"… في العصور القديمة ، كان الناس يحدقون في السماء من أجل رؤية صور أبطالهم بين الأبراج. لقد تغير الكثير منذ ذلك الحين: أصبح الناس من لحم ودم أبطالنا. سيتبع الآخرون وسيجدون بالتأكيد طريقهم إلى المنزل. بحثهم لن يذهب سدى. لكن هؤلاء كانوا هم الأوائل وسيظلون الأوائل في قلوبنا. من الآن فصاعدًا ، سيتذكر كل من لا يوجه نظره إلى كوكب الزهرة أن ركنًا صغيرًا من هذا العالم الغريب ينتمي إلى البشرية إلى الأبد ".
- خطاب الرئيس باراك أوباما المخصص للاحتفال بالذكرى الأربعين لإرسال بعثة مأهولة إلى كوكب الزهرة ،
إم.كانافيرال ، 31 أكتوبر 2013
في هذه المرحلة ، يمكنك فقط هز كتفيك والاعتراف بأمانة أنه لم تكن هناك أي رحلة مأهولة إلى كوكب الزهرة. و "خطاب الرئيس أوباما" نفسه ما هو إلا مقتطف من الخطاب المعد لنيكسون في حالة وفاة رواد الفضاء الذين أرسلوا لغزو القمر (1969). ومع ذلك ، فإن التدريج الخرقاء له مبررات محددة للغاية. هكذا رأت ناسا خططها الإضافية لاستكشاف الفضاء في الستينيات:
- 1973 ، 31 أكتوبر - إطلاق مركبة الإطلاق Saturn-V بمهمة مأهولة إلى كوكب الزهرة ؛
- 1974 ، 3 مارس - مرور السفينة بالقرب من نجمة الصباح ؛
- 1974 ، 1 ديسمبر - عودة وحدة الهبوط مع الطاقم إلى الأرض.
الآن يبدو الأمر وكأنه خيال علمي ، ولكن بعد ذلك ، قبل نصف قرن ، كان العلماء والمهندسون مليئين بأكثر الخطط والتوقعات جرأة. لديهم في أيديهم أقوى وأمثل تقنية لغزو الفضاء ، تم إنشاؤها في إطار برنامج القمر "أبولو" والبعثات الآلية لدراسة النظام الشمسي.
مركبة الإطلاق Saturn V هي أقوى مركبة إطلاق من صنع الإنسان على الإطلاق ، حيث تتجاوز كتلة الإطلاق 2900 طن. وقد تصل كتلة الحمولة التي يتم إطلاقها في مدار أرضي منخفض إلى 141 طنًا!
قدر ارتفاع الصاروخ. 110 متر - من مبنى مكون من 35 طابقا!
مركبة فضائية ثقيلة ذات 3 مقاعد "أبولو" (وزن مقصورة القيادة - 5500 … 5800 كجم ؛ وزن وحدة الخدمة - حتى 25 طنًا ، منها 17 طنًا وقودًا). كانت هذه السفينة هي التي كان من المفترض استخدامها لتجاوز مدار الأرض المنخفضة والطيران إلى أقرب جرم سماوي - القمر.
المرحلة العليا S-IVB (المرحلة الثالثة من Saturn-V LV) بمحرك قابل لإعادة الاستخدام ، يستخدم لإطلاق مركبة الفضاء أبولو إلى مدار مرجعي حول الأرض ، ثم إلى مسار رحلة إلى القمر. احتوت المرحلة العليا التي تزن 119.9 طنًا على 83 طنًا من الأكسجين السائل و 229000 لتر (16 طنًا) من الهيدروجين السائل - 475 ثانية من النار الصلبة. قوة الدفع مليون نيوتن!
أنظمة اتصالات فضائية بعيدة المدى تضمن استقبال ونقل موثوقين للبيانات من المركبات الفضائية على مسافات تصل إلى مئات الملايين من الكيلومترات. يعد تطوير تقنية الالتحام في الفضاء هو المفتاح لإنشاء محطات مدارية وتجميع المركبات الفضائية المأهولة الثقيلة للرحلات إلى الكواكب الداخلية والخارجية للنظام الشمسي. إن ظهور تقنيات جديدة في الإلكترونيات الدقيقة وعلوم المواد والكيمياء والطب والروبوتات والأجهزة وغيرها من المجالات ذات الصلة يعني حدوث اختراق وشيك لا مفر منه في استكشاف الفضاء.
لم يكن هبوط رجل على القمر بعيدًا ، لكن لماذا لا نستخدم التكنولوجيا المتاحة للقيام ببعثات أكثر جرأة؟ على سبيل المثال - رحلة طيران مأهولة لكوكب الزهرة!
إذا نجحنا ، فإننا - لأول مرة في حقبة حضارتنا بأكملها - سنكون محظوظين لرؤية هذا العالم الغامض البعيد بالقرب من نجمة الصباح. سر لمسافة 4000 كيلومتر فوق الغطاء السحابي لكوكب الزهرة وتذوب في ضوء الشمس الساطع على الجانب الآخر من الكوكب.
مركبة الفضاء أبولو - S-IVB بالقرب من كوكب الزهرة
بالفعل في طريق العودة ، سيتعرف رواد الفضاء على عطارد - سيرون الكوكب من مسافة 0.3 وحدة فلكية: أقرب مرتين من المراقبين من الأرض.
سنة وشهر في مكان مفتوح. طول المسار نصف مليار كيلومتر.
تم التخطيط لتنفيذ أول رحلة استكشافية بين الكواكب في التاريخ باستخدام التقنيات الموجودة حصريًا وعينات من الصواريخ وتكنولوجيا الفضاء التي تم إنشاؤها في إطار برنامج أبولو. بالطبع ، تتطلب مثل هذه المهمة المعقدة والمطوّلة عددًا من القرارات غير القياسية عند اختيار تصميم السفينة.
على سبيل المثال ، يجب تهوية مرحلة S-IVB ، بعد احتراق الوقود ، ثم استخدامها كمقصورة مأهولة (ورشة رطبة). بدت فكرة تحويل خزانات الوقود إلى أماكن معيشة لرواد الفضاء جذابة للغاية ، لا سيما بالنظر إلى أن "الوقود" يعني الهيدروجين والأكسجين ومزيجهم "السام" من H2O.
كان من المفترض أن يتم استبدال المحرك الرئيسي لمركبة أبولو الفضائية بمحركين صاروخيين يعملان بالوقود السائل من مرحلة الهبوط للوحدة القمرية. مع نفس الاتجاه ، كان لهذا ميزتان مهمتان. أولاً ، أدى تكرار المحركات إلى زيادة موثوقية النظام بأكمله. ثانيًا ، سهلت الفوهات الأقصر تصميم نفق محول يستخدمه رواد الفضاء لاحقًا للتنقل بين وحدة قيادة أبولو وأماكن المعيشة داخل S-IVB.
الاختلاف الثالث المهم بين "المركبة الفضائية Venusian" وحزمة S-IVB - Apollo المعتادة مرتبطة بـ "نافذة" صغيرة لإلغاء الإطلاق وإعادة وحدة خدمة الأوامر إلى الأرض. في حالة حدوث أعطال في المرحلة العليا ، كان لدى طاقم السفينة بضع دقائق لتشغيل محرك الكبح (محرك صاروخ الدفع لمركبة أبولو الفضائية) والذهاب في مسار العودة.
تخطيطات مركبة الفضاء أبولو بالتزامن مع المرحلة العليا S-IVB. على اليسار توجد مرحلة المغادرة الأساسية مع "وحدة قمرية" معبأة. على اليمين - منظر "لسفينة فينوس" في مراحل مختلفة من الرحلة
نتيجة لذلك ، حتى قبل بدء التسارع إلى كوكب الزهرة ، كان لا بد من الفصل وإعادة الالتحام للنظام: انفصل أبولو عن S-IVB ، و "سقط" فوق رأسه ، وبعد ذلك كان رست مع المرحلة العليا من جانب وحدة القيادة. في الوقت نفسه ، كان محرك أبولو الرئيسي موجهًا للخارج في اتجاه الرحلة. كانت السمة غير السارة لهذا المخطط هي التأثير غير القياسي للحمل الزائد على أجسام رواد الفضاء. عندما تم تشغيل محرك المرحلة العليا من S-IVB ، طار رواد الفضاء حرفياً "بعيون على جباههم" - الحمل الزائد ، بدلاً من الضغط ، على العكس من ذلك ، "سحبهم" من مقاعدهم.
إدراكًا لمدى صعوبة وخطورة هذه الرحلة الاستكشافية ، تم اقتراح التحضير للرحلة إلى كوكب الزهرة على عدة مراحل:
- رحلة تجريبية حول الأرض لمركبة أبولو الفضائية بكتلة راسية وحجم نموذج S-IVB ؛
- رحلة مأهولة لمدة عام واحد لمجموعة Apollo - S-IVB في مدار ثابت بالنسبة للأرض (على ارتفاع 35786 كم فوق سطح الأرض).
وعندها فقط - بداية كوكب الزهرة.
المحطة المدارية "سكايلاب"
مر الوقت ، وازداد عدد المشكلات الفنية ، كما زاد الوقت اللازم لحلها. دمر "البرنامج القمري" ميزانية ناسا بشكل كبير. ست عمليات إنزال على سطح أقرب جرم سماوي: تم تحقيق الأولوية - لم يستطع الاقتصاد الأمريكي سحب المزيد. وصلت النشوة الكونية في الستينيات إلى نهايتها المنطقية. خفض الكونجرس بشكل متزايد ميزانية دراسة الوكالة الوطنية للفضاء ، ولم يرغب أحد حتى في سماع أي رحلات مأهولة ضخمة إلى كوكب الزهرة والمريخ: لقد قامت المحطات الآلية بين الكواكب بعمل ممتاز في دراسة الفضاء.
نتيجة لذلك ، في عام 1973 ، تم إطلاق محطة Skylab في مدار قريب من الأرض بدلاً من مجموعة Apollo - S-IVB. تصميم رائع ، قبل سنوات عديدة من وقته - يكفي أن نقول إن كتلته (77 طنًا) وحجم المقصورات الصالحة للسكن (352 مترًا مكعبًا) كان أعلى بأربع مرات من نظرائه - المحطات المدارية السوفيتية في ساليوت / سلسلة الماز …
السر الرئيسي لـ SkyLab: تم إنشاؤه على أساس المرحلة الثالثة من S-IVB لمركبة الإطلاق Saturn-V. ومع ذلك ، على عكس سفينة Venus ، لم يتم استخدام دواخل Skylab أبدًا كخزان وقود. تم إطلاق Skylab على الفور إلى المدار بمجموعة كاملة من المعدات العلمية وأنظمة دعم الحياة. كان على متن الطائرة 2000 رطل من الطعام و 6000 رطل من الماء. تم إعداد الطاولة ، حان الوقت لاستقبال الضيوف!
ثم بدأت … واجه الأمريكيون مثل هذا التدفق من المشاكل التقنية التي تحول تشغيل المحطة إلى مستحيل عمليًا. كان نظام الإمداد بالطاقة معطلاً ، واضطرب توازن الحرارة: ارتفعت درجة الحرارة داخل المحطة إلى + 50 درجة مئوية. لتصحيح الوضع ، تم إرسال رحلة استكشافية من ثلاثة رواد فضاء على وجه السرعة إلى Skylab. خلال الـ 28 يومًا التي قضوها على متن محطة الطوارئ ، قاموا بفتح لوحة الألواح الشمسية المحشورة ، وتركيب "درع" واقٍ من الحرارة على السطح الخارجي ، ثم باستخدام محركات مركبة الفضاء أبولو ، قاموا بتوجيه Skylab في مثل هذه الزاوية سطح الهيكل الذي أضاءته الشمس كان له أدنى مساحة.
سكايلاب. يمكن رؤية الواقي الحراري المثبت على المشابك بوضوح
تم تشغيل المحطة بطريقة ما ، وبدأ المرصد الموجود على متن نطاقات الأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية في العمل. بمساعدة معدات Skylb ، تم اكتشاف "ثقوب" في هالة الشمس ، وتم إجراء العشرات من التجارب البيولوجية والتقنية والفيزياء الفلكية. بالإضافة إلى "لواء الإصلاح والترميم" ، تمت زيارة المحطة من قبل بعثتين أخريين - استغرقتا 59 و 84 يومًا. في وقت لاحق ، تم إيقاف المحطة المتقلبة.
في يوليو 1979 ، بعد 5 سنوات من آخر زيارة بشرية ، دخلت Skylab الأجواء الكثيفة وانهارت فوق المحيط الهندي. سقط جزء من الحطام على أراضي أستراليا. وهكذا انتهت قصة آخر ممثل لعصر "ساتورن الخامس".
TMK السوفياتي
من الغريب أن مشروعًا مشابهًا قد تم تنفيذه في بلدنا: منذ أوائل الستينيات ، تضم OKB-1 مجموعتي عمل تحت قيادة G. Yu. ماكسيموف وك. طور Feoktistov مشروعًا لمركبة فضائية ثقيلة بين الكواكب (TMK) لإرسال بعثة مأهولة إلى كوكب الزهرة والمريخ (دراسة الأجرام السماوية من مسار طيران دون الهبوط على سطحها). على عكس يانكيز ، الذين سعوا في البداية إلى توحيد أنظمة برنامج تطبيق أبولو تمامًا ، طور الاتحاد السوفيتي سفينة جديدة تمامًا بهيكل معقد ومحطة طاقة نووية ومحركات نفاثة كهربائية (بلازما). كان من المفترض أن تكون الكتلة المقدرة لمرحلة المغادرة للمركبة الفضائية في مدار الأرض 75 طنًا. الشيء الوحيد الذي ربط مشروع TMK بـ "البرنامج القمري" المحلي كان مركبة الإطلاق الثقيلة الفائقة N-1. عنصر أساسي في جميع البرامج التي تعتمد عليها المزيد من النجاحات في الفضاء.
كان من المقرر إطلاق TMK-1 إلى المريخ في 8 يوليو 1971 - خلال أيام المواجهة الكبرى ، عندما اقترب الكوكب الأحمر من الأرض في أقرب وقت ممكن. تم التخطيط لعودة البعثة في 10 يوليو 1974.
كلا الإصدارين من الصاروخ السوفيتي TMK كان لهما خوارزمية حقن معقدة في المدار - النسخة "الأخف وزناً" من المركبة الفضائية التي اقترحها فريق عمل ماكسيموف قدمت لإطلاق الوحدة غير المأهولة TMK في مدار أرضي منخفض يليه هبوط طاقم مكون من ثلاثة أفراد. تسليم رواد الفضاء إلى الفضاء في "اتحاد" بسيط وموثوق.قدمت نسخة Feokistov مخططًا أكثر تعقيدًا مع العديد من عمليات الإطلاق N-1 مع التجميع اللاحق للمركبة الفضائية في الفضاء.
في سياق العمل على TMK ، تم إجراء مجموعة هائلة من الدراسات لإنشاء أنظمة دعم الحياة لدورة مغلقة وتجديد الأكسجين ، وتمت مناقشة قضايا الحماية من الإشعاع للطاقم من التوهجات الشمسية والإشعاع المجري. تم إيلاء الكثير من الاهتمام للمشاكل النفسية الناتجة عن إقامة الشخص في مكان مغلق. مركبة الإطلاق فائقة الثقل ، واستخدام محطات الطاقة النووية في الفضاء ، وأحدث محركات البلازما (في ذلك الوقت) ، والاتصالات بين الكواكب ، وخوارزميات لرسو أجزاء السفن متعددة الأطنان في المدار القريب من الأرض وفكها - ظهرت TMK قبل مبتكريها في شكل نظام تقني معقد للغاية ، من المستحيل عمليًا تنفيذه بمساعدة التكنولوجيا في الستينيات.
تم تجميد تصميم مفهوم المركبة الفضائية الثقيلة بين الكواكب بعد سلسلة من عمليات الإطلاق غير الناجحة للمركبة "القمرية" N-1. في المستقبل ، تقرر التخلي عن تطوير TMK لصالح المحطات المدارية وغيرها من المشاريع الأكثر واقعية.
وكانت السعادة قريبة جدا …
على الرغم من وجود جميع التقنيات اللازمة وجميع البساطة الظاهرة للرحلات الجوية إلى أقرب الأجرام السماوية ، إلا أن التحليق المأهول للزهرة والمريخ كان بعيدًا عن قوة غزاة الفضاء المجيد خلال الستينيات.
من الناحية النظرية ، كان كل شيء جيدًا نسبيًا: يمكن لعلمنا وصناعتنا إعادة إنشاء أي عنصر تقريبًا في سفينة ثقيلة بين الكواكب وحتى إطلاقها بشكل منفصل في الفضاء. ومع ذلك ، من الناحية العملية ، واجه المتخصصون السوفييت في صناعة الصواريخ والفضاء ، مثل نظرائهم الأمريكيين ، عددًا هائلاً من المشكلات غير القابلة للحل لدرجة أن مشروع TMK دُفن "تحت العنوان" لسنوات عديدة.
كانت القضية الرئيسية في إنشاء المركبات الفضائية بين الكواكب ، كما هو الحال الآن ، هي موثوقية مثل هذا النظام. وكانت هناك مشاكل في ذلك …
حتى اليوم ، مع المستوى الحالي لتطوير الإلكترونيات الدقيقة ، والمحركات النفاثة الكهربائية وغيرها من التقنيات الفائقة ، فإن إرسال بعثة مأهولة إلى الكوكب الأحمر يبدو على الأقل محفوفًا بالمخاطر ، وصعب التنفيذ ، والأهم من ذلك ، مهمة باهظة التكلفة لمثل هذا المشروع في الواقع. حتى إذا تم التخلي عن محاولة الهبوط على سطح الكوكب الأحمر ، فإن الإقامة طويلة المدى لشخص في الأجزاء الضيقة للمركبة الفضائية ، إلى جانب الحاجة إلى إحياء مركبات الإطلاق فائقة الثقل ، تجبر المتخصصين المعاصرين على رسم استنتاج لا لبس فيه: مع المستوى الحالي للتكنولوجيا ، فإن المهمات المأهولة إلى أقرب كواكب "المجموعة الأرضية" مستحيلة عمليًا.
مسافة! الأمر كله يتعلق بالمسافات الهائلة والوقت المستغرق للتغلب عليها.
سيحدث الاختراق الحقيقي فقط عندما يتم اختراع محركات ذات قوة دفع عالية ولا تقل قوة دافعة محددة ، مما يضمن تسريع السفينة إلى سرعة مئات الكيلومترات / ثانية في فترة زمنية قصيرة. ستعمل سرعة الطيران العالية تلقائيًا على إزالة جميع المشكلات المتعلقة بأنظمة دعم الحياة المعقدة والإقامة طويلة المدى للرحلة الاستكشافية في مساحة شاسعة.
وحدة قيادة وخدمة أبولو
