Один из наиболее дискуссионных вопросов в современной космонавтике — о необходимости непосредственно.

Главная страница > Цитатник

ИЗ ИСТОРИИ ПОДГОТОВКИ ПЕРВЫХ КОСМОНАВТОВ

Один из наиболее дискуссионных вопросов в современной космонавтике — о необходимости непосредственного участия людей в космических исследованиях и о распределении задач между пилотируемыми и автоматическими системами. Существуют различные мнения и подходы к решению этого вопроса. Шведский ученый, лауреат Нобелевской премии X. Альвен высказал суждение [2], что если бы единственной целью космических полетов были научные наблюдения, то рано или поздно все задачи космонавтики стали бы решаться автоматическими средствами.

Человек и автоматика в космосе

Преимущества человека-исследователя перед автоматическими приборами и роботами очевидны. Человек обладает способностью глубокого анализа, он может быстро и качественно отобрать из большого потока информации наиболее ценную и, самое важное, может ориентироваться в незнакомой обстановке, принимать решения, основываясь не только на информации, поступающей во время полета, и заданной программе работ, как это делает автомат, но и на своих индивидуальных знаниях и опыте, как специальном научном, так и общем жизненном.

Однако полет человека в космос заключает в себе множество важных аспектов. Помимо сбора научной информации, такой полет представляет собой качественно новый этап в развитии человечества, в овладении силами природы. С одной стороны, выход в космос позволяет людям не только решать сложные проблемы, поставленные земной наукой, но и делать новые открытия, выявлять новые научные проблемы. С другой стороны, проникновение человека в космос есть лишь шаг на пути к его заселению и освоению, о чем очень убедительно говорил еще К. Э. Циолковский.

Необходимость сознательного выбора объектов исследования. Специалист по запросу с Земли или самостоятельно может принять решение о таком выборе, что особенно ценно для повышения точности и оперативности работы.

Известный советский ученый член-корреспондент АН СССР К. Я. Кондратьев, интенсивно изучающий проблему анализа научной информации, получаемой из космоса от автоматических ИСЗ и с помощью экипажей орбитальных космических кораблей, отмечает, что при проведении космических исследований ряд обстоятельств делает необходимым участие человека и потребует включения в экипажи будущих орбитальных станций космонавтов-специалистов различных научных и технических направлений. К таким обстоятельствам К. Я. Кондратьев совершенно справедливо относит:

Возможность испытания, проверки, регулирования, а также ремонта сложной научной аппаратуры [3].

Возможность обеспечения наиболее удобных условий съемки наземных объектов.

В ряде случаев принципиально возможные в автоматическом режиме исследования приобретают при участии человека качественно новое звучание, так как опытный исследователь выделяет наиболее важную информацию, в то время как автомат регистрирует все, что попадает в его «поле зрения». К таким работам относятся наблюдения за верхними слоями земной атмосферы, различными малоизученными районами земной поверхности. Очень ценно участие специалистов в настройке и отладке исследовательской аппаратуры, связанных с поиском оптимальных режимов ее работы, подбором всевозможных сменных приставок и т. п. Настроенная специалистами аппаратура в дальнейшем может успешно использоваться в автоматическом режиме, но для ее наладки человек очень полезен. К числу отрицательных сторон использования космонавтов для различных работ в космосе следует отнести определенные трудности и дополнительные проблемы, которые при запуске автоматов не возникают. Это, прежде всего обеспечение необходимых условий для нормальной жизнедеятельности и высокой работоспособности человека на борту космического корабля.

Существует значительное число экспериментов и различных работ в космосе, для выполнения которых человек совершенно необходим. Таковы, например, медицинские исследования, которые без человека практически невозможны, широкий круг психологических исследований различного вида. Невозможны без человека эксперименты по инженерной психологии, отработка систем и методов ручного управления. К этой же группе относятся эксперименты по визуальной навигации с использованием небесных светил. Практически невозможно себе представить без участия человека ремонт отказавшего оборудования на борту космического корабля — замену или восстановление испорченных деталей и блоков, а также работы на наружной поверхности корабля, связанные с выходом в космос.

Естественно, что пилотируемые космические корабли (КК) по своим размерам существенно больше автоматических аппаратов и соответственно имеют значительно большие веса. К весу пилотируемых КК еще добавляется вес специальных систем жизнеобеспечения, предназначенных для снабжения космонавтов кислородом, питьевой и санитарно-гигиенической водой и пищей, а также удаления и утилизации разнообразных отходов жизнедеятельности экипажа. Как известно, человек среднего веса около 70 кг потребляет в сутки примерно 600 л кислорода, 600—800 г сухой пищи и 2—2,5 л воды для питья. Кроме того, в длительном космическом полете человеку требуется 5—10 л воды для санитарно-гигиенических нужд. В процессе жизнедеятельности человек выделяет около 500 л углекислого газа, 2,5—3 л воды (пот и др.) и 100—200 г твердых отходов.

Одним из важных условий эффективной деятельности человека как на Земле, так и в космосе является наличие определенного довольно значительного свободного пространства для проведения рабочих операций, отдыха и т. д. Так, на первых советских космических кораблях «Восток» свободный объем составлял 5 м3, на/кораблях «Союз» — 15 м3, а на многоместной орбитальной станции «Салют» — около 100 м Аналогичны Объемы и у американских пилотируемых кораблей: на аппарате «Меркурий» — 3 м3, «Джемини» — 10 м3, «Аполлон» — 20 м3.

Выбор той или иной схемы системы жизнеобеспечения составляет содержание проектной задачи, решаемой конструкторами при разработке космического корабля. Во всяком случае, при любой схеме системы жизнеобеспечения для космического полета человека необходимы значительные весовые затраты.

Существует большое число возможных схем организации систем жизнеобеспечения. Простейшая схема — использование запасов воды, пищи и кислорода в чистом или химически связанном виде, а также сбор и складирование отходов. Главным недостатком такой схемы является прямая зависимость веса систем от длительности полетов, так что уже примерно для 30-суточного полета вес такой системы жизнеобеспечения превышает вес экипажа. Более совершенные схемы предусматривают восстановление (регенерацию) части исходных продуктов, потребляемых человеком (кислород, вода) из его выделений. Для таких систем требуются сравнительно небольшие запасы веществ, но собственный вес систем довольно большой из-за сложного устройства, поэтому при кратковременных полетах их вес даже больше, чем вес систем на запасах. Регенеративные системы различной степени замкнутости выгодно будет применять в будущем на космических кораблях, предназначенных для длительных полетов в течение нескольких месяцев и лет,

Таким образом, в общем виде распределение сфер действия автоматических и пилотируемых космических аппаратов выглядит приблизительно следующим образом. На самом начальном этапе исследования какого-либо небесного тела или космического явления для первичного ознакомления с ним и для отработки соответствующей техники осуществляется запуск автоматических аппаратов (одного или нескольких, в зависимости от сложности проблемы). Затем, для более глубокого и всестороннего изучения, посылаются экспедиции космонавтов с участием ученых-специалистов. В дальнейшем эти исследования переходят на этап более глубокого изучения с помощью разнообразных автоматических и пилотируемых средств.

Поскольку стоимость разработки и запуска тяжелых пилотируемых КК в настоящее время еще довольно высока, ясно, что очень частое их применение экономически невыгодно. К тому же для решения ряда задач использование пилотируемых КК не только не имеет преимуществ, но и просто невозможно. Например, для изучения околосолнечного пространства, отличающегося чрезвычайно высокими тепловыми потоками, для исследования характеристик высокоэнергетического космического излучения необходимо посылать автоматы, так как эти условия представляют опасность для человеческого организма. Также автоматически приходится начинать исследование любого неизвестного космического фактора, таких, например, как первичное изучение условий на поверхности Луны или планетах Солнечной системы. Поэтому автоматические аппараты служат первопроходцами при полетах к Луне, Венере, Марсу, прокладывая путь космонавтам.

Существуют различные точки зрения на обязанности экипажа космического корабля. Особенно велики разногласия по поводу участия космонавтов в управлении бортовыми системами. В первое время, когда опыт полетов человека в космос был очень мал, нередко высказывались мысли о том, что все или почти все функции, связанные с управлением, должна выполнять автоматика, а космонавт может брать управление на себя только в аварийных ситуациях. Другая крайность — стремление как можно больше задач управления возложить на космонавта, а автоматике оставить роль дублера. С обоими крайними взглядами трудно согласиться, связи. С одной стороны, неправильно видеть в экипажах обитаемых космических кораблей лишь пассажиров, не принимающих никакого участия в управлении кораблем. Но и возложить на космонавтов целиком всю ответственность за это управление, как например, на летчика, пилотирующего самолет, тоже нельзя. Даже в современной авиации автоматика играет большую роль в управлении полетом, а в космическом полете увеличивается количество задач, решение которых требует большого быстродействия и высокой точности. Рис. Антенна дальней космической связи

Очевидно, что и на самом пилотируемом космическом корабле не все виды работ должны выполняться экипажем. Пилотируемый космический корабль представляет собой систему «человек—машина», эффективность работы которой в большой степени зависит от правильного распределения функций между человеком и автоматикой. Поэтому, при проектировании космических кораблей задачи, возлагаемые на них, распределяются между экипажем и автоматическими приборами и формулируются основные требования к космонавтам с точки зрения профессиональных навыков и качеств, которые они должны приобрести в процессе подготовки к полету.

Большие трудности выпали на долю Купера, летавшего на корабле «Меркурий МА-9», которому пришлось ликвидировать неисправность в автоматическом устройстве, регулирующем последовательность операций при сходе с орбиты. Неприятности усугублялись тем, что неисправное устройство продолжало работать, выдавая неправильные команды и мешая космонавту взять управление на себя. Но все-таки космонавт и персонал наземных станций, правда, с большим трудом, смогли найти способ ликвидировать аварийную ситуацию.

В реальных космических полетах функции экипажа по управлению КК постоянно меняются, при этом намечается тенденция расширения сферы действия человека с углублением, детализацией задач и операций. Сначала действительно космонавты вмешивались в работу бортовых систем только в случаях каких-либо отказов в автоматике. Американские космонавты столкнулись с различными отказами и неисправностями в бортовых системах уже на первых своих пилотируемых спутниках «Меркурий». Так, при полете первого американского космонавта Джона Гленна на спутнике «Френдшип-7» перед включением тормозной двигательной установки (ТДУ) приборы показали, что ослабла система крепления теплозащитного экрана к корпусу. Возникла опасность, что после отделения ТДУ экран отвалится. Космонавт принял решение не отделять ТДУ после окончания ее работы и осуществил спуск вместе с нею.

На советских пилотируемых кораблях космонавтам впервые пришлось встретиться с отказом автоматики во время полета «Восхода-2», когда не сработала автоматическая система управления посадкой корабля на Землю. Командир корабля летчик-космонавт П. И. Беляев, проанализировав обстановку, сориентировал корабль вручную и в расчетное время включил ТДУ.

В дальнейшем и на других американских космических кораблях «Джемини» и «Аполлон» отказы систем принуждали космонавтов постоянно быть в готовности либо отключать неисправное оборудование, либо даже производить ремонт.

Целесообразность участия человека в проведении научных экспериментов на борту космического корабля определяется многими причинами. Например, в исследованиях, связанных с наблюдениями за различными объектами на Земле, важную роль играют: острота зрения, условия видимости, степень подготовки (тренированность) космонавта, наличие характерных отличительных признаков у объекта наблюдения. Разрешающая способность зрения оценивается величинами от одной до нескольких угловых минут, т. е. с высоты 200 км можно различить объекты размером 200—300 м. При благоприятных условиях видимости зафиксированы существенно лучшие результаты. Очень важна при этом хорошая освещенность Солнцем и контрастность с окружающим фоном по цвету и форме. Особенно четко видны протяженные объекты — реки, дороги. Важную роль играет подготовленность космонавта: на знакомой местности он способен различить гораздо больше деталей. В особо благоприятных случаях космонавты видят объекты размером всего 10—20 м.

В настоящее время сложилось прочное убеждение в том, что участие космонавтов в управлении бортовыми системами и в их обслуживании с целью профилактического осмотра и ремонта значительно повышает общую надежность систем, а, следовательно, увеличивает безопасность полета и эффективность выполнения заданной программы. Поэтому в проектах современных и будущих пилотируемых космических кораблей подобная деятельность экипажа планируется и включается в программу полета. Расчеты и наземные эксперименты/показывают, что особенно большие преимущества такой подход к задачам экипажа сулит в случае долговременных космических орбитальных станций и межпланетных кораблей с временем полета несколько месяцев и лет.

Например, американский космонавт Купер, находясь на корабле «Джемини-5», в мае 1965 г. сообщал, что различает стартовые площадки на американском космодроме, взлетные полосы аэродромов, улицы и даже дым из труб домов. Советский космонавт Г. Т. Береговой отчетливо видел морские суда по их следу на поверхности моря. Эти характеристики возможностей человеческого зрения свидетельствуют о больших перспективах визуального наблюдения за земными объектами. Например, тектонические образования на поверхности Земли могут очень тщательно и эффективно изучаться визуально с орбитальных станций. Приведенные выше данные показывают, что и небольшие разломы и сбросы размером от нескольких десятков метров до нескольких километров также вполне доступны визуальному исследованию из космоса. Точно так же удобно проводить визуальное наблюдение с орбитальных станций за скоплениями льда в полярных морях, за снежными шапками в горах и т. д. По-видимому, вполне возможно наблюдение из космоса за отдельными участками растительности в труднодоступных местах, за крупными стадами животных, за очагами лесных пожаров.

Загадка спутников Урана.

Первый групповой полет.

РОЖДЕНИЕ Р-9.

И СНОВА БАЙКОНУР.

Главная страница > Цитатник