Еще более сложными аппаратами, предназначенными для различных операций на орбите, могут стать специально оборудованные платформы.
С. П. Королев называл подобные аппараты космическими «такси». Сергей Павлович говорил о возможности их использования для перевозки людей с корабля на корабль. Такая платформа служит для перемещения космонавтов на сотни километров от базового корабля. Она может иметь герметизированную кабину. Считается целесообразным оборудовать в ней два люка: один для выхода в открытый космос, другой для перехода в корабль, к которому пристыковывается платформа. Подобные аппараты могут также иметь дистанционно управляемые захваты, позволяющие закреплять их в нужном положении относительно обслуживаемого объекта.
Выход космонавтов в открытый космос, обеспечение их деятельности требуют от специалистов учета многих особенностей при разработке необходимой техники. Возьмем хотя бы закономерности движения космонавта относительно корабля после отделения от него и условия возвращения в корабль. Оказавшись за бортом, он сам становится искусственным спутником Земли и подпадает под действие законов небесной механики.
В принципе космонавт, снабженный установкой для перемещения, может направиться в любую сторону от космического аппарата. В зависимости от направления удаления космонавта будут складываться различные случаи движения.
Например, если он отправится от корабля в направлении его полета, то сначала обгонит корабль и одновременно поднимется над ним. Почему это произойдет? Потому, что любое, даже незначительное, приращение орбитальной скорости повышает высоту орбиты. Затем космонавт начнет отставать от корабля, все время находясь выше его. Здесь уже скажется большой период обращения. В дальнейшем характер движения будет повторяться, и космонавт все больше будет отставать от корабля.
При отделении космонавта в направлении, противоположном полету, он будет лететь ниже корабля, обгоняя его.
При движении в других направлениях результирующая траектория будет сложнее.
Эти особенности космонавт должен обязательно учитывать, иначе ему будет трудно вернуться на корабль или достичь другого корабля без использования каких-либо дополнительных средств. Кроме того, их нужно учитывать и для того, чтобы экономно расходовать рабочее тело установок.
В зависимости от предназначения установки для перемещения будут отличаться по конструкции, мощности двигателей и запасам топлива. В связи с этим оценка энергетических затрат для перемещения в открытом космосе также представляет сложную проблему.
Расход топлива для перемещения космонавта между двумя космическими объектами с возвращением на базовый корабль будет зависеть от большого числа факторов, к которым, очевидно, следует отнести массы устройства и космонавта, продолжительность операции и отдельных ее этапов, значения параметров относительного движения двух космических объектов, применяемые методы управления движением в открытом космосе. Не последнюю роль при этом будет играть натренированность космонавта для выполнения операций ручного управления устройством перемещения.
Учесть в полной мере все эти факторы, по-видимому, можно лишь в результате экспериментальной отработки конкретных устройств перемещения.
Таким образом, в создании средств для перемещения человека в открытом космосе еще много нерешенных проблем. Не до конца исследованы возможности их применения и требования, которым они должны удовлетворять. Однако основное требование можно сформулировать достаточно четко - это максимальная надежность. Космонавты, которым придется пользоваться такими средствами, должны быть уверены, что они не подведут ни в рабочей, ни в критической ситуации.
...С нашим кораблем поддерживается бесперебойная радиосвязь. Телеметрическая информация о состоянии бортовых систем и агрегатов корабля постоянно поступает на наземные измерительные пункты.
Ослепительно яркое солнце врывается в иллюминатор. Его свет напоминает свет электросварки. Незащищенными глазами на солнце смотреть нельзя - можно потерять зрение. Поэтому иллюминаторы снабжены специальными фильтрами.
Выключим в кабине освещение и посмотрим на Землю.
Внизу проплывают белые стайки облаков, в просвете между ними виднеется очертание морского побережья. Примерно 70 процентов поверхности нашей планеты постоянно закрыто облаками. Поэтому отсюда, из космоса, она кажется большим перламутровым шаром.
В кабине быстро темнеет - корабль входит в тень Земли. За бортом корабля, в бездонном небе, загорелись звезды. Точно яркие алмазы на черном бархате, горят, не мигая, далекие светила!
После «ухода» корабля с территории Советского Союза связь с космическим кораблем еще некоторое время поддерживается через научно-исследовательские суда Академии наук, находящиеся в Тихом океане. Но орбита уводит нас все дальше, и стрелки часов показывают, что близится момент выхода корабля из тени Земли. Прошло около получаса - и мы снова видим рассвет. Над Землей, там, где небо сливается с горизонтом, вспыхивают цвета радуги. Через иллюминатор она кажется предвестницей нового утра.
Велика наша планета Земля. Но в иллюминаторах космического корабля ее тысячеверстные материки проплывают быстро. Только что мы находились над Африкой, а теперь снизу уже просторы нашей Родины с ее огромными квадратами полей, массивами тайги, широкими реками, темными горными цепями, изрезанными глубокими ущельями. По окраске можно различить еще не сжатые хлеба и поля, уже вспаханные под озимь. У нас осень - уборка урожая, а через полчаса в Южной Америке мы наблюдаем весну.
В полетах космонавты, конечно, не просто любуются открывающимися внизу картинами. Визуальное наблюдение с орбиты составляет важную задачу любого полета космического корабля. Экипажи всех космических кораблей и орбитальной станции «Салют» наблюдали и фотографировали тайфуны и ураганы, облачный и снежный покров различных участков земного шара, проводили визуальные наблюдения дневного, сумеречного и ночного горизонтов Земли.
Во время полетов космонавты не раз предупреждали наземные службы о надвигающихся циклонах, пыльных бурях, степных и лесных пожарах.
Как мы уже говорили, космическому аппарату, чтобы он смог совершить полет, нужно сообщить строго определенную скорость.
Какую скорость должен иметь искусственный спутник Земли? А если космический корабль отправится к Луне? А с какой скоростью нужно отправить к Венере автоматическую станцию? Ответы на эти вопросы дает астродинамика - наука, являющаяся инженерным приложением небесной механики и ряда других дисциплин.
Многие слышали о трех космических скоростях. Определяют их так: «Первая космическая скорость - это та, которая необходима для запуска искусственного спутника Земли, вторая - для того, чтобы отправиться к планетам, а третья - чтобы улететь за пределы Солнечной системы». На вопрос «Чему равны первая и вторая космические скорости?» в подавляющем большинстве случаев можно услышать ответы: «7,9 и 11,2 километра в секунду». Однако такие ответы будут неправильными. Почему? Потому что спутники и космические корабли летают с меньшими скоростями.
В чем же дело? Оказывается, 7,9 или 11,2 (более точно 11,19) - это космические скорости, приведенные к поверхности Земли. А космические аппараты получают нужные скорости на удалении нескольких сот километров от ее поверхности, где отсутствует атмосфера. Но там и сила притяжения Земли меньше. Поэтому и скорости нужны меньшие. Другими словами, чем дальше от поверхности планеты проходит орбита, тем с меньшей скоростью летит космический аппарат. Первой космической скоростью должен обладать аппарат, чтобы стать искусственным спутником планеты и двигаться вокруг нее по орбите. Но поскольку на формирование такой орбиты решающее влияние оказывает сила притяжения планеты, то, очевидно, для разных планет круговая скорость на одной и той же высоте будет различной. Почему? Потому что планеты располагают различной массой и, следовательно, силой притяжения. На высоте 200 километров спутник Земли, например, имеет круговую скорость 7,791 километра в секунду, на такой же высоте спутник Венеры будет обращаться со скоростью 7,201 километра в секунду, спутник Марса - 3,461 километра в секунду, а у спутника Луны эта скорость составит всего 1,590 километра в секунду.