Намного труднее на этот раз было с весами, хотя теперь проектанты исходили из существенно большей грузоподъемности ракеты-носителя — 6,5 тонны вместо 4,5 (была создана более мощная третья ступень). Ведь решено было создать принципиально новый корабль, на котором можно было бы не только осуществлять сближение и стыковку, но летать двум-трем космонавтам в течение нескольких недель (если помните, предел «Востока» был 10 дней), а в условиях совместной работы со станцией (подразумевалось, что на базе этого корабля позже будет создано транспортное средство для обслуживания долговременных орбитальных станций) — до нескольких месяцев.
Должны были быть существенно лучше условия жизни и работы экипажа, значительно больше возможности для проведения исследований и экспериментов, а также улучшены условия возвращения и посадки на Землю и т. д.
Важнейшей задачей было создание и отработка средств измерения параметров движения двух космических аппаратов относительно друг друга, управления процессом сближения и причаливания, механической и электрической стыковки двух кораблей, создание маршевых и координатных двигателей, обеспечивающих процессы сближения и стыковки, а также систем ориентации и управления, спуска на Землю с использованием подъемной силы и мягкой посадки.
На «Востоке» спускаемый аппарат имел форму сферы, которая при движении в атмосфере не имеет подъемной силы, и поэтому спуск его идет по довольно крутой, баллистической траектории. В результате при входе в плотные слои атмосферы возникают большие перегрузки — до 8―10 единиц. Для космонавтов, недолго пробывших на орбите, это не страшно. Но при длительных полетах ослабленному невесомостью организму космонавта большие перегрузки противопоказаны.
Если у корабля есть хотя бы небольшая подъемная сила, еще лучше регулируемая, корабль идет в атмосфере по более пологой траектории, тормозится медленнее, перегрузки снижаются. Кроме того, регулирование подъемной силы позволяет менять по необходимости точку приземления в диапазоне нескольких сот километров с точностью до нескольких километров.
Для возвращаемых космических аппаратов можно было бы предложить несколько способов получения подъемной силы: жесткое крыло, крылоподобная форма самого аппарата, авторотирующие винты, надувное крыло типа дельтаплана, специальные реактивные двигатели. Нужно было выбрать наиболее выгодный, исходя из условий выведения, полета и возвращения корабля, а также его компоновки.
Изучив все известные методы, специалисты по аэродинамике и проектанты пришли к выводу, что наиболее выгодно… не применять никаких средств, а использовать способность любого несферического тела развивать подъемную силу при определенных углах атаки. Говоря о «Востоке», мы упоминали различные формы тел, оптимальных с точки зрения объема, веса, теплозащиты и подъемной силы. На этот раз все эти формы были исследованы заново и выбор пал на бочкообразный усеченный конус с небольшим, в несколько градусов, углом раскрытия. Подобную форму имеет автомобильная фара. Такая форма при смещении центра тяжести от оси симметрии позволяет при движении в атмосфере получить подъемную силу. Вообще-то спускаемый аппарат с подъемной силой прорабатывался на предприятии еще с 1960 года, и проектанты имели в своем распоряжении результаты обширного анализа.
Спускаемые аппараты всех американских кораблей имели форму конуса — «Меркурий» и «Джемини» с углом около 55 градусов, а «Аполлон» — более 60 градусов. У «Союза» форма иная.
У «Аполлона» было несколько выше аэродинамическое качество. Но, с другой стороны, у «Союза» лучше использовался объем, меньше потребный запас топлива на ориентацию при спуске, проще задача размещения оборудования.
У «Востока» и всех американских космических кораблей спускаемые аппараты перед стартом располагались в головной части комплекса «носитель — корабль». И это понятно. На случай аварийной ситуации так легче отделить аппарат с космонавтами и увести его в сторону. У «Союза» впереди спускаемого аппарата располагается еще орбитальный отсек.
В свое время мы очень много думали над этим. И вот какие у нас возникли доводы в пользу такой, в общем, не очень удобной с точки зрения аварийного спасения компоновки. Все корабли, созданные до «Союза», были рассчитаны на сравнительно кратковременные полеты — до двух недель. В этом случае космонавты, когда их два-три человека, вполне могут потерпеть друг друга в одном объеме, однако комфорта при этом немного. Попробуйте втроем сесть в «рафик» и провести в нем безвыходно даже недельку — и работать, и есть, и спать все время в маленьком салоне. Здесь же, разумеется, должен быть и туалет. Мы решили сделать «Союз» «двухкомнатным». Один отсек — спускаемый аппарат — для выведения и возвращения космонавтов, другой — орбитальный отсек — для научной работы. Здесь же туалет. Естественно, орбитальному отсеку не нужна теплозащита — он будет отделяться перед входом в атмосферу вместе с приборно-агрегатным отсеком.