Как устроена система аварийного спасения космонавтов
Когда недавно случилась авария «Союза» я отмечал, что она не только выявила проблемы, но и продемонстрировала уникальную спасательную систему. После аварийного отключения двигателей сработал аварийный маяк, корабль разделился на отсеки и выпустил парашют со спускаемым аппаратом. Аварийный спуск проходил по крутой баллистической траектории.
Как же это все работает?
К САС предъявляются два основных требования: высокая скорость срабатывания и способность увести корабль или отсек с экипажем на безопасное расстояние от носителя при любых обстоятельствах вплоть до взрыва или неуправляемого падения. Система должна быть весьма надежной, и, насколько это возможно, простой и автономной. Система должна быть способна спасти экипаж на всех этапах выведения корабля, начиная с предстартовой подготовки и заканчивая последними моментами времени перед выходом на требуемую орбиту
Если авария происходит не на старте космического корабля, а во время его полета, корабль отделяется от аварийной ракеты с помощью пиропатронов и толкателей. Могут использоваться и небольшие двигатели экстренного отделения.
Если авария происходит на старте, то используется система аварийного спасения космонавтов (САС). На кораблях серии «Союз» она обеспечивает спасение космонавтов с нуля до 140 секунды полета при наличии определенных отклонений от штатного режима пуска космического корабля.
САС ставится на головном обтекателе ракеты «Союз» и при нештатной ситуации на старте за считанные секунды выдергивает кабину с экипажем, поднимает ее на высоту, отводит от места старта и на раскрывшихся парашютах опускает на землю.
Это единственная система, которая сильно интегрирована и в систему корабля, и в систему ракеты-носителя. Скоротечность аварийной ситуации требует решительных и быстрых действий, поэтому все двигатели САС — твердотопливные, с максимальной тягой. По сравнению с жидкостными они проще, надежнее и быстрее набирают максимальную тягу. Двигательная установка САС приводится в готовность ровно за 15 минут до намеченного старта. Она состоит из целого ряда двигателей — основного, разделения и управляющего.
САС обеспечивает безопасность не только на старте, но и в первые мгновения полета. Только когда корабль выходит из плотных слоев атмосферы, установка отделяется от ракеты и опускается на Землю.
Есть два режима работы двигательной установки САС: режим штатного сброса и режим аварии. При штатном разделении работают двигатели разделения. Их задача — увести двигательную установку САС от ракеты, которая продолжает движение. В режиме аварии работают все двигатели. Тогда задача двигателей — увести капсулу с космонавтами на безопасное расстояние.
При получении аварийной команды корабль делится как бы пополам. Очень тяжелый приборно-агрегатный отсек остается на ракете-носителе, а весь головной обтекатель со спускаемым аппаратом и расположенным над ним бытовым отсеком, начинает уводиться с помощью двигателей САС.
САС в полете
Двигательная установка САС — самая тяжелая часть всей системы спасения. Она весит почти тонну, внутри примерно столько же твердого топлива.
Впервые в истории космонавтики система аварийного спасения экипажа сработала 5 апреля 1975 года при выведении на орбиту космического корабля «Союз-18». После запуска первые две ступени ракеты-носителя отработали штатно, но двигатели третьей ступени, которая должна была обеспечить набор третьей космической скорости — около восьми километров в секунду, не запустились.
Сработавшая система аварийного спасения сбросила головной обтекатель, разделила отсеки корабля, и спускаемый аппарат начал аварийный спуск на Землю с высоты примерно 170 километров. Во время возвращения на Землю в спускаемой капсуле корабля советские космонавты Василий Лазарев и Олег Макаров испытали критическую перегрузку в 21,3 g и кратковременную остановку сердца, но вернулись живыми.
Второй раз система САС сработала 26 сентября 1983 года при старте космического корабля «Союз Т-10-1», когда произошел пожар на ракете-носителе. За две секунды до ее разрушения система автоматического спасения унесла спускаемый аппарат с космонавтами Владимиром Титовым и Геннадием Стрекаловым на безопасное удаление и обеспечила их благополучное приземление. За четыре секунды твердотопливные двигатели САС подняли кабину с космонавтами на высоту до 950 метров, где и раскрылся парашют. Через пять минут спускаемый аппарат с космонавтами приземлился в четырех километрах от места аварии.