Космический корабль «Меркурий

Меркурий (англ. Mercury) — серия американских одноместных космических кораблей, разработанная в рамках первой пилотируемой космической программы США «Меркурий» (1958—1963). Корабли предназначались для вывода на околоземную орбиту одного астронавта, проверки воздействия факторов космического полёта на человека и отработки систем управления, жизнеобеспечения и возвращения на Землю. Программа «Меркурий» стала ответом на советские успехи в освоении космоса и заложила основы для последующих американских пилотируемых программ («Джемини», «Аполлон»).

История создания

Предпосылки и начало разработки

4 октября 1957 года СССР запустил первый искусственный спутник Земли, что вызвало в США обеспокоенность по поводу технологического отставания. 7 октября 1958 года президент Дуайт Эйзенхауэр подписал указ о создании Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA). 17 декабря 1958 года NASA официально объявило о начале программы «Меркурий». Основной целью ставился вывод человека на орбиту и его безопасное возвращение.

Разработка корабля велась под руководством инженера Макса Фагета (Max Faget), который предложил концепцию баллистической капсулы с парашютной системой приземления. Форма корабля — усечённый конус с затупленным носком — была выбрана для минимизации тепловых нагрузок при входе в атмосферу. Контракты на строительство получили компании McDonnell Aircraft Corporation (основной подрядчик) и North American Aviation (система аварийного спасения).

Испытания и первые полёты

До пилотируемых запусков было проведено 20 беспилотных испытательных полётов (включая суборбитальные и орбитальные миссии с манекенами и животными). 31 января 1961 года на корабле «Меркурий-Редстоун-2» (MR-2) состоялся суборбитальный полёт шимпанзе Хэма, который успешно приземлился, подтвердив надёжность систем жизнеобеспечения. 5 мая 1961 года астронавт Алан Шепард совершил первый американский пилотируемый суборбитальный полёт на корабле «Меркурий-Редстоун-3» («Фридом 7»). 20 февраля 1962 года Джон Гленн на «Меркурий-Атлас-6» («Френдшип 7») выполнил первый орбитальный полёт США, совершив три витка вокруг Земли.

Программа завершилась 15 мая 1963 года полётом Гордона Купера на «Меркурий-Атлас-9» («Фейт 7»), который длился 34 часа и 20 минут. Всего было выполнено 6 пилотируемых полётов (2 суборбитальных и 4 орбитальных).

Конструкция

Космический корабль «Меркурий» представлял собой капсулу конической формы высотой около 3,3 м, максимальным диаметром 1,9 м и массой от 1,3 до 1,5 тонн в зависимости от модификации. Конструктивно корабль делился на несколько основных отсеков.

Кабина астронавта

Кабина (гермокабина) изготавливалась из титанового сплава и алюминия. Внутренний объём составлял около 1,7 м³, что позволяло астронавту находиться в полулежачем положении. Кресло астронавта было оснащено системой амортизации и фиксации. Управление осуществлялось с помощью ручки управления (джойстика), педалей и панели приборов. Иллюминаторы были выполнены из кварцевого стекла и выдерживали высокие температуры. Для обзора использовался перископ, выдвигавшийся наружу.

Система жизнеобеспечения

Система жизнеобеспечения обеспечивала подачу кислорода, удаление углекислого газа, поддержание температуры и влажности. Кислород хранился в баллонах под давлением 50 МПа. Вода для питья подавалась через трубочку. Для удаления отходов использовались специальные контейнеры. Температура в кабине поддерживалась в диапазоне 18–27 °C. В случае разгерметизации астронавт надевал скафандр, который также имел автономную систему подачи кислорода.

Теплозащита

Для защиты от нагрева при входе в атмосферу (до 1650 °C) дно корабля покрывалось абляционным теплозащитным экраном из фенолформальдегидной смолы и стекловолокна. При нагреве материал испарялся, унося тепло. Боковые поверхности защищались слоем из нержавеющей стали и керамических плиток.

Двигательная установка

Корабль не имел собственных маршевых двигателей для изменения орбиты. Для ориентации использовались три группы реактивных двигателей на перекиси водорода (H₂O₂): по 12 двигателей для управления по трём осям (крен, тангаж, рыскание). Топливо (перекись водорода) разлагалось на катализаторе (серебряная сетка), создавая тягу. Для торможения перед входом в атмосферу использовались три твердотопливных тормозных двигателя, установленных на теплозащитном экране.

Система аварийного спасения (САС)

На вершине корабля устанавливалась вытяжная башня с твердотопливным двигателем. В случае аварии на старте или на начальном участке полёта двигатель отстреливал капсулу от ракеты-носителя, после чего она спускалась на парашютах. На высоте более 30 км САС сбрасывалась.

Парашютная система

После торможения и входа в атмосферу на высоте около 7 км раскрывался тормозной парашют (диаметр 2 м), затем — основной парашют (диаметр 19,5 м). Приводнение происходило со скоростью около 9 м/с. Для смягчения удара использовался надувной посадочный мешок, который разворачивался перед касанием воды. После приводнения корабль мог держаться на плаву благодаря надувным баллонам.

Ракеты-носители

Для запусков кораблей «Меркурий» использовались два типа ракет-носителей:

• Redstone — модифицированная баллистическая ракета средней дальности, обеспечивавшая суборбитальные полёты (высота до 185 км, дальность до 480 км). Использовалась для первых двух пилотируемых полётов.
• Atlas D — межконтинентальная баллистическая ракета, способная выводить корабль на орбиту. Использовалась для орбитальных полётов.

Пилотируемые полёты

Научные и технические результаты

Программа «Меркурий» позволила:

• Подтвердить возможность длительного (до 34 часов) пребывания человека в космосе.
• Отработать системы ориентации, управления и связи.
• Провести первые эксперименты по наблюдению Земли и космоса (фотографирование, измерение радиации).
• Разработать методы отбора и тренировки астронавтов.
• Создать инфраструктуру для последующих программ (сеть слежения, центры управления).

Критика и ограничения

Критики отмечали, что программа «Меркурий» была в значительной степени политическим ответом на советские достижения, а не чисто научным проектом. Корабль имел ограниченные возможности: отсутствие манёвренности на орбите, малый внутренний объём, невозможность стыковки. Система аварийного спасения не была испытана в реальных аварийных ситуациях. Также высказывались замечания по поводу недостаточной автоматизации — многие операции приходилось выполнять вручную.

Наследие

Опыт, полученный в программе «Меркурий», был использован при создании двухместного корабля «Джемини» (1965–1966) и трёхместного «Аполлон» (1968–1972). Конструктивные решения (баллистическая капсула, абляционная теплозащита, парашютная система приводнения) стали классическими для американской космонавтики. Корабли «Меркурий» экспонируются в музеях США, в том числе в Смитсоновском национальном музее авиации и космонавтики (Вашингтон).

Источники

• Swenson, L. S., Grimwood, J. M., & Alexander, C. C. (1966). This New Ocean: A History of Project Mercury. NASA SP-4201.
• NASA (1963). Mercury Project Summary Including Results of the Fourth Manned Orbital Flight, May 15–16, 1963. NASA SP-45.
• Faget, M. A. (1959). Aerodynamic Design of the Mercury Capsule. Journal of the American Rocket Society, 29(12), 889–894.
• Grimwood, J. M. (1963). Project Mercury: A Chronology. NASA SP-4001.