КАБИННЫЙ МОДУЛЬ
Кабина космического лунного корабля — это частица Земли в мире далеком, неведомом. С поверхности Луны на фоне неба Земля видна как малый диск, который можно закрыть рублевой монетой в вытянутой руке. В этом микропомещении должны быть обеспечены все условия для работы и отдыха человека. Поэтому кабина корабля представляет собой целый комплекс систем, оборудования и агрегатов, задача которых — обеспечить комфортные условия экипажу на всех участках полета.
Первое, что надо было решить: какая будет атмосфера в кабине. Ведь от атмосферы зависит и величина избыточного давления, которая определяет толщину защитных оболочек, а значит, и массу конструкции. Напрашивалась чисто кислородная атмосфера. У наших зарубежных коллег она и была выбрана. Это позволяло иметь по отношению к вакууму давление в кабине примерно 0,4 атмосферы (парциальное давление кислорода). Но это влекло за собой создание специальной арматуры, элементов безопасности, особой технологии производства, обмедненного инструмента и т. д. Опыта в этих вопросах у нас было существенно меньше, чем у американцев. Приняли атмосферу обычную воздушную, которую применяли до этого на всех советских пилотируемых аппаратах. Оставив парциальное давление кислорода без изменений, мы уменьшили содержание азота. В результате давление в кабине было примерно 560 мм ртутного столба. Это существенно облегчало отработку действий экипажа, да и по комфортности практически не проигрывали. Воздушная атмосфера приводила к дополнительным массам, но все понимали, что так будет безопасней и лучше. Позже жизнь подтвердила это.
В разделе «Облик Лунного корабля» мы вкратце описали, как выбиралась форма, образованная плоскими панелями. Но в те времена сделать плоскую панель было проблемой. По трехслойным панелям, скажем, с алюминиевыми сотовыми наполнителями, были только теоретические заделы, именно заделы. Методики их расчета требовали серьезных проверок, а технологическое обеспечение изготовления только разрабатывалось. Делать такие панели путем фрезерования представлялось сложным как в расчетном, так и в технологическом плане. Над нами «висел» придуманный в недрах министерства КИМ (коэффициент использования материала). Уже в семидесятых годах, когда научились использовать стружку от фрезерования, метод фрезерования стал широко практиковаться в авиастроении и полностью себя оправдал. А как нам хотелось сделать хотя бы переднюю стенку из плоской панели! Выбор передней части кабины был особо ответственен, ведь это было место работы космонавта. Нужно было обеспечить необходимые углы обзора как при посадке, так и при стыковке. Особенно тяжело давался сектор обзора при посадке: из иллюминатора должны быть видны район посадки и опорные устройства. В результате долгих споров угол обзора к вертикали был выбран в размере 7°.
Как расположить иллюминатор посадки, каков его размер, не будет ли он «бликовать», не ослепит ли отраженным светом? Эти и многие другие вопросы пришлось решать. В конце концов иллюминатор был выбран с размерами, существенно превышающими все до сих пор существовавшие на космических кораблях. На люк установили коллиматор, на который от системы управления проецировалась точка посадки. С помощью ручки управления космонавт совмещал эту точку с выбранным районом, и корабль шел к цели. Верхний иллюминатор предназначался для обеспечения стыковки. Условия его работы были известны, да и место сразу определили. Снаружи на него установили широкоугольный визир, через который космонавт определял местоположение своего корабля относительно орбитального корабля, расстояние до ЛОКа, необходимые углы маневра.
Обзор — это только зрительное восприятие, нужно еще уметь и управлять кораблем. Для этого надо разработать ручку управления, устройства преобразования и передачи сигнала и систему исполнительных органов. Предметом особой заботы стал выбор ручки управления. Опыт полетов на космических кораблях был очень мал. Обратились к летчикам-испытателям. Помнится, как в конструкторский зал пришли заслуженные летчики-испытатели Ю.А.Гарнаев и М.Л.Галлай. Пригласил их к нам один из сподвижников Королева, человек высокой инженерной эрудиции Е.Ф.Рязанов. «Знакомьтесь, — сказал он, — это летчики-испытатели, летчики, которые одолевали все сложнейшие технические вариации. Вы уже достаточно наспорились между собой. Давайте спросим их, как они представляют себе посадку Лунного корабля. Задавайте вопросы». Сколько вопросов им было задано! И на все наши вопросы были получены обстоятельные, с достаточным обоснованием ответы. Особенно досталось Ю.А.Гарнаеву. Он ведь первый в мире летал на турболете. Вопросы задавали разные: про его ощущения, про маневры над Землей, о необходимых углах обзора, наилучшей позе при управлении, по органам управления и т. д. Им не было конца. Долго расспрашивали его о том, какие необходимы ручки управления. Все сходились на кистевой рукоятке, примерно такой, какая была на корабле «Восток». Но ограниченная подвижность локтевого и плечевого суставов руки в скафандре не позволила установить эту рукоятку в корабль. Здесь рождается пальцевая ручка управления. Требования при управлении исходили из того, что космонавт должен уметь управлять кораблем в условиях разгерметизированной кабины. Наибольшую подвижность в случае, когда раздувался скафандр, имели пальцы. Хотя превышение рабочего давления было всего 0,4 атмосферы, но подвижность кистевого и локтевого суставов существенно уступали пальцам. Принятие пальцевого варианта ручки было необычным, это требовало определенных навыков, приобретаемых путем кропотливых тренировок, но это было уже, как говорится, делом техники.
Как разместить в кабине аппарата экипаж космического корабля?! Этот вопрос с первых полетов человека всегда был предметом особых исследований. Большие перегрузки при взлете и посадке определили наиболее благоприятную, с точки зрения восприятия перегрузок, позу космонавтов. Сегодня практически все знают, что корабли «Союз» комплектуются креслами, индивидуально подогнанными для каждого члена экипажа, при этом поза космонавта такова, что восприятие перегрузок идет в направлении грудь — спина. Для многоразовых крылатых аппаратов, таких как «Спейс Шаттл» или «Буран», поза космонавта осталась той же. Но поскольку условия полета таких аппаратов предусматривают ограничения по допустимым перегрузкам, не превышающим три единицы, кресла в них устанавливаются универсальные. А какое кресло делать в Лунной кабине? Ведь положение космонавта должно быть таково, чтобы обеспечивались стабильное положение его во время работы двигателей, необходимый обзор и управление, а также восприятие возникающих перегрузок. Чуть выше мы уже сказали о вертикальной позе при посадке, но как при такой позе обеспечить выполнение других условий? Требовался особый скафандр. Его разработка была поручена фирме Г.И.Северина. В этом скафандре космонавт должен уметь работать в кабине, спускаться на поверхность, передвигаться по поверхности, переходить через открытый космос в Лунный орбитальный корабль. Для обеспечения необходимой подвижности нужно было сделать минимальным перепад давлений. Давление в скафандре определили, что соответственно определило и атмосферу внутри него. Она стала чисто кислородной.
Рис. 13. Лунный скафандр
Рис. 14. Испытатель в лунном скафандре
Уже позже, через некоторое время, мы услышали о трагедии на стартовой площадке мыса Кеннеди 27 января 1967 г. При испытаниях корабля «Аполлон» в считанные секунды сгорело трое американских космонавтов: В.Гриссом, Э.Уайт, Р.Чаффи. Причиной пожара явилась искра, а дальше кислородная атмосфера сделала свое дело. Да, кислородная атмосфера требовала к себе отношения на «Вы». Это хорошо понимали и разработчики скафандра. Исходя из условий эксплуатации, разработчики выбрали скафандр ранцевого типа (рис. 13, 14). Это означало, что на спине скафандра открывалась «дверь». Через эту «дверь» космонавт забирался в скафандр, закрывался, проверял герметичность, после чего был готов к дальнейшим работам. На этой двери была смонтирована вся система жизнеобеспечения. Дверь была подвешена к жесткой раме, ее-то мы в дальнейшем использовали как элемент силового крепления.