Глава 9. СИСТЕМЫ ПРИЗЕМЛЕНИЯ ПИЛОТИРУЕМЫХ КОСМИЧЕСКИХ КОРАБЛЕЙ

9.1. ОСОБЕННОСТИ И УСЛОВИЯ ПОСАДКИ

Завершающим этапом полета пилотируемого космического корабля при возвращении на Землю является его посадка, осуществляемая с помощью системы приземления. К К или его СА, пройдя атмосферу Земли, будет иметь на высотах ниже 10 км скорость порядка 100 - 200 м/с.

Основной задачей системы приземления и является последовательное снижение этой скорости до величин, обеспечивающих требования безопасности посадки, выдерживание допустимых уровней нагружений и других воздействий на СА и его экипаж. У современных КК торможение осуществляется средствами, входящими в состав системы приземления: парашютами и тормозными двигателями, для которых характерны относительно небольшие горизонтальные скорости движения, появляющиеся в процессе работы системы приземления и в результате ветрового сноса.

Особенности посадки КК связаны с обеспечением его торможения минимальными средствами до достаточно малых посадочных скоростей и выдерживания допустимого для человека уровня нагрузок.

Одной из особенностей заключительного этапа полета является невозможность прекращения начавшегося процесса спуска с орбиты. Поэтому к системе приземления предъявляют высокие требования по ее надежности: резервирование основных средств торможения, распознавание отказов и введение в действие резервных средств.

Другой особенностью системы приземления является ограничение возможностей управления выходом КК в намеченный район посадки и воздействием ветрового сноса, что прямо влияет на точность посадки относительно расчетной точки. Возможна срочная посадка КК в широком диапазоне географических условий, т. е. посадка возможна в Северном или Южном полушарии, на воду или на сушу с различным рельефом местности, в различных погодных условиях. Это обусловливает еще одну особенность системы приземления - будучи приведена в действие, она должна быть приспособлена к автономной работе без обратной связи с наземными пунктами управления.

С учетом перечисленных особенностей КК и его система приземления должны быть пригодными для посадки как на сушу, так и на воду. Если учитывать конкретные условия эксплуатации КК и место расположения стартового комплекса космодрома, его близость или удаленность от больших водных акваторий, вероятность возникновения аварии на участке выведения на орбиту, допустимость посадки на сушу на нескольких витках в течение одних суток с учетом предельно возможных отклонений от расчетной точки и т. д., целесообразно ограничить условия посадки, отдав предпочтение посадке на сушу или на воду и подчинив выбранному виду поверхности задание основных параметров системы приземления и конструкции КК. Определяющими характеристиками суши, влияющими на нагружения, сопровождающие посадку КК, являются упругие и пластические свойства грунта и силы трения, возникающие между КК и грунтом. При этом из-за различий в составе грунта и выходов на поверхность коренных пород, распределения разных видов грунтов по посадочному полигону, сезонных и суточных изменений температуры на полигоне эти свойства могут меняться в широких пределах.

Величина и направление нагрузки на КК зависят от посадочной скорости, свойств грунта, направления ветрового сноса и рельефа местности. Исходя из прочности СА, амортизационных возможностей его конструкции и допустимого уровня нагрузок на экипаж, могут быть определены возможные сочетания условий во время посадки и проведены испытания в этих условиях.

Приводнение СА отличается от посадки на сушу при одинаковых вертикальных скоростях посадки меньшими нагрузками, к тому же вода в отличие от суши имеет стабильные характеристики, хотя средний уровень скорости ветра над открытой водной поверхностью выше, чем на суше. С другой стороны, волнение водной поверхности в зависимости от относительного движения воды и СА в момент его контакта с водой могут привести к увеличению фактической скорости посадки.

Как известно, в СССР пилотируемые КК выводятся на орбиту с космодрома Байконур и совершают посадку в том же районе. Выведение КК на орбиту проходит над восточной частью страны, имеющей сложный рельеф, что учитывается при разработке КК и их средств посадки, в частности обеспечение возможности посадки в районах, имеющих существенное превышение высоты местности над уровнем моря.

Выведение на орбиту американских КК проходит большей частью над океаном и только в случае аварии на старте или после прекращения выведения на первых секундах полета КК может совершить посадку на сушу. Это обстоятельство и стремление максимально снизить массовые затраты на средства посадки, по-видимому, и повлияли на выбор водной акватории как основного посадочного полигона.

Невозможность выполнения всех требований, предъявляемых к посадке КК в любой точке земного шара, заставляет ограничивать диапазоны условий, на которые рассчитывается система приземления, и одновременно доказывать расчетами и экспериментами правомочность ограничений с точки зрения безопасности экипажа.