Космический корабль «Меркурий» был создан в США по одноименной программе исследований с целью осуществления первых шагов изучения способности человека совершать космические полеты и управлять движением космических кораблей.

Корабль имеет форму усеченного конуса, переходящего сужением в цилиндрическую часть, и представляет собой по существу герметическую кабину с размещенными в ней экипажем и оборудованием. Экипаж — один человек.

Рис. 1. Конструктивно-компоновочная схема космического корабля «Меркурий».
1 — панель переключателей; 2 — приборная панель; 3 — обзорная камера космонавта;
4 — основной и запасной парашюты; 5 — антенная система; б — тормозной парашют;
7 — датчики горизонта по крену и тангажу; 8 — система управления;
9 — многоканальный модулятор антенны; 10 — блоки радиоприборов и телеметрии;
11 — тормозная двигательная установка.

Внешняя оболочка корпуса корабля изготовлена из никель-кобальтового сплава, внутренняя — из двойных титановых листов толщиной 0,25 мм. Днище корпуса, являющееся тепловым экраном, защищено стеклопластиком.

Сужающаяся часть корпуса выполнена из гофрированного листового никель-кобальтового сплава.

Отсеки с оборудованием расположены справа и слева от космонавта. Главный и резервный парашюты, обеспечивающие приводнение корабля, расположены в цилиндрической части корпуса. Там же размещены два тепловых датчика горизонта, позволяющие определить вертикаль и азимут положения корабля.

Свободный объем кабины, обеспечивающий размещение космонавта и его деятельность, равен 1,5 м³. Такой же примерно объем имеют кабины современных самолетов-истребителей.

Справа от космонавта расположена ручка управления положением спутника в пространстве; слева — ручка включения аварийной системы спасения. Прямо перед космонавтом находятся приборная доска и окуляр перископа. В левой части приборной доски расположены приборы и ручка системы управления положением корабля в пространстве и включения тормозных ракетных двигателей. Две рукоятки служат для сбрасывания давления и разгерметизации кабины. Сбрасывание давления предусматривается в качестве метода тушения пожара в кабине. Рядом с этими рукоятками имеется световое табло программы полета. Зеленый свет указывает, что последовательность операций выполняется согласно заданной программе. Красный цвет сигнализирует о неисправности в системе автоматического программирования. Имеется ручка, при помощи которой космонавт может внести в программу требуемые поправки.

Рис. 2. Приборная панель космического корабля «Меркурий».
1 — снижение давления в кабине; 2 — повышение давления в кабине;
3 — переключение системы управления на ручное управление положением спутника в пространстве;
4, 5 и 6 — переключение управления по крену, курсу и тангажу соответственно;
7 — включение системы аварийного спасения; 8 — подача кислорода при старте;
9 — отделение стартовой системы аварийного спасения; 10 — отделение спутника от ракеты-носителя;
11 — включение программы на спуск-12 — ориентация спутника перед включением тормозных
двигателей; 13 — включение тормозных двигателей; 14 — отделение тормозных двигателей;
15 — ориентация спутника при входе в атмосферу; 16 — снижение ускорения до 0,5;
17 — выпуск тормозных парашютов; 18 — включение подачи атмосферного воздуха;
19, 20 — выпуск основного и тормозного парашютов; 21 — включение системы спасения
(наполнение баллона для обеспечения плавучести); 22, 23 — индикаторы скорости, высоты,
положения в пространстве, температуры, давления, влажности парциального давления кислорода;
24 — предупредительные сигналы и соответствующие регуляторы; 25 — давление в кабине;
26 — количество кислорода; 27 — аварийная подача кислорода;
28, 29 — парциальное давление О₂ и СО₂; 30, 31 — избыточная влажность, в скафандре и кабине;
32 — количество топлива; 33, 34 — установка воспламеняющего устройства тормозных двигателей
на боевой взвод и предохранитель; 35 — включение часового механизма; 36 — контакты разъемов;
37, 38 — управление радио- и электроаппаратурой; 39 — перископ;
40 — сигналы о выполнении последовательности соответствующих операций.

По одной из групп приборов космонавт может контролировать ускорение, скорость снижения, высоту, подачу перекиси водорода в систему струйных сопел ориентации.

Средняя часть приборной доски сверху занята индикатором пространственного положения. Этот комбинированный индикатор указывает угловую скорость вращения корабля относительно центра масс и углы тангажа, крена и рысканья. Указатель угловой скорости расположен в центре индикатора и окружен тремя указателями углов относительно каждой оси координат. Перископ, расположенный под приборной доской, и иллюминатор позволяют космонавту ориентироваться относительно Земли.

Космонавт может видеть горизонт позади спутника во время орбитального полета и при торможении перед спуском на Землю.

В левой части приборной доски находится автомат счисления пути, состоящий из модели Земного шара, вращаемой часовым механизмом в соответствии с движением корабля по орбите. В правой части приборной доски расположены часы, указывающие время суток, время, прошедшее с момента старта, и время, остающееся до включения тормозных двигателей.

На правой половине приборной доски размещена, кроме того, группа сигнальных ламп, загорающихся при различных неисправностях в системе.

Одновременно даются звуковые сигналы, которые могут быть отключены с помощью отдельных выключателей. У правой кромки приборной доски расположены автоматы защиты основных электрических цепей.

В верхнем правом углу приборной доски находятся приборы, указывающие давление и температуру в кабине, а также парциальное давление кислорода и углекислоты. Под этими приборами установлен щиток электросистемы, а еще ниже — щиток управления связной радиостанцией.

Система кондиционирования воздуха в кабине имеет два контура регулирования: контур кабины и контур скафандра. Первый из них обеспечивает терморегулирование в кабине, а второй — регулирование пополнения кислородом, поглощения углекислоты и водяных паров.

Атмосфера в кабине состоит из чистого кислорода при давлении 0,35 кг/см². Очистка атмосферы осуществляется с помощью активированного угля, а удаление СО₂ — гидроокисью лития. За теплообменником, регулирующим температуру кислорода, поступающего в кабину, находится влагопоглотитель в виде виниловой губки. Периодически губка отжимается и вода собирается в конденсационном бачке.

Положением спутника в пространстве можно управлять автоматически и вручную. Небольшие струйные двигатели в виде сопел, работающие на перекиси водорода, создают моменты для ориентации и стабилизации корабля относительно центра масс. Для автоматического и ручного управления используются отдельные группы сопел. В автоматическом варианте в качестве датчиков используются два позиционных и три скоростных гироскопа, а также логические и программирующие устройства. Коррекция гировертикали и курсового гироскопа осуществляется датчиками горизонта с интервалами через 10 мин.

Сопла струйных рулей управляются соленоидными клапанами. Применяются две различные группы сопел по тангажу и рысканью — с тягой 11 кг для грубого регулирования и 0,45 кг для точного; по крену — с тягой 2,7 и 0,45 кг. Ручная система управления обслуживается другой группой сопел, тяга которых может плавно изменяться до указанных максимальных значений. Каждое из таких сопел управляется либо соленоидным, либо механическим клапаном в зависимости от метода управления, избранного космонавтом.

Управление с помощью механических клапанов требует от космонавта больших усилий, особенно во время работы тормозной двигательной установки.

Радиотелефонная связь осуществляется на коротких и ультракоротких волнах одновременно. Кроме того, на борту имеются телеметрическая система и два одинаковых командных радиоприемника, работающих на одной и той же волне. Через командные радиоприемники можно подать команды на перестановку часового механизма тормозной системы, на включение тормозных двигателей и на аварийное отделение спутника от ракеты-носителя.

В качестве источников питания на борту корабля применены три аккумуляторные батареи.

Аппаратура корабля обеспечивает возможность телеметрической передачи и запись всех измеряемых параметров бортовых систем. На борту имеется фотоаппарат для фотографирования пространства вне кабины через иллюминаторы и две кинокамеры для фотографирования космонавта и приборной доски.

Космонавт непрерывно находится в скафандре. Кресло его расположено таким образом, чтобы он мог выдержать перегрузки до 20g в течение 8 сек.

Рис. 3. КК «Меркурий» с системой
аварийного спасения

На случай возникновения аварийной ситуации на старте или участке выведения корабль имеет специальный ракетный двигатель, укрепленный на удлиненной ферме, позволяющий отделить его от ракеты-носителя и отбросить на безопасное расстояние (в высоту до 760 м), откуда он затем может опуститься на парашюте.

При аварийном отделении перегрузки могут быть порядка 20g в течение 1 сек. Управление включением РДТТ аварийного спасения осуществляется с Земли или от специального сигнального устройства на ракете-носителе.

Запуск космического корабля осуществлялся с мыса Кеннеди с помощью двухступенчатой ракеты «Атлас» в направлении Бермудских островов. Максимальные перегрузки при выводе достигали 9g.

Контроль за полетом кораблей «Меркурий» осуществлялся 17 станциями, расположенными в различных точках земного шара. Сооружение сети станций стоило 30 млн. долларов. Станции размещены с таким расчетом, чтобы по крайней мере одна из них имела непрерывную связь с кораблем. Почти все станции имели двустороннюю радиотелефонную связь с кораблем и оборудование для телеметрического приема данных. На многих станциях установлены радиолокационные системы слежения. Все станции связаны наземными линиями с центральным пунктом управления на мысе Кеннеди.

Возвращение корабля на Землю осуществлялось с помощью тормозной двигательной установки, состоящей из трех РДТТ, уменьшающих скорость движения корабля на ~450 м/сек. и работающих последовательно через 5 сек., по 10 сек. каждый. Максимально допустимый угол ориентации, при котором тормозные двигатели не срабатывали (заблокированы), составлял ±16°.

На высоте 3 км сбрасывался антенный обтекатель и раскрывался основной парашют с диаметром купола 19,2 м, обеспечивающий скорость снижения 9 м/сек. Кроме основного парашюта, имелся резервный, раскрывающийся только при отказе основного. После раскрытия парашюта от корабля отделяется тепловой экран и надувается посадочная подушка из прорезиненной ткани, расположенная между экраном и кабиной.

В районе посадки дежурные суда размещались таким образом, чтобы до места приводнения корабля можно было добраться максимум через 3 часа.

Размещение судов в районе траектории вывода, на случай аварии ракеты-носителя, осуществлялось из расчета не более чем 6-часового поиска. Для поиска использовалось большое число самолетов и вертолетов.

Всего на осуществление программы было затрачено 350 млн. долларов.

Источники

См. также