСС Л. И. Брежнев (1906 – 1982). 
Бесчисленные людские толпы выстроились вдоль маршрута следования кортежа  с героями космоса, а эксперты начинали разбор удачной, но полной драматических моментов, космической  миссии. 

В полёте космического корабля «Восход- 2» произошло семь аварийных ситуаций, четыре из  которых  представляли для экипажа смертельную опасность. Таким образом, данный космический корабль  нуждался в тщательной и длительной доработке.

3 июня 1965 года американский астронавт Уайт Эдвард (1930-1967) стал вторым человеком, вышедшим в открытый космос.

В то же время советская пилотируемая космонавтика оказалась перед лицом серьезного кризиса, обуславливаемого близостью момента исчерпания возможностей исследования космоса при помощи существовавших космических кораблей.

Одной из возможных перспектив советской пилотируемой космонавтики могла стать первая в мире высадка  человека на  Луне.

Для решения данной задачи разрабатывалась тяжелая ракета «Н-1» и новый космический корабль «Л-1».

Для полетов на околоземной орбите, был разработан  космически корабль  а «Союз», первый полет  которого состоялся 23-24 апреля 1967 года, и ввиду, обусловленных недостатками конструкции,  многочисленных технических проблем, завершился трагической гибелью космонавта В. М. Комарова.

Первый успешный пилотируемый запуск космического корабля «Союз» состоялся 26 октября 1968  года.

Следующий выход советских  космонавтов в открытый космос состоялся в январе 1969 года,  во время совместного полета космических кораблей «Союз-4» и «Союз-5». Этот полет выполнялся в рамках реализации лунной программы,  и ознаменовался выполнением первой в мире стыковки двух космических  кораблей, а также пробным переходом из одного космического корабля -  в другой через открытый космос.

К этому моменту американские астронавты выходили  в открытый космос 9 раз.
Средства, выделенные на лунную программу в США составили 25.4  миллиарда долларов, что 35 раз превысило аналогичный показатель СССР.

Это, в свою очередь, привело к тому, что в нашей стране  реализация лунной программы проводилась из соображений максимальной экономии финансов.

Так, первая ступень, способной выводить на низкую околоземную  орбиту 140  т. полезной нагрузки,  американской лунной ракеты Saturn-V  была оснащена пятью двигателями F-1, тяга каждого из  которых составляла около 7 МН.

Создание данных двигателей заняло семь лет  и поглотило не менее 10%, выделенных на лунную программу, средств. 

Одной из противоречивых и, оттого, крайне - непростых технических задач являлось проектирование камеры сгорания и системы сопел данного двигателя.

С одной стороны, данные компоненты ракетных  двигателей должны обладать прочностью, позволяющей выдерживать высокое давление продуктов сгорания топлива.

С другой стороны, их толщина должна быть сравнительно небольшой, чтобы была возможность обеспечения эффективного теплоотвода.

Примененное в двигателях F-1, техническое решение состояло в том, что камеры сгорания и сопла охлаждались поступающим в двигатели холодным топливом, для чего была разработана сложная система топливопроводов и ребер жесткости.

Поскольку, высота данного двигателя равнялась  5.6 м., рабочее давление превышало 7 МПа, а рабочая температура в камере сгорания и в соплах составляла около  3 200; С., создание данной силовой установки требовало уникальных технологий высокотемпературной пайки.

Важнейшей частью создания данных двигателей было проведение стендовых огневых испытаний, имитирующих  работу силовых установок лунной ракеты. За семь лет подобные испытания прошли 1 332 прототипа двигателя F-1 со 108 различными вариантами форсуночной головки.  Подавляющее большинство данных испытаний окончились физическим разрушением тестируемых  прототипов.

Советская лунная ракета «Н-1» была рассчитана на доставку на низкую опорную орбиту всего лишь  90 тонн полезной нагрузки. Ее первая ступень оснащалась 30 (!) двигателями НК-33, тягой 1.7 МН.
Экономия на создании стендов для комплексных  огневых испытаний и отказ от данного этапа разработки ракет-носителей, в конечном счете, обусловили фактический перенос данных  проверок на космодром и неудачу советской лунной программы.

Первый пуск ракеты  «Н-1» был произведён 21 февраля 1969 года. Через несколько секунд полета произошёл скачок напряжения, из-за которого бортовая автоматика аварийно отключила два двигателя, что  привело к короткому замыканию и возгоранию. Ракета упала в 52 км от места старта.

Второй  пуск ракеты  «Н-1» был произведен 3 июля 1969 года.  На высоте 200 м. отключились все двигатели. Обусловленный падением ракеты, взрыв разрушил стартовый комплекс.

Третий  пуск ракеты  «Н-1» был произведён 27 июня 1971 года. В начале полета ракета начала вращаться и  разрушилась. Остатки ракеты упали в 16,2 км от места старта.

Четвёртый пуск  ракеты  «Н-1» был произведён 23 ноября 1972 года. На высоте около 40 километров, однако, при плановом снижении тяги первой ступени, взорвался насос одного из двигателей. Затем последовал пожар и взрыв первой ступени.

19 апреля 1971 года была запущена первая советская орбитальная станция               «Салют–1». Тогда же были свернуты все работы по лунной программе. Это открыло новое,  как оказалось, перспективное направление развития советской космонавтики.

После приземления космического корабля «Восход-2» в труднодоступном районе, все спускаемые аппараты космических кораблей «Союз» комплектуются носимым аварийным запасом (НАЗ),  представляющим собой оптимальный с точки  зрения массы и функциональности, набор средств, необходимых для обеспечения выживания экипажа в течение трех суток.

Космонавты в обязательном порядке проходят тренировки на выживание в  случае приземления в пустыни и лесной местности, а также в случае приводнения в океан.

В 1980  году в центре подготовки космонавтов была введена в эксплуатацию гидролаборатория, предназначенная для обучения космонавтов приемам внекорабельной деятельности.

Основной целью  создания сооружения были имитация невесомости путем погружения облаченных в скафандры космонавтов в бассейн и обеспечения нулевой плавучести.

Гидролаборатория расположена в цилиндрическом трёхэтажном здании. Центральную часть здания занимает цилиндрический резервуар с водой диаметром 23 и высотой -  12 м.

Предусмотрена, погружаемая в резервуар, платформа, на которую могут быть установлены макеты различных модулей МКС.

Отработанные технологии внекорабальной деятельности позволили человечеству вступить на Луну,  создать и длительно эксплуатировать орбитальную станцию  «Мир, а затем – МКС, а также выполнить ряд  уникальных  научных исследований, ориентированных на обеспечение дальних межпланетных перелетов.

С 2010 года на борту МКС проводится,  разработанный учеными из Института медико-биологических  проблем, эксперимент «Тест», состоящий в  регулярном отборе проб космической пыли  с внешней поверхности МКС.

За первые шесть лет эксперимента было отобрано 19 образцов пыли, в некоторых  из них были обнаружены микроорганизмы, обитающие в Баренцевом море и на острове Мадагаскар. Таким образом,  были пересмотрены представления о верхней границе земной биосферы.

Все это стало  возможным после того, как 60 лет назад советский космонавт Алексей Архипович Леонов сделал первый шаг в открытый космос.