“… Vào thời cổ đại, mọi người nhìn lên bầu trời để nhìn thấy hình ảnh của các anh hùng của họ trong số các chòm sao. Đã có nhiều thay đổi kể từ đó: những người bằng xương bằng thịt đã trở thành anh hùng của chúng ta. Những người khác sẽ đi theo và chắc chắn sẽ tìm được đường về nhà. Các cuộc tìm kiếm của họ sẽ không vô ích. Tuy nhiên, những người này là người đầu tiên, và họ sẽ vẫn là người đầu tiên trong trái tim chúng ta. Từ nay, tất cả những ai không dán mắt vào sao Kim sẽ nhớ rằng một góc nhỏ bé của thế giới xa lạ này mãi mãi thuộc về nhân loại."
- Bài phát biểu của Tổng thống Barack Obama nhân kỷ niệm 40 năm ngày cử một sứ mệnh có người lái tới Sao Kim, M. Canaveral, ngày 31 tháng 10 năm 2013
Lúc này, bạn chỉ có thể nhún vai và thành thật thừa nhận rằng chưa từng có chuyến bay có người lái nào đến sao Kim. Và bản thân “bài phát biểu của Tổng thống Obama” chỉ là một đoạn trích từ bài phát biểu chuẩn bị sẵn của R. Nixon trong sự kiện các phi hành gia được cử đi chinh phục mặt trăng qua đời (1969). Tuy nhiên, sự dàn dựng vụng về lại có những lý lẽ biện minh rất cụ thể. Đây là cách NASA nhìn thấy các kế hoạch tiếp theo để khám phá không gian trong những năm 1960:
- 1973, ngày 31 tháng 10 - phóng phương tiện phóng Saturn-V với sứ mệnh có người lái lên Sao Kim;
- 1974, ngày 3 tháng 3 - con tàu đi qua gần Sao mai;
- 1974, ngày 1 tháng 12 - sự trở lại của mô-đun hạ cánh cùng phi hành đoàn về Trái đất.
Bây giờ nó có vẻ giống như khoa học viễn tưởng, nhưng sau đó, nửa thế kỷ trước, các nhà khoa học và kỹ sư đã tràn ngập những kế hoạch và kỳ vọng táo bạo nhất. Họ có trong tay công nghệ chinh phục không gian mạnh mẽ và hoàn hảo nhất, được tạo ra trong khuôn khổ chương trình mặt trăng "Apollo" và các sứ mệnh tự động nghiên cứu hệ mặt trời.
Phương tiện phóng Saturn V là phương tiện phóng mạnh nhất do con người tạo ra từ trước đến nay, với khối lượng phóng vượt quá 2900 tấn. Và khối lượng của trọng tải được phóng lên quỹ đạo trái đất thấp có thể lên tới 141 tấn!
Ước lượng độ cao của tên lửa. 110 mét - từ tòa nhà 35 tầng!
Tàu vũ trụ 3 chỗ ngồi hạng nặng "Apollo" (trọng lượng khoang chỉ huy - 5500 … 5800 kg; trọng lượng mô-đun dịch vụ - lên đến 25 tấn, trong đó 17 tấn là nhiên liệu). Đó là con tàu được cho là đã được sử dụng để vượt ra ngoài quỹ đạo trái đất thấp và bay đến thiên thể gần nhất - Mặt trăng.
Giai đoạn trên S-IVB (giai đoạn thứ ba của Saturn-V LV) với một động cơ có thể tái sử dụng, được sử dụng để phóng tàu vũ trụ Apollo vào quỹ đạo tham chiếu quanh Trái đất, và sau đó đi vào đường bay tới Mặt trăng. Tầng trên nặng 119,9 tấn chứa 83 tấn oxy lỏng và 229.000 lít (16 tấn) hydro lỏng - 475 giây cháy ở thể rắn. Lực đẩy là một triệu Newton!
Hệ thống liên lạc không gian tầm xa đảm bảo nhận và truyền dữ liệu đáng tin cậy từ tàu vũ trụ ở khoảng cách hàng trăm triệu km. Sự phát triển của công nghệ lắp ghép trong không gian là chìa khóa để tạo ra các trạm quỹ đạo và lắp ráp các tàu vũ trụ có người lái hạng nặng cho các chuyến bay đến các hành tinh bên trong và bên ngoài của hệ mặt trời. Sự xuất hiện của các công nghệ mới trong vi điện tử, khoa học vật liệu, hóa học, y học, robot, thiết bị đo đạc và các lĩnh vực liên quan khác có nghĩa là một bước đột phá không thể tránh khỏi trong khám phá không gian.
Việc hạ cánh của một người lên mặt trăng không còn xa, nhưng tại sao không sử dụng công nghệ sẵn có để thực hiện những chuyến thám hiểm táo bạo hơn? Ví dụ - một chiếc máy bay có người lái của Sao Kim!
Nếu thành công, chúng ta - lần đầu tiên trong toàn bộ kỷ nguyên nền văn minh của chúng ta - sẽ may mắn được nhìn thấy thế giới xa xôi, bí ẩn đó trong vùng lân cận của Sao Mai. Đi bộ 4000 km trên lớp mây che phủ của Sao Kim và tan biến trong ánh sáng mặt trời chói mắt ở phía bên kia của hành tinh.
Apollo - tàu vũ trụ S-IVB trong vùng lân cận của sao Kim
Trên đường trở về, các phi hành gia sẽ làm quen với sao Thủy - họ sẽ nhìn thấy hành tinh này từ khoảng cách 0,3 đơn vị thiên văn: gần gấp 2 lần so với những người quan sát từ Trái đất.
1 năm 1 tháng trong không gian mở. Con đường dài nửa tỷ km.
Việc thực hiện chuyến thám hiểm liên hành tinh đầu tiên trong lịch sử được lên kế hoạch sử dụng các công nghệ độc quyền hiện có và các mẫu công nghệ tên lửa và không gian được tạo ra trong chương trình Apollo. Tất nhiên, một nhiệm vụ phức tạp và kéo dài như vậy sẽ đòi hỏi một số quyết định phi tiêu chuẩn khi lựa chọn cách bố trí tàu.
Ví dụ, giai đoạn S-IVB, sau khi đốt cháy nhiên liệu, phải được thông gió, và sau đó được sử dụng như một khoang có người ở (xưởng ướt). Ý tưởng chuyển đổi các thùng nhiên liệu thành nơi ở cho các phi hành gia trông rất hấp dẫn, đặc biệt khi xem xét rằng "nhiên liệu" có nghĩa là hydro, oxy và hỗn hợp "độc hại" của chúng gồm H2O.
Động cơ chính của tàu vũ trụ Apollo được cho là đã được thay thế bằng hai động cơ tên lửa đẩy chất lỏng từ giai đoạn hạ cánh của mô-đun Mặt Trăng. Với cùng một lực đẩy, điều này có hai lợi thế quan trọng. Đầu tiên, sự trùng lặp của các động cơ làm tăng độ tin cậy của toàn bộ hệ thống. Thứ hai, các vòi phun ngắn hơn đã tạo điều kiện thuận lợi cho việc thiết kế một đường hầm tiếp hợp mà sau này các phi hành gia sẽ sử dụng để điều hướng giữa mô-đun chỉ huy Apollo và các khu sinh hoạt bên trong S-IVB.
Điểm khác biệt quan trọng thứ ba giữa "tàu vũ trụ Sao Kim" và gói S-IVB - Apollo thông thường là liên kết với một "cửa sổ" nhỏ để hủy phóng và đưa mô-đun chỉ huy trở về Trái đất. Trong trường hợp trục trặc ở tầng trên, thủy thủ đoàn có vài phút để bật động cơ hãm (động cơ tên lửa đẩy của tàu vũ trụ Apollo) và quay trở lại hành trình.
Sơ đồ bố trí của tàu vũ trụ Apollo kết hợp với tầng trên của S-IVB. Ở bên trái là giai đoạn khởi hành cơ bản với một "mô-đun mặt trăng" được đóng gói. Phải - quang cảnh của "con tàu Sao Kim" ở các giai đoạn khác nhau của chuyến bay
Do đó, ngay cả TRƯỚC khi bắt đầu gia tốc tới sao Kim, việc tách và gắn lại hệ thống đã phải được thực hiện: tàu Apollo tách khỏi S-IVB, "ngã nhào" trên đầu, và sau đó nó đã được gắn với phần trên từ phía bên của mô-đun lệnh. Đồng thời, động cơ chính của Apollo hướng ra ngoài, theo hướng bay. Một đặc điểm khó chịu của chương trình này là tác động không tiêu chuẩn của quá tải lên cơ thể các phi hành gia. Khi động cơ của tầng trên S-IVB được bật lên, các phi hành gia bay theo đúng nghĩa đen với “mắt trên trán” - tình trạng quá tải, thay vì thúc ép thì ngược lại, “kéo” họ ra khỏi chỗ ngồi.
Nhận thấy cuộc thám hiểm như vậy khó khăn và nguy hiểm như thế nào, người ta đã đề xuất chuẩn bị cho chuyến bay đến Sao Kim theo nhiều giai đoạn:
- chuyến bay thử nghiệm quanh Trái đất của tàu vũ trụ Apollo với mô hình S-IVB có khối lượng và kích thước được cập cảng;
- chuyến bay có người lái kéo dài một năm của cụm Apollo - S-IVB trong quỹ đạo địa tĩnh (ở độ cao 35786 km so với bề mặt Trái đất).
Và chỉ sau đó - sự khởi đầu của sao Kim.
Trạm quỹ đạo "Skylab"
Thời gian trôi qua, số lượng các vấn đề kỹ thuật ngày càng nhiều, cũng như thời gian cần thiết để giải quyết chúng. "Chương trình mặt trăng" đã tàn phá đáng kể ngân sách của NASA. Sáu lần đổ bộ lên bề mặt của thiên thể gần nhất: ưu tiên đạt được - nền kinh tế Mỹ không thể kéo thêm được nữa. Sự hưng phấn trong vũ trụ của những năm 1960 đã đi đến kết luận hợp lý của nó. Quốc hội ngày càng cắt giảm ngân sách cho nghiên cứu của Cơ quan Hàng không Vũ trụ Quốc gia, và thậm chí không ai muốn nghe về bất kỳ chuyến bay có người lái hoành tráng nào đến Sao Kim và Sao Hỏa: các trạm liên hành tinh tự động đã thực hiện rất tốt công việc nghiên cứu không gian.
Kết quả là vào năm 1973, trạm Skylab được phóng lên quỹ đạo gần trái đất thay vì cụm Apollo - S-IVB. Một thiết kế tuyệt vời, đi trước thời đại nhiều năm - đủ để nói rằng khối lượng của nó (77 tấn) và thể tích của các khoang có thể ở được (352 mét khối) cao gấp 4 lần so với các đồng nghiệp của nó - các trạm quỹ đạo của Liên Xô trên tàu Salyut / Dòng Almaz …
Bí mật chính của SkyLab: nó được tạo ra trên cơ sở giai đoạn thứ ba của S-IVB của phương tiện phóng Saturn-V. Tuy nhiên, không giống như con tàu Venus, bên trong của Skylab không bao giờ được sử dụng làm thùng nhiên liệu. Skylab ngay lập tức được phóng lên quỹ đạo với đầy đủ thiết bị khoa học và hệ thống hỗ trợ sự sống. Trên tàu có 2.000 pound thức ăn và 6.000 pound nước. Bàn đã dọn, đến giờ tiếp khách!
Và sau đó nó bắt đầu … Người Mỹ phải đối mặt với một loạt các vấn đề kỹ thuật đến nỗi hoạt động của nhà ga hóa ra là không thể thực hiện được. Hệ thống cung cấp điện không hoạt động, cân bằng nhiệt bị xáo trộn: nhiệt độ bên trong nhà ga tăng lên + 50 ° C. Để khắc phục tình hình, một đoàn thám hiểm gồm 3 phi hành gia đã được cử gấp đến Skylab. Trong 28 ngày trên trạm khẩn cấp, họ đã mở tấm bảng điều khiển năng lượng mặt trời bị kẹt, gắn một "lá chắn" che nhiệt trên bề mặt bên ngoài, và sau đó, sử dụng động cơ tàu vũ trụ Apollo, định hướng Skylab theo một góc sao cho bề mặt thân tàu được Mặt trời chiếu sáng có diện tích tối thiểu.
Skylab. Tấm chắn nhiệt được lắp trên niềng có thể nhìn thấy rõ ràng
Nhà ga bằng cách nào đó đã đi vào hoạt động ổn định, đài quan sát trên tàu trong phạm vi tia X và tia cực tím bắt đầu hoạt động. Với sự trợ giúp của thiết bị Skylb, các "lỗ hổng" trên vành nhật hoa của mặt trời đã được phát hiện và hàng chục thí nghiệm sinh học, kỹ thuật và vật lý thiên văn đã được thực hiện. Ngoài "lữ đoàn sửa chữa và phục hồi", nhà ga đã được viếng thăm bởi hai cuộc thám hiểm nữa - kéo dài 59 và 84 ngày. Sau đó, đài thất thường đã bị băng phiến.
Vào tháng 7 năm 1979, 5 năm sau chuyến thăm cuối cùng của con người, Skylab đi vào bầu khí quyển dày đặc và sụp đổ trên Ấn Độ Dương. Một phần mảnh vỡ rơi xuống lãnh thổ Australia. Vậy là câu chuyện về đại diện cuối cùng của kỷ nguyên "Sao Thổ-V" đã kết thúc.
TMK của Liên Xô
Thật tò mò rằng một dự án tương tự đã được thực hiện ở nước ta: từ đầu những năm 1960, OKB-1 đã có hai nhóm làm việc dưới sự lãnh đạo của G. Yu. Maximov và K. P. Feoktistov đã phát triển một dự án cho một tàu vũ trụ liên hành tinh hạng nặng (TMK) để gửi một chuyến thám hiểm có người lái đến Sao Kim và Sao Hỏa (nghiên cứu các thiên thể từ đường bay mà không cần hạ cánh trên bề mặt của chúng). Không giống như tàu Yankees, những người ban đầu tìm cách thống nhất hoàn toàn các hệ thống của Chương trình Ứng dụng Appolo, Liên Xô đã phát triển một con tàu hoàn toàn mới với cấu trúc phức tạp, một nhà máy điện hạt nhân và động cơ phản lực điện (plasma). Khối lượng ước tính trong giai đoạn khởi hành của tàu vũ trụ trên quỹ đạo Trái đất được cho là 75 tấn. Điều duy nhất kết nối dự án TMK với "chương trình mặt trăng" trong nước là phương tiện phóng siêu nặng N-1. Một yếu tố quan trọng của tất cả các chương trình phụ thuộc vào những thành công tiếp theo của chúng tôi trong không gian.
Vụ phóng TMK-1 lên sao Hỏa được lên kế hoạch vào ngày 8 tháng 7 năm 1971 - trong những ngày diễn ra cuộc Đối đầu vĩ đại, khi Hành tinh Đỏ tiếp cận Trái đất càng gần càng tốt. Sự trở lại của đoàn thám hiểm được lên kế hoạch vào ngày 10 tháng 7 năm 1974.
Cả hai phiên bản TMK của Liên Xô đều có một thuật toán tiêm phức tạp vào quỹ đạo - phiên bản "nhẹ hơn" của tàu vũ trụ do nhóm công tác của Maximov đề xuất, cung cấp cho việc phóng mô-đun không người lái TMK vào quỹ đạo trái đất thấp, sau đó là sự hạ cánh của phi hành đoàn ba người. các phi hành gia được đưa vào không gian trong một "Liên minh" đơn giản và đáng tin cậy. Phiên bản của Feokistov cung cấp cho một kế hoạch thậm chí còn phức tạp hơn với một số vụ phóng N-1 cùng với việc lắp ráp tàu vũ trụ trong không gian sau đó.
Trong quá trình làm việc trên TMK, một tổ hợp nghiên cứu khổng lồ đã được thực hiện để tạo ra các hệ thống hỗ trợ sự sống cho một chu trình khép kín và tái tạo oxy, các vấn đề về bảo vệ bức xạ của phi hành đoàn khỏi pháo sáng mặt trời và bức xạ thiên hà đã được thảo luận. Người ta chú ý nhiều đến các vấn đề tâm lý khi ở trong một không gian hạn chế. Phương tiện phóng siêu nặng, việc sử dụng các nhà máy điện hạt nhân trong không gian, động cơ plasma mới nhất (vào thời điểm đó), liên lạc giữa các hành tinh, các thuật toán để cập cảng các bộ phận tàu nặng nhiều tấn trong quỹ đạo gần trái đất - TMK xuất hiện trước những người tạo ra nó dưới dạng một hệ thống kỹ thuật cực kỳ phức tạp, thực tế không thể thực hiện được với sự trợ giúp của công nghệ những năm 1960.
Thiết kế ý tưởng của tàu vũ trụ liên hành tinh hạng nặng đã bị đóng băng sau một loạt vụ phóng không thành công của "mặt trăng" N-1. Trong tương lai, họ đã quyết định từ bỏ việc phát triển TMK để chuyển sang các trạm quỹ đạo và các dự án khác thực tế hơn.
Và hạnh phúc đã rất gần …
Bất chấp sự hiện diện của tất cả các công nghệ cần thiết và tất cả sự đơn giản dường như của các chuyến bay đến các thiên thể gần nhất, một chiếc máy bay có người lái của Sao Kim và Sao Hỏa vượt quá sức của những kẻ chinh phục không gian vinh quang trong những năm 1960.
Về lý thuyết, mọi thứ đều tương đối tốt: khoa học và công nghiệp của chúng ta có thể tái tạo hầu hết mọi yếu tố của một con tàu liên hành tinh hạng nặng và thậm chí phóng chúng riêng biệt vào không gian. Tuy nhiên, trên thực tế, các chuyên gia Liên Xô trong ngành tên lửa và vũ trụ, giống như các đồng nghiệp Mỹ của họ, phải đối mặt với một số vấn đề khủng khiếp không thể giải quyết đến nỗi dự án TMK đã bị chôn vùi trong "tiêu đề" trong nhiều năm.
Vấn đề chính trong việc tạo ra các tàu vũ trụ liên hành tinh, như bây giờ, là SỰ TIN CẬY của một hệ thống như vậy. Và có vấn đề với điều đó …
Ngay cả ngày nay, với mức độ phát triển hiện tại của vi điện tử, động cơ phản lực điện và các công nghệ cao khác, việc gửi một đoàn thám hiểm có người lái đến Hành tinh Đỏ có vẻ ít rủi ro, khó thực hiện và quan trọng nhất là sứ mệnh quá đắt đỏ đối với một dự án như vậy. được thực hiện trong thực tế. Ngay cả khi nỗ lực hạ cánh trên bề mặt Hành tinh Đỏ bị hủy bỏ, việc một người ở lại lâu dài trong các khoang chật chội của tàu vũ trụ, cùng với nhu cầu hồi sinh các phương tiện phóng siêu nặng, buộc các chuyên gia hiện đại phải đưa ra giải pháp. Kết luận rõ ràng: với trình độ công nghệ hiện có, các sứ mệnh có người lái đến các hành tinh gần nhất của "nhóm hành tinh trên cạn" trên thực tế là không thể.
Khoảng cách! Đó là tất cả về những khoảng cách khổng lồ và thời gian cần thiết để vượt qua chúng.
Một bước đột phá thực sự sẽ chỉ xảy ra khi động cơ có lực đẩy lớn và xung lực riêng lớn không kém được phát minh, đảm bảo cho con tàu tăng tốc lên tới hàng trăm km / s trong một khoảng thời gian ngắn. Tốc độ bay cao sẽ tự động loại bỏ mọi vấn đề với các hệ thống hỗ trợ sự sống phức tạp và thời gian lưu lại lâu dài của đoàn thám hiểm trong không gian rộng lớn.
Mô-đun chỉ huy và dịch vụ Apollo
