Л.БЭЛЬЮ, Э.СТУЛИНГЕР
ОРБИТАЛЬНАЯ СТАНЦИЯ „СКАИЛЭБ
Skyiab
A GUIDEBOOK
by LELAND F BELEW and ERNST STUHLINGER GEORGE C. MARSHALL SPACE FLIGHT CENTER NATIONAL AERONAUTICS AND SPACE ADMINISTRATION
Л. БЭЛЬЮ, Э. СТУЛИНГЕР
ОРБИТАЛЬНАЯ
СТАНЦИЯ
„СКАЙЛЭБ"
Сокращенный перевод с английского
Г. С. ШВЫРКОВОЙ, Б. П. КРУГЛОВА, В. Г. КЕХВАЯНЦА
Под общей редакцией д-ра физ.-мат. наук Г. Л. ГРОДЗОВСКОГО
Москва «МАШИНОСТРОЕНИЕ»
1977
6Т6
Б 97
УДК 629.786.2-20-82 «Скайлэб»
Бэлью Л., Стулиигер Э.
Б97 Орбитальная станция «Скайлэб». США, 1973. (Сокр. пер. с англ.). Под ред. д-ра физ.-мат. наук Г. Л. Гродзовского. М., «Машиностроение», 1977, 232 с. с нл.
В книге «Орбитальная станция «Скайлэб» дано систематизированное изложение проблем разработки и создания орбитальной космической станции «Скайлэб», подробно описаны особенности ее устройства, аппаратура и программы широкого круга научных и научно-технических исследований, ^вводившихся на орбитальной станции по медико-биологическим, геофи-ЗХЧйским и астрономическим аспектам. Большое внимание в книге уделено ^следованиям по разработке принципиально новых технологических процессов в условиях невесомости и космического вакуума, а также всестороннему исследованию ресурсов Земли с борта орбитальной станции. Отличительной особенностью рассматриваемой книги является ее направленность на практическое использование орбитальных полетов.
Книга предназначена для научных работников, инженеров, аспирантов и студентов вузов, специализирующихся по проблемам создания и использования космических летательных аппаратов.
31902-164
Б --------------164-77
038(01)-77
6Т6
© Издательство «Машиностроение», 1977 г.
Перевод на русский язык, предисловие редактора перевода.
Предисловие редактора перевода
Предлагаемая читателю книга «Орбитальная станция «Скайлэб» принадлежит перу двух ведущих специалистов США по космонавтике профессору Э. Стулингеру и доктору Л. Бэлью — научным руководителям осуществленной НАСА программы «Скайлэб». По этой космической программе в США в 1973—1974 гг. был выполнен полет по околоземной траектории орбитальной станции «Скайлэб» с тремя сменными экипажами. Целью программы «Скайлэб» ставилось практическое использование орбитальных полетов. «Скайлэб» являлся первой в космической программе США орбитальной станцией. По сведениям зарубежной печати дальнейшие полеты орбитальных станций в США не были осуществлены из-за финансовых ограничений НАСА. Естественно, это обстоятельство нисколько не умаляет величия труда" ученых и специалистов США, разработавших и осуществивших сложную научно-техническую программу «Скайлэб».
Идея создания длительно существующих пилотируемых (обитаемых) станций в космическом пространстве принадлежит нашему великому соотечественницК, Э. Циолковскому. Он писал: «Человечество не останется ве^Ца'т?? Земле, но в погоне за светом и пространством, сначала робкотгрОникнет за пределы атмосферы, а затем завоюет себе все околосолнечное пространство». Реализуя эти предвидения, наша Родина проложила человечеству путь в космос. Начиная с первого запуска искусственного спутника Земли 4 октября 1957 года и с полета первого космонавта Ю. А. Гагарина 12 апреля 1961 года до систематических космических полетов наших дней советская космическая программа призвана вносить существенный вклад в развитие социалистического народного хозяйства. Она строится на рациональном сочетании автоматических и пилотируемых средств познания Вселенной. При этом практические результаты пилотируемых полетов во многом определяются возможностями длительного пребывания и работы космонавтов на крупных космических станциях. Создание и полеты первой в мире советской долговременной орбитальной станции «Салют» дало начало новому этапу в развитии космонавтики.
Первая долговременная орбитальная станция «Салют-1» была выведена в космическое пространство 19 апреля 1971 года. Затем последовали орбитальные станции «Салют-2», «Салют-3», «Салют-3069	5
4», «Салют-5» и «Салют-6». Экипажи на станции доставляются .•* возвращаются на Землю с помощью транспортных кораблей «Союз». Систематические планомерные полеты советских орбитальных станций дали богатейший научный и прикладной материал, подробно освещенный в литературе.
В этой книге читатель найдет подробное описание устройств, оборудования и научных программ американской орбитальной станции «Скайлэб», выведенной на околоземную орбиту 14 мая 1973 года. При переводе книги сокращены разделы, не имеющие научно-технического значения.
В заключение я считаю своим приятным долгом выразить благодарность авторам этой книги: профессору Э. Стул Нигеру и доктору Л. Бэлью, любезно предоставившим книгу для перевода.
Профессор Г. Л. Гродзовский
Предисловие
Орбитальная станция «Скайлэб» — первый пилотируемый аппарат космической программы США, предназначенный для практического использования орбитальных полетов. На станции «Скайлэб» будут проведены исследования Земли с орбиты и выполнены эксперименты и наблюдения, относящиеся к различным областям науки и техкики: солнечной астрономии, звездной астрономии, космической физахс, геофизике, биомедицине. Большое значение имеет также изучение биологических процессов в условиях невесомости, особенностей технологических процессов в космосе, среды вне космического корабля.
В этих областях научного знания за краткую историю космических полетов уже сделаны важные открытия и наблюдения. Однако орбитальная станция «Скайлэб» должна дать значительно больше сведений, чем более ранние космические проекты США. Это экспериментальная космическая лаборатория, которая обеспечивает комфортабельные условия для экипажа из трех космонавтов. Три экипажа будут по очереди сменять друг друга через 28, 56 и 56 дней *. В течение восьмимесячной работы станции «Скайлэб» часть аппаратуры будет работать в автоматическом режиме и передавать данные непосредственно на Землю или накапливать их на магнитных лентах и кинопленках. Частью аппаратуры будут управлять космонавты, в этом случае человек сможет использовать свои уникальные возможности для принятия решения, анализа необычных ситуаций, изменения условий экспериментов, выбора новых целей исследований, регулировки и переориентировки инструментов, быстрого изучения результатов опытов, адаптации к новым условиям, а также для обсуждения своих наблюдений со специалистами на Земле. Эти качества, которые ценны для научного работника и в земных условиях, позволят ему в космосе продвинуть научные исследования за пределы ограничений, которые накладывают земные условия. На орбитальной станции «Скайлэб» космонавт будет
* Настоящая книга была подготовлена перед полетом орбитальной станции «Скайлэб», запущенный па околоземную орбиту 14.V 1973 г. На орбитальной станции «Скайлэб» были выполнены полеты трех экипажей: с 25 V 1973 г. по 22.VI 1973 г (28 суток), с 28 VII 1973 г. по 25 IX 1973 г. (59 суток) н с 16.Х1 1973 г. по 8.II 1974 г. (84 суток). Дальнейшие полеты орбитальных станций в США отложены из-за финансовых ограничений (прим. ред.).
7
как инженером, так и научным работником, и это дает ему возможность и^цсльзовать свои потенциальные способности в будущих космнз^Ш полетах.
Прф^&ма «Скайлэб» преследует следующие цели: расширить наши 'Йода&ния о Земле, Солнце, звездах и космическом пространстве; изучить влияние невесомости на живые организмы, включая человека; разработать технологические процессы создания материалов в условиях невесомости, и, возможно, главная цель — усовершенствовать методы обнаружения земных ресурсов.
Полная длина орбитальной станции «Скайлэб» составляет около 35 м. Масса станции 90,6 т. При высоте орбиты станции 432 км один оборот вокруг Земли занимает 93 мин. Хотя наклонение орбиты составляет 50°, станция будет видна с Земли в течение нескольких часов до восхода и после захода Солнца везде, кроме районов Арктики и Антарктики. Орбитальные витки станции «Скайлэб» пройдут над 75% земной поверхности, где сосредоточено 80% промышленного потенциала и 90% населения Земли.
Полет орбитальной станции «Скайлэб» станет заметной вехой в космической программе США. Эта книга содержит краткое обозрение истории создания станции «Скайлэб», описание ее конструкции и рабочих характеристик, а также сведения о программе экспериментов и наблюдений в космосе.
Станция «Скайлэб» является наиболее универсальной и сложной орбитальной станцией в США. Опыт и знания, которые будут получены в результате полета станции, явятся большим вкладом в науку и помогут извлечь практическую пользу из космических полетов.
ГЛАВА 1
Программа «Скайлэб»-научные исследования на околоземной орбите
1.	АВАНПОСТ В КОСМОСЕ
«Безграничный вакуум окружающего пространств» и невесомость в спутнике, — говорил в 1923 г. профессор Герман Оберт делают орбитальный космический аппарат идеальным мостом для наблюдений за звездами. Луной, Солнцем, планетами и, главным образом, нашей Землей».
В настоящее время сотни приборов, уставоклеаяых на спутниках, постоянно обозревают космическое пространство и аемную поверхность. Более 80 космонавтов имели возможность наблюдать Землю с орбиты спутника или с поверхности Луны. Беспилотные аппараты позволили провести беспримерные исследования рентгеновского излучения Солнца и других звездных объектов, радиационных поясов Земли и магнитосферы, солнечного ветра и земной короны. Кроме того, значительно улучшились возможности для метеорологических наблюдений и исследования земной поверхности. Программа «Аполлон» показала эффективность деятельности человека на борту космического корабля в качост^е пилота, штурмана, инженера, ремонтника и, особенно, в качестве жаучного исследователя.
Первые космические проекты дали для науки и техники результаты, которые превысили, scj» ожидания. Значение космических программ для прогресса чед^й^^Ства можно проследить в следующих направлениях: они открьЧ^'.Ддя человека новую область исследований, предоставили науке ^обозримый источник научных знаний, помогают в решении многих земных проблем. Многие пионеры освоения космоса, осознав преимущества орбитальных полетов, стали высказываться в пользу долговременных орбитальных станций. Эти станции должны быть оснащены приборами для наблюдения неба и Земли, радиоприемниками и передатчиками для системы глобальной связи н оборудованием для проведения технологических процессов в состоянии невесомости. Ими должны управлять космонавты, которые способны использовать и обслуживать приборы с эффективностью и гибкостью, недоступной автоматическим устройствам. Орбитальные станции могут эксплуатироваться в те-чение нескольких лет с заменой их экипажей через несколько не-
Герман Оберт — немецкий у¥¥йнй, один из основоположников ракет-зон техники и космонавтики. Разработал ряд вопросов теории полета ракет и использования их для исследования
9
о
Рис. 1. Орбитальная папина <Скайл»б» и транспортный хорабоь «Аполлон» перед стыковкой на орбите (рисунок)
дель или месяцев. Вначале для космических полетов использовались высотные исследовательские ракеты, а затем маленькие автоматические спутники. Проекты обитаемых орбитальных станций были тогда неосуществимы. Затем были разработаны мощные системы, способные вывести станции на околоземную орбиту и создать внутри них условия для жизни. Было разработано много приборов, предназначенных для наблюдения за астрономическими объектами, космической средой и Землей. В начале 60-х гг. были разработаны солнечные батареи, системы связи с космическими кораблями и системы сбора данных, системы контроля параметров орбиты. Таким образом, появились благоприятные условия для разработки обитаемых орбитальных станций и эти планы стали материализо-вываться *.
Первая обитаемая космическая станция США, названная «Скай-лэбом», должна быть выведена на орбиту в мае 1973 г. В ее просторном и комфортабельном помещении экипаж из трех человек выполнит обширную программу космических экспериментов и наблюдений. Некоторые из экспериментов предложены учеными зарубежных стран. НАСА пригласила ученых многих стран для анализа данных, которые будут получены в результате полета станции «Скайлэб» (рт*с. 1).
2.	ЭКСПЕРИМЕНТЫ ВНЕ ПРЕДЕЛОВ ЗЕМНОЙ АТМОСФЕРЫ
Земная атмосфера является источником кислорода и двуокиси углерода, необходимых для существования живых существ и растений. Кроме того, она предохраняет от опасной радиации и температурных перепадов космоса. Но с другой стороны, земная атмосфера ограничивает возможности наблюдения за небесными телами с поверхности Земли, так как только малая часть спектра волновых излучений достигает Земли. Эффект рассеяния света атмосферой приводит к образованию фона, который .не позволяет телескопам, установленным на Земле, регистрировать звезды яркостью ниже 24-й звездной величины. Более того, даже самые лучшие телескопы могут обеспечить лишь ограниченное оптическое разрешение из-за нерезкости изображений, причиной которой является колебание земной атмосферы. Телескопы, установленные вне земной атмосферы, не подвержены этим ограничениям. С помощью нескшвдих Солнечных телескопов на станции «Скайлэб» можно будет наблюдать за Солнцем в ультрафиолетовом и рентгеновском диапаадаа'х v^res-тра, что невозможно с поверхности Земли. Эти наблюдения -значительно повысят наши знания о Солнце: о механизмах аСЕраэрвячня и излучения энергии, о радиационных вспышках и частицах в сол-
^аЧал? Н0В0МУ этапу в развитии космонавтики положено созданием и постом первой в мире советской орбитальной станции «Салют», стартовавшей в ии-МОр 19 апРе-пя 1971 г. Систематические полеты советских орбитальных стаи-а,1Ю1> со сменными экипажами обеспечили планомерное освоение околозем-ого космического пространства (прим. ред.).
11
нечных вспышках, о странном поведении горячей плазмы. Мы узнаем подробнее о влиянии Солнца на погоду, окружающую бреду и, следовательно, на всю нашу жизнь на Земле. Звездные телескопы станции «Скайлэб» значительно расширят данные земных обсерваторий, так как можно будет проводить исследования в ультрафиолетовом диапазоне. Частицы космического излучения, не возмущенные земной атмосферой, будут регистрироваться в течение всего полета на эмульсионных пластинках и специальных детекторах; метеоритные частицы будут фиксироваться на сверхчистых пластинах. Специальные оптические датчики будут регистрировать свечение воздуха верхних слоев атмосферы и отражение света от пылевых облаков, обращающихся вокруг Солнца.
3.	УСЛОВИЯ НЕВЕСОМОСТИ
На космическом корабле сила тяжести, как известно, нейтрализуется центробежной силой. Результирующая сила равна нулю в центре масс космического корабля. В других точках внутри космического корабля эта сила составляет порядка ±0,000001 от силы тяжести на Земле, знак и величина ее зависят от направ$!Жй»Тм расстояния от центра масс.
Состояние невесомости на станции «Скайлэб» будет ^$зд£зова-но для проведения многочисленных экспериментов, которые предусматривают изучение влияния гравитационных сил на биологические, химические, физические и технологические процессы. Деление клеток и обмен веществ в клетках живых организмов, содержание минеральных солей в костях скелета животных и человека, работа вестибулярного аппарата, распределение давления внутри тела, напряжение мышц, циркуляция крови и даже функционирование эндокринных желез, по-видимому, зависят от силы тяжести. Изучение всех этих вопросов в условиях невесомости поможет нам понять механизмы многих процессов, которые происходят в живых организмах.
Силы тяжести вызывают расслоение растворов, которые состоят из компонентов с различной плотностью. Желаемое смешение некоторых металлов в расплавленном состоянии или химических реаген-тцвчасто затруднено и даже невозможно на Земле из-за гравита-.дНра'уого эффекта расслоения. В условиях невесомости растворы ^^35? оставаться тщательно перемешанными длительное время.
условиях может быть получена смесь жидких металлов с га-«пенометалл». Получение вспененных металлов с высоким зйачйнием удельной прочности, возможно, будет в будущем одним из важных видов технологических работ, выполняемых на орбитальных космических станциях.
Рост отдельных кристаллов из растворов часто нарушается также из-за явлений, связанных с силой тяжести. Эти явления отсутствуют на орбитальных лабораториях, и отдельные кристаллы с высокой степенью чистоты, возможно, будут получены гораздо больших
12
Рис. 2. Фотографии гигантских вулканических структур в Центральной Африке: а—мозаика, полученная наложением ряда фотографий, сделанных с борта самолета; б—фотография, сделанная с орбитального космического аппарата «Джемини» Сопоставление этих двух фотографий показывает преимущество обзора с орбиты спутника
размеров, чем на Земле. Такие кристаллы представляют огромную ценность при производстве полупроводниковых приборов.
4.	ИССЛЕДОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ
Орбитальная станция «Скайлэб» будет пролетать над 75% площади поверхности ЗемлХ Каждая его 93-х минутная орбита будет повторяться через 5 дней. На корабле будет установлено оборудование для фотографирования в обычном, инфракрасном и микроволновом диапазонах волн. Основное преимущество набюдений с орбиты спутника Земли состоит в том, что при одинаковых световых условиях охватывается одновременно гораздо большая площадь, чем, например, при наблюдениях с самолета. Проблемы изучения облачного покрова, растительности, ирригации, землепользования, урбанизации, прогнозов урожайности, естественных ресурсов, загрязнения воздуха, циркуляции воды, вопросов топографии, геологии и многие другие проблемы путем сравнения различных участков земной поверхности намного облегчатся благодаря возможности наблюдать несколько объектов одновременно и при одинаковых условиях.
В качестве примера на рис. 2 приведены два фотоснимка одного и того же объекта — вулканической структуры в Центральной Африке. Первый снимок составлен из многочисленных фотографий, сделанных с самолета, второй был сделан со спутника, Преимущество фотографии со спутника очевидно. Это преимущество еще больше возрастает из-за скорости, с которой производятся снимки со спутника и передаются на Землю.
Например, одна из таких систем для фотографирования, установленная на борту спутника по исследованию земных ресурсов, запущенного в июле 1972 г., обладает возможностью передавать Фотографии участков Земли площадью 185X185 км2 через каждые 55 С4 разрешающей способностью порядка 30 м. Одна из фотокамер станции «Скайлэб» будет охватывать площадь 109Х 169 км2 с разрешающей способностью около 11,5 м. Несколько фотокамер станции «Скайлэб» в течение 3-х циклов полета произведут почти 40000 снимков земной поверхности. Сопоставление фотографий с самолеод и наземных станций с этими снимками позволят проанализировать и дать оценку комплексу проблем взаимодействия человека я окружающей среды методами, которые не могли быть использованы наукой ранее.
ГЛАВА 1
История развития программы «Скайлэб»
С самого начала проведения в США программы «Аполлон» рассматривались возможности применения составных частей космической системы «Сатурн—Аполлон» для будущих полетов другого назначения.
В начале 60-х гг. были рассмотрены проекты новых или модифицированных полетов с использованием составных частей ракеты-носителя и корабля космической системы «Аполлон». Один из таких проектов, рассмотренный тогда, предусматривал использование мо-дифиг.ирйрбй%оро основного блока корабля «Аполлон» (ОБК) для установки: кэ яем ряда небольших солнечных телескопов, которые бы разкёртызялйсь и управлялись на орбите космонавтами, а по-лученнш фотоснимки возвращались на Землю на борту командного модуля 3).
По мере изучения возможностей использования системы «Аполлон* развивались и проекты по более обширным наблюдениям Солнца с помощью системы телескопов, установленных на командном модуле системы «Аполлон». Эскизный проект, утвержденный в марте 1966 г„ предусматривал систему из трех Экспериментальных Модулей, состоящих из Орбитального блока (отработанные ступени S-1VB ракеты «Сатурн») и установленных на «ем четырех комплектов астрономических приборов ATM. Как известно, ступень S-IVB используется как вторая ступень ракеты-носителя «Сатурн-IB» и как третья ступень ракеты-носителя «Сатурн-V».
В соответствии с этим планом орбитальная лаборатория размещается в пустой ступени S-1VB. Эта ступень должна быть выведена в космос как часть ракеты-носителя «Сатурн-IB», доставляющей в космос ОБК с экипажем. После того, как ступень S-IVB израсходует все свое топливо, космонавты на командном модуле должны состыковаться со ступенью и проникнуть в пустой бак водорода ступени через систему шлюзов. Во время этого полета в командном модуле ОБК был запланирован ряд биологических и медицинских экспериментов. В то время никаких специальных помещений для команды в ступени S-IVB не предусматривалось и вся физическая активность космонавтов сводилась к ознакомлению с перемещением в закрытом пространстве в условиях невесомости. Этот подход использования ступени S-IVB был предвестником современной станции «Скайлэб».
15
Новая программа, объявленная в декабре 1966 г., предусматривала два запуска корабля «СатурнТВ» в один день, беспилотный и пилотируемый. Космонавты должны были дооборудовать ступень S-IVB беспилотного корабля необходимыми приборами и создать жизнеобеспечивающую атмосферу в отработанном баке водорода Для того, чтобы работать в лаборатории без специальных костюмов. Ступень, разделенная на два отсека, перед стартом должна
Рис. 1 ПрсдваршельныА проект (I960 г.) установки телескопов на основиоА блок корабля «Аполлон»
быть оборудована основными приборами и внутренней стенкой. Кроме того, на ступени S-IVB должны быть установлены шлюзовая камера и причальная конструкция для обеспечения стыковки с командным модулем, доставляющим космонавтов. Ступень S-IVB, шлюзовая камера, причальная конструкция стали основными элементами проекта будущей орбитальной лаборатории, получившей название «Орбитал уоркшоп» («Космическая мастерская»)/
Эта программа также выдвинула «групповую концепцию», которая предусматривала присоединение дополнительных элементов к лаборатории. Так, например, модифицированный лунный модуль, использовавшийся космонавтами для старта с Луны, должен быть выведен на орбиту на одном корабле с комплектом астрономических приборов ATM, причем лунный модуль должен был управлять комплектом астрономических приборов ATM в полете. За стартом беспилотного корабля должен был последовать старт орбитального корабля с экипажем. Лунный модуль и комплект астрономических
1б
Рис. 1. Составные элементы программы «Скайлэб»;
/—ракета-носитель «Сатурн-V» для вывода станции «Скайлэб» на околоземную орбиту; 2—три ракеты-носителя «Сатурн-IB» для доставки на орбитальную станцию «Скайлэб» смгмных экипажей в модернизованном основном блоке корабля «Аполлон»; 3—орбитальная станция «Ска* с пристыкованным основным блоком корабля «Аполлон»
17
приборов ATM должны быть пристыкованы к стыковочному узлу на боковой поверхности причальной конструкции, а ОБК с экипажем — к стыковочному узлу на конце причальной конструкции.
Такая лаборатория была названа «мокрым» вариантом, потому что ступень S-1VB, используемая для орбитальной лаборг-тор-ад... должна быть запущена «мокрой», т. е. наполненной топ/ГИ.ва^. Ййтр-’ рое к моменту выхода на орбиту должно быть полностью довано. Отработанный водородный бак должен освобо^ЙМ^-Ж; оставшегося топлива и заполняться жизнеобсспечпваюЩ^б •МЭР*’’': сферой.
В марте 1967 г. было решено, что станция «Орбитал уоркшой» должна иметь солнечные панели для получения электроэнергии. Необходимость в производстве дополнительной электроэнергии была вызвана тем, что космонавты должны были жить на орбитальной станции. Ранее предполагалось, что ОБК обеспечит электрической энергией всю станцию, кроме комплекта астрономических приборов ATM, который должен иметь свою систему электроснабжения.
Ограниченные финансовые возможности программы привели к сокращению числа стартов и переносу времени этих запусков на более поздние сроки.
Вариант программы, предусматривающий два старта «Сатурн-V» с двумя орбитальными блоками и двумя комплектами астрономических приборов ATM и семь стартов «Сатурн-IB», был разработан в 1969 г. Первый запуск станции планировался на июль 1972 г.
24 февраля 1970 г. программа создания орбитальной станции получила название «Скайлэб» («Небесная лаборатория»). Орбитальная станция «Скайлэб» состояла из орбитального блока на основе ступени S-1VB, шлюзовой камеры, причальной конструкции и комплекта астрономических приборов (рис. 4). В начале 1971 г. день старта был перенесен на 30 апреля 1973 г.
Разработка и изготовление систем станции «Скайлэб» производились под руководством и по контрактам НАСА.
ГЛАВА 3
Принципиальные черты программы «Скайлэб»
Первые планы и разработка станции «Скайлэб» были начаты в момент, когда в США закончилась программа «Меркурий» и были начаты полеты «Джеминк» с человеком на борту. По мере развития этих планов в 60-х гг. все большую ценность для программы «Скайлэб» стали представлять опыт полетов, техническая информация и научные результаты, полученные в резулгтате осуществления текущих программ. В частности, программа «Аполлон» помогла определить характер полета станции «Скайлэб». Программа орбитальной станции «Скайлэб» включает большое количество элементов значительной сложности, таких как продолжительное нахождение космонавтов в условиях невесомости, ручное управление сложнейшей солнечной обсерваторией, серия сложных инженерных и научных экспериментов внутри станции, наблюдение Земли и различные биологические и медицинские эксперименты. Более 270 научных и технических работников будут обслуживать полет станции «Скайлэб» в течение 8 месяцев. В этой главе описаны основные задачи полета, составные части станции «Скайлэб» и приблизительный план полета
1. ЗАДАЧИ ОРБИТАЛЬНОЙ СТАНЦИИ
Основной задачей программы «Скайлэб»;.использование космических полетов в практических цеЬг^.'^'Гйирдтрамма предусматривает применение знания, опыта и	достижений
программы «Аполлон» для проведения широкого диапазона экспериментов. В состав орбитальной станции «Скайлэб» входят элементы системы «Аполлон», которые хорошо себя зарекомендовали, в том числе двигательные системы, источники электроэнергии, управляющие и контрольные системы, системы связи и передачи информации, системы жизнеобеспечения, система возвращения на Землю и наземные системы наблюдения. Программа «Скайлэб» объединила ранее испытанные космические системы и операции в единый механизм, направленный на практическое использование околоземного космического пространства. Эти исследования охватывают широкий диапазон проблем, в том числе расширение научных знаний по физике и астрономии, изучение небесного окружения, производ
19
ство новых материалов, наблюдения поверхности Земли и изучение поведения живых организмов, включая человека, в условиях невесомости.
Исследования природных ресурсов земли
Рост численности населения и изменение среднего уровня жизни людей требуют постоянного повышения эффективности использования ресурсов Земли и более заботливого отношения к ним. Продуктивность сельского хозяйства, ведение лесоразработок, добыча полезных ископаемых, рост городов и деревень, контроль водных ресурсов — все эти и многие другие области взаимодействия человека с окружающей его средой надо наблюдать и контролировать. Орбитальная станция «Скайлэб» поможет разработать методы наблюдений, оценки информации и ее распространение.
Получение новых научных данных о Солнце и звездах
Древние астрономы использовали движение Солнца для определения времени года и для предсказания наилучшего времени для сева и уборки урожая. Их последователи — современные ученые-астрономы пытаются понять и объяснить процессы, происходящие на Солнце и внутри его. Помимо того, что это исследование имеет чисто научное значение, оно окажет огромную практическую помощь в деле получения новых источников энергии на Земле.
Исследования Солнца на станции «Скайлэб» направлены именно на решение этой проблемы, а также проблемы связи явлений на Солнце с явлениями на Земле, в частности, потоков частиц высокой энергии, появление которых связывают с солнечными вспышками. Например, предполагается, что эти вспышки вызывают северное сияние, им также приписывается появление помех при радиоприеме. С тех пор как стало известно о связи активности Солнца с изменениями температуры и плотности в верхних слоях атмосферы, возникло предположение, что поглощение энергии частиц верхними слоями атмосферы сильно влияет на мировую погоду.
Орбитальная лаборатория представляет прекрасную возможность изучать явления в верхних слоях атмосферы, на Солнце, на других небесных телах и в космическом пространстве из-за отсутствия атмосферы, которая схщественно ограничивает возможности наблюдений с Земли.
Изучение технологических процессов в условиях невесомости
Растущие потребности в материалах, обладающих новыми технологическими свойствами, часто не могут быть реализованы. Производство некоторых материалов затруднено из-за наличия силы тяжести на Земле. Примерами таких материалов могут служить большие одиночные кристаллы, необходимые в производстве полу
20
проводников, сплавы, содержащие компоненты со значительно различающимися плотностями, сверхпроводники из трех иля четырех разнородных компонент. Изучение возможностей получения их на орбитальной станции может привести в будущем к производству этих материалов в условиях невесомости в больших масштабах
Исследование влияния факторов длительного космического полета на работоспособность экипажа и биомедицинские исследования
В освоении космоса человеком уже наметились важные тенденции Очевидно, что орбитальные станции предоставляют человеку ряд преимуществ: условия невесомости на них, выход за пределы атмосферы, возможность наблюдать с них большие участки поверхности Земли. Думается, что в будущем космос станет местом заводов, которые выделяют много вредных веществ в атмосферу Земли. Также возможно, что будущие космические аппараты будут преобразовывать солнечную энергию в электрическую и передавать ее на Землю. Несомненно, что спутники будут использоваться по назначению, о котором мы сейчас не имеем четкого представления, например, с целью лечения людей. Для этого нужно знать о возможностях жизни и "работы человека в космосе в качестве ученого, инженера, техника, слесаря, лаборанта, врача, рабочего, повара, пилота, штурмана, исследователя, и наконец как члена экипажа. Сумеет ли человеческий организм, который всегда развивался в условиях гравитации, легко приспособиться к жизни в условиях невесомости? Какие приборы должны быть автоматическими, а какими можно управлять вручную? Как системы должны обрабатывать поступающую информацию? Какую часть этой информации надо передавать на Землю? Какую роль будет играть человек в отборе и обработке информации? Все это необходимо изучить.
На орбитальной станции возможно длительное состояние невесомости, чего нельзя получить па Земле. Предполагают, что сила тяжести влияет на многие биологические процессы, на такие как прорастание семян, деление клеток, рост некоторых тканей, обмеа веществ, функционирование органов чувств, работу сердца, на биоритмы жизни человека. Изучение этих процессов в условиях невесомости позволит понять их механизм и установить законы, которые управляют живыми организмами.
2- ЭЛЕМЕНТЫ ОРБИТАЛЬНОЙ СТАНЦИИ «СКАЙЛЭБ»
На рис. 5 показан общий вид станции на орбите. Самый большой ее элемент — орбитальный блок, представляющий собой цилиндрический отсек длиной 15 м и диаметром 6,5 м. Основная конструкция отсека аналогична конструкции третьей ступени ракеты-носителя «Сатурн-V», созданной в рамках программы «Аполлон». - та ступень была переоборудована под бытовые помещения и лабо-
21
раторию. В отличие от первоначального варианта орбитальной станции внутри отсека созданы все условия для того, чтобы экипаж из трех космонавтов мог с максимальными удобствами жить и работать в нем в течение длительного орбитального полета.
Рис. S. Общий вид орбитальной станции «СкаАлаб» (длина станции 36,1 м, ширина (с панелями солнечных элементов) 27 м. рабочий объем J54 и", суммарная масса »0.в т):
(—комплект астрономических приборов ATM; 2—причальная конструкция; 3—пристыкованный к станции основной блок корабля «Аполлон». 4—панель с солнечными элементами блока станции; S—экспериментальное оборудование; 6—метеорный экран; 7— помещение для приготовления и приема пищи; S—помещение для личной гигиены экипажа станции; 7—помещение для сна; 10— орбитальный блок станции (ОБС); //— шлюзовая камера
В этом отсеке члены экипажа будут проводить основную часть своего времени. Здесь оборудованы помещения для проведения экспериментов и наблюдений, приема пищи, сна, проведения досуга и личной гигиены.
Двумя другими важными элементами станции являются шлюзовая камера (рис. 6) и причальная конструкция (рис. 7). Шлюзовая камера обеспечивает возможность выхода космонавтов в открытый космос, предусмотренного некоторыми экспериментами. Герметичные люки изолируют ее от орбитального блока станции и причальной конструкции, и после стравливания давления космонавт в скафандре может через боковой люк выйти в открытый космос и возвратиться на станцию. На внешней ферменной конструкции шлюзовой камеры смонтированы баллоны высокого давления с газооб-22
в Шлюзовая камера ор-витальной станции:
I__шлюзовая камера: ? па*
„Г,ь сметены регулятора сос там газовой снеси, тсплооб .Линика, разъемов электро-“Тлей " трубопроводов; 3_«раиилнша для запасных и истей и элементов: •♦—четыре иллюминатора; 5-крышка переходного люка: «—конструкция переходной секции; У—фиксирующий кожух шлюзовой камеры: б—шесть бал лояоа с газообразным кислородом;	Й— гибкая	секция
шлюзовой камеры к орбитальному блоку станции; 10— люк для выхода в откпы тый космос; // шесть баллонов с газообразным азотом
Рис. 7. Причальная конструкция:
ч7^,Л102'’ва' камера; 1—облицовка промежуточной секции между шлюзовой ₽о" и причальной конструкцией; 3—контейнеры для возвращаемых на vnn "° К0ССст е пленкой комплекта астрономических приборов ЛТМ; 4— пульт 1_т.аменкя комплектом приборов ЛТМ; 5—хранилище для кассет с пленкой, ппми ”*ЛЬНЫЯ канал; 7—крышка люка; 3—иллюминатор; 9—оболочка блока причальной конструкции; 10—блок ядериой эмульсии для изучения состава космических лучей (эксперимент SCOP)
23
разными кислородом и азотом, используемые в системе жизнеобеспечения. Важными элементами шлюзовой камеры являются электрораспределительная система, система регулирования параметров искусственной атмосферы, система связи, системы обработки и регистрации данных. Поэтому шлюзовая камера является «нервным центром» станции.
Рис. 8. Орбитальная станция «Скайлэб» с пристыкованным основным блоком корабля «Аполлон» в полете на околоземной орбите. Космонавт выполняет работу в открытом космосе у теплозащитного экрана комплекта астрономических приборов ATM (рисунок)
Перед шлюзовой камерой (в направлении полета при выведении на орбиту) расположена причальная конструкция, служащая для пристыковки транспортного корабля — модифицированного основного блока корабля (ОБК) «Аполлон». В нормальных условиях будет использоваться осевой стыковочный узел (рис. 8), а в аварийных ситуациях — боковой. В случае необходимости два ОБК могут пристыковываться к причальной конструкции одновременно. Помимо узлов крепления фермы комплекта астрономических приборов ATM на причальной конструкции размещены некоторые системы станции: комплект приборов EREP для исследования земных природных ресурсов, оборудование для исследования технологических процессов, пульт управления комплектом ATM.
Модифицированный ОБК выполняет функции транспортного корабля и центра системы связи. Каждый из трех ОБК, предназначенных для доставки экипажей, был модифицирован исходя из специфических условий полета в составе орбитальной станции. Бортовой
24
 варийный комплект модифицированного ОБК «Аполлон» позволяет в случае необходимости возвратить на Землю сразу пять космо-НаВКомплект астрономических приборов ATM (рис. 9) включает в себя восемь приборов для исследования Солнца в широком диапазо-
Рис- 9. Комплект астрономических приборок ATM: /—цилиндрический контейнер с астрономическими приборами; ?—отсек электронного оборудования; 3—люк для доступа к кассетам с пленкой; *—три силовых гироскопа системы ориентации н стабилизации; 5—электронные блоки системы терморегулирования; 6—радиатор; 7—солнечная бленда: S— астрономические приборы ATM; 9—теплозащитный экран; Ю— окна для приборов; //—четыре панели с солнечными элемента-тамн; 12— солнечный датчик; 13— механизм поворота контейнера с при ворами на угол *120”; /4—механизм ориентации контейнера с приборами в шарнирном подвесе
не частот излучения от видимого света до рентгеновских лучен. Эти приборы вместе с вспомогательным оборудованием размещены в одном контейнере, как показано на рис. 10. При выведении на орбиту комплект ATM занимает положение по оси станции (рис. 11). После выведения станции на орбиту комплект ATM с панелями солнечных батарей, в раскрытом виде напоминающими ветряную мель-ицу, устанавливается в положение, при котором во время орби-эльного полета они остаются ориентированными на Солнце.
Лиловые гироскопы, смонтированные в комплекте ATM, со-став-?Н0В* системы ориентации и стабилизации станции «Скай-о». Самостоятельная система наведения, имеющая ограниченные
25
пределы регулирования углов, служит для точной наводки астрономических приборов
Рис. Ю. Поперечный разрез контейнера с комплектом астрономических прабфМ ATM (длина контейнера 3,4 м, диаметр 2,04 и):
/—рентгеновский, спектрограф (эксперимент S054): 2—система терморегулйрзвцхм»; щелевой ультрафиолетовый спектрограф — хромосферный спектрограф (#кс>чари«рит SO82B); 4—датчик системы точного на веления на Солнце; 5—система тонхо? гэегар'Л-ки; 4—телескоп № 2 для наблюдения Солнца в линии Н-альфз; 7—гироског г, дьуътт степенями свободы; 8—телескоп 7ft I для наблюдения Солнца в линии Н-аа>фи; . рояотраф Эксперимент S052); /О—блок электронного оборудовании’. Н—СесщелЛтЫ ульт№-исоае./овый спектрограф — коронарный спектрогелиограф (эксперимент S0S2A); /2—сазк.^игмиометр (эксперимент S055A); 13—гироскоп с двумя степенями свободы; 14— б«'сй< Электронного оборудования; 15— рентгеновский телескоп (эксперимент SO5e>;
1С—система анализа солнечной активности
3.	ПЛАН ПОЛЕТА
Станция «Скайлэб», включающая орбитальный блок, шлюзовую камеру, причальную конструкцию и комплект астрономических приборов как единое целое будет выведена на околозем-ную орбиту с помощью двухступенчатой ракеты-носителя «Сатури-V» (рис. 12). После выведения на орбиту, выполнения маневра разворота станции и развертывания панелей солнечных батарей автоматически
26
или по командам с Земли будет проведена проверка работоспособности всех систем. Через сутки после запуска орбитальной станции с помощью ракеты-носителя «Сатурн-IB» на орбиту будет выведен ОБК «Аполлон» с экипажем из трех космонавтов. После стыков-
Рис. 11. Расположение комплекта астрономических приборов ATM и других частей орбитальной станции <Скайл»б> (б) на вершине ракеты <Сатурн-У> (а):
/—головной обтекатель: ?—отсек оборудования ракеты-носителя, конструктивно входящий в состав станции яСкайлэб»; Л—орбитальный блок станнин (модифицированная ступень ракеты-носителя S-IVB): 4—вторая ступень ракеты; 4—первая ступень ракеты; б—комплект астрономических приборов ATM: 7—причальная конструкция; t— шлюзовая камера; 9—лабораторный отсек ОБС; 10— бытовой отсек ОБС
кн корабля со станцией экипаж проведет проверку всех систем и приведет их в состояние полной готовности к началу первого 28-су-т°чного периода работы на орбите (рис. 13). После завершения это-ОИ1?рИ0да космонавты возвратятся на Землю в отсеке экипажа ~"ЬК «Аполлон», а станция в течение двух месяцев будет продол-ать исследования в автоматическом режиме. Через три месяца после запуска ОБК с первым экипажем второй экипаж также в составе трех человек будет доставлен на орбитальную станцию с помощью второй ракеты-носителя «Сатурн-1 В». Вторая смена экипа-а пробудет «а борту станции 56 суток. ОБК с третьим экипажем
27
из трех космонавтов будет запущен третьей ракетой-носителем «Са-турн-1В» опять на 56 суток. После того, как третий экипаж покинет орбитальную станцию, она еще в течение ряда лет будет оставаться на орбите; однако исследования на непилотируемой орбитальной станции могут продолжаться лишь небольшое время, поскольку некоторые из систем исчерпают расчетный срок службы.
Рис. 12. Подготовленная к запуску орбитальная станция «Скайлэб» (б) устанавливается в носовой части ракеты «Сатури-V» (а):
/—станция «Скайлэб»; 2—вторая ступень ракеты; 5— первая ступень; 4— го ловкой обтекатель: 5—комплект астрономических приборов ATM; f—причальная конструкция; 7—шлюзовая камера. 8—отсек оборудования; 9— орбитальный блок станции
Общая продолжительность научного использования орбитальной станции «Скайлэб» составит примерно восемь месяцев. На рис. 14 показано распределение этого времени между фазами пилотируемого и непилотируемого полетов. Первым шагом осуществления программы полета станции «Скайлэб» станет запуск двухступенчатой ракеты-носителя «Сатурн-V» (первая ступень — ракета S-IC, вторая — ракета S-1I) со стартового комплекса 39А Центра космических полетов им. Кеннеди во Флориде (рис. 15). Ее полезной нагрузкой будет орбитальная станция «Скайлэб» без экипажа, состоящая из орбитального блока, шлюзовой камеры, причальной конструкции, комплекта астрономических приборов ATM и отсека оборудования ракеты-носителя.
Станция «Скайлэб» будет выведена на околокруговую орбиту высотой 432 км с наклонением 50° к экватору (рис. 16). На рис. 17 показана станция с головным обтекателем вскоре после отделения от второй ступени ракеты-носителя. После выведения станции проводятся следующие операции на орбите (рис. 18);
2й
Рис. 13. Последовательность запуска станции «Скайлэб» и трех сменных экипажей:
I—ракета-носитель «Сатури-V»; 2—три ракеты-носителя «Сатурн-IB» для доставки на станцию «Скайлэб» сменных экипажей; 3—основной блок корабля «Аполлон»; 4—орбитальный блок станции; S—шлюзовая камера; 6—причальная конструкция; 7—комплект астрономических приборов; 8—головной обтекатель; 9— резерв
Месяцы
Рис. 14. Рабочие и подготовительные фазы программы «Скайлэб»:
I—запуск станции «Скайлэб»; II—прибытие первого экипажа; III—пркбы тие второго экипажа; IV—прибытие третьего экипажа; V—завершение экспериментов и полетов
29

Рис. IS. Ракета «Сатурн-V» с орбитальной станпиеЙ «Скайлэб» на стартовой площадке
отделение сбрасываемой части головного обтекателя;
развертывание комплекта ATM;
развертывание панелей солнечных батарей комплекта ATM;
поворот станции для ориентирования панелей солнечных батарей комплекта ATM на Солнце;
развертывание панелей солнечных батарей блока станции;
создание в обитаемых отсеках станции давления 34-103 Н/мг (около 1/3 кгс/см2). Искусственная атмосфера станции будет состоять из 74% кислорода и 26% азота (по объему).
Рис. 16. Охват миной поверхности орбитальными витками станции <СкаАлэб>
Через 24 ч после запуска станции «Скайлэб» стартует модифицированный ОБК «Аполлон» с тремя космонавтами, которые пробудут на станции 28 суток. Запуск будет осуществлен со стартового комплекса 39В с помощью ракеты-носителя «Сатурн-1 В» (рис. 19). ОБК будет выведен на промежуточную эллиптическую орбиту с высотой перигея 149 км и высотой апогея 223 км. С этой орбиты корабль, используя собственную двигательную установку, перейдет на орбиту станции «Скайлэб» высотой 432 км для последующей стыковки с нею с помощью осевого стыковочного узла причальной конструкции (рис. 20). Эта стыковка завершит операцию создания на орбите обитаемой лаборатории.
Космонавты перейдут в помещение станции и приведут ее в рабочее состояние. В ОБК будут продолжать функционировать только входящие в комплекс станции элементы систем связи, измерений и терморегулирования.
В течение первого 28-суточного полета станции с экипажем космонавты будут выполнять программу экспериментов и оценивать степень пригодности помещений и оборудования станции к длительному пребыванию людей в космосе (рис. 21). Предполагается, что во время этого полета будут получены данные практически по всем
31
Рис. 17. Отделение станции «Скайлэб» е головным обтекателем от второй ступени ракеты «Сатурн-V» (рисунок)
Рис. 18. Схема запуска н подготовки станции к работе в первый день полета по околокруго-вой орбите высотой 432 км. наклонением 54* н периодом обращении S3 мин:
7—запуск станции ракетой-носителем «Сатурн-V»; 2—выход на орбиту. 3—отделение второй ступени ракеты-носителя; 4— разворот станция па 180’; 4—отделение головного обтекателя; 8—разворот комплекта ATM на 90 ; 7—раскрытие солнечных панелей комплекта ATM; в— ориентация их на Солнце; 9—включение гироскопов и системы ориентации; 10—раскрытие солнечных панелей орбитального блока станции
32
2
Рис. 19 Ракета-носитель «Сатурн-IB» с основным блоком корабля «Аполлон» на стартовой площадке
3069
33
(за исключением нескольких) экспериментам. В конце 28-суточного периода экипаж выполнит консервацию бортовых систем орбитальной станции, перейдет в ОБК и произведет отделение от станции. Затем будет включен маршевый двигатель, и после выполнения маневра торможения ОБК «Аполлон» перейдет на траекторию спуска на Землю, Вскоре после входа в верхние слои атмосферы
Ряс. 20. Фалы сближения и стыковки основного блока корабля «Аполлон» се станцией «Скайлэб» во второй день полета (высота орбиты 432 км):
/—запуск ракеты-носителя «Сатурн-IB»: 2—выход на промежуточную орбиту (149X 223 км); отделение основного блока корабля «Аполлон»; 4—переход на орбиту станции: 5—встреча;
б—стыковка со станцией; 7—переход на станцию, включение и обживание ее; 9—начало 28-дневной научной работы
произойдет разделение двигательного отсека и отсека экипажа, а затем, после прохождения плотных слоев, — приводнение на парашютах в заданном районе Тихого океана (рис. 22).
Второй полет станции «Скайлэб» с экипажем мачмется запуском второй ракеты-носителя «Сатурн-1В» с комплекса 39В примерно через 60 дней после возвращения первого экипажа. Как и при первом запуске, будут проведены операции маневрирования на орбите, сближение и стыковка. Аналогичными будут действия экипажа и после перехода в помещение станции, но на этот раз особое внимание будет уделено солнечно-астрономическим наблюдениям и исследованиям природных ресурсов Земли. Второй полет продолжится 56 суток и завершится также приводнением в Тихом океане.
34
Примерно через 30 дней после возращения на Землю второго экипажа со стартового комплекса 39В будет запущен корабль с третьим экипажем. В третьем полете станции «Скайлэб» с экипажем, который продлится также 56 суток, будет продолжено выполнение программы экспериментов и накопление статистических данных по
Рис. 21. Основные этапы программы исследований на орбитальной станции <Сиайлэб> во время полета:
I—научные исследовании (солнечная астрономия): II—прикладные исследования (ресурсы Земли, технологические процессы): III—исследования влияния условий длительного полета на здоровье и работоспособность
адаптации и оценке работоспособности космонавтов в условиях орбитального полета. Отсек экипажа с космонавтами и экспериментальными материалами совершит приводнение в акватории Тихого океана.
Благодаря наклонению о<рбиты 50° полет станции «Скайлэб» будет проходить над значительной частью земной поверхности. Визуальным наблюдениям или изучению с помощью приборов будут Доступны 75% поверхности Земли, включая Африку, Китай, Австралию, почти всю Южную Америку, большую часть Северной Америки, а также значительную часть Европы и Азии. Проекции траектории полета станции на земной поверхности, примеры которых показаны на рис 23 и 24, будут повторяться через каждые пять суток. На каждом обороте станции вокруг Земли она бу
2»
35
дет пролетать в зоне видимости по крайней мере одной станции слежения. Однако в течение примерно одного часа на каждом витке орбитальная станция будет находиться вне пределов зон радио- или телеметрической связи с Землей. В эти периоды переговорная и измерительная информация будет записываться на магнитные пленки и после входа в зоны радиовидимости средств связи ускоренно передаваться на Землю. Более подробно система связи и сбора данных описана в разд. IV.2 В
Рис. 22. Схема расстыковки, снижении, отделения, входа в атмосферу и приводнения ОБК в последний день его полета:
/—консервация станции для беспилотного режима; 2—переход в отсек экипажа ОБК;
2—расстыковка со станцией; 4—сход с орбиты; 5—блок станции остается на орбите;
4—разделение отсека экипажа и двигательного отсека ОБК; 1—вход в атмосферу отсека экипажа ОБК: 2—приводнение; 9—станция работает в беспилотном режим» до прилета следующих экипажей
При создании орбитальной станции «Скайлэб» были предусмотрены эффективные средства спасения космонавтов при возникновении аварийных ситуаций во в>ремя полета. Необходимость в таких средствах обусловлена требованиями обеспечения длительного пребывания экипажей в космосе. Возможности спасения описываются в следующем разделе.
4.	СПАСАТЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ
Программой «Скайлэб» предусмотрены возможности спасения космонавтов в определенных аварийных ситуациях.
В каждом из трех пилотируемых полетов доставка космонавтов на станцию и возвращение их на Землю осуществляются с помощью модифицированных ОБК «Аполлон». После стыковки со станцией и приведения ее в рабочее состояние большинство систем
36
Геодезическая широта
Рис. 23. Типичные траежтории попета станции «Сжавлав., аитжи е 57 по 53 (ожоложругоаап орбита е аыеото» «2 жх)
вс
90100 120 190 160 180 160 190 120 100 80 60 90 20 О 20 90 60 80 90 Е w	Долгота	£ w
рис 74. Типичные траектории полета станции «Скайлабх, витки с 64 по 70 (околохруговая орбита с высотой «г км)
Гчо дез и чес кая ш ирота.
06 00 09 Oh 02 о 02 06 09 OS OOl 021 Ohl 091 0Я1 091 Ohl. ОН 00106
Л1 J	Л4 7
ОБК отключается, но он будет продолжать служить средством жизнеобеспечения и возвращения экипажа на Землю. Он будет всегда готов к тому, чтобы в случае возникновения на орбитальной станции серьезной аварии космонавты могли быстро перейти в него.
Значительные бортовые ресурсы и средства жизнеобеспечения станции, рассчитанные на длительное пребывание в космосе, обеспечивают возможности спасения космо^,»^ в случае выхода из строя и невозможности использованир'^^гпуска на Землю ОБК «Аполлон», доставившего экипаж на	Такая ситуация воз-
можна либо при непригодности корабля для выполнения операций входа в атмосферу и посадки, либо при невозможности проникнуть в отсек экипажа ОБК. В обоих случаях может быть запущен другой ОБК с двумя космонавтами, имеющий три кресла для членов экипажа станции. Отсек экипажа спасательного ОБК «Аполлон» возвратится на Землю с пятью космонавтами на борту.
Период времени, в течение которого экипажу станции «Скайлэб» придется ждать спасения, зависит от того, в какой момент выполнения программы полета возникнет аварийная ситуация. Это время ожидания может изменяться от 10 до 48 суток.
Три запуска кораблей «Аполлон» с экипажами орбитальной станции осуществляются с интервалами около 90 суток. Второй и третий ОБК, которые в нормальных условиях должны стартовать соответственно после первого и второго запусков, могут использоваться и для спасательной операции. После запуска третьего ОБК «Аполлон» четвертый, «запасной», корабль будет находиться в постоянной готовности к проведению спасательной операции.
Если необходимость в спасении возникнет в первый же день после перехода экипажа в помещения станции, то, как показывает имеющийся опыт, для подготовки ракеты-носителя спасательного ОБК к запуску потребуется 48 суток. В это время входят 22 дня на восстановление после предыдущего запуска оборудования стартовой площадки В комплекса 39. В течение этого периода в отсеке экипажа ОБК «Аполлон» будет установлено оборудование, необходимое для размещения спасаемого экипажа орбитальной станции (на это потребутся 8 ч).
Чем в более поздний период выполнения программы полета возникнет аварийная ситуация, тем быстрее может быть подготовлен запуск спасательного корабля. К концу первого пилотируемого полета станции это время сокращается до 28 суток, а в конце третьего полета — до 10 суток.
Для переоборудования ОБК под спасательный корабль необходимо снять контейнеры-хранилища и установить на их месте два Дополнительных кресла для космонавтов, доведя общее число мест До пяти (рис. 25). Перед аварийным покиданием станции члены экипажа надевают скафандры, переходят в причальную конструкцию, герметически изолируют ее от смежных помещений станции, после чего стравливают давление, затем устанавливают специаль-н°е пружинное устройство для отделения неисправного ОБК от Левого стыковочного узла причальной конструкции. Относительная
39
скорость, которую ему сообщают пружины при отделении, должна быть достаточной, чтобы освободить путь для причаливания спасательного корабля. Однако можно обойтись и без этого. Спасательный ОБК может осуществить стыковку к радиальному (боковому) стыковочному узлу причальной конструкции. В таком положении ОБК может находиться хотя и ограниченное время, но достаточное для завершения спасательной операции.
Ряс. 2S. Отсек экипажа основного блока корабля «Аполлон», приспособленный для аварийной эвакуации космонавтов со станции «Скайлэб»:
/—три основных кресла для космонавтов: 5—контейнер для доставки на Землю результатов научных исследований; 3—два дополнительных кресла для космонавтов: 4— днище: 5—упор для ног
Разработка способов спасения для всех возможных аварийных ситуаций имела бы смысл только при обеспечении высокой оперативности спасательных служб, невозможной при использовании в качестве транспортного аппарата корабля «Аполлон», подготовка запуска которого требует значительного времени. Более быстрое реагирование на опасные отклонения в программе полета сможет обеспечить космическая транспортная система нового поколения — воздушно-космический аппарат многоразового использования «Спейс Шатл», разрабатываемый в настоящее время. Все же предусматриваемые в программе «Скайлэб» методы спасения экипажа будут рассчитаны на наиболее вероятные аварийные ситуации и обеспечат достаточно большую гибкость и безопасность пилотируемых космических полетов.
40
5.	ДЕЙСТВИЯ ЭКИПАЖА
Типичный суточный период пребывания члена экипажа на орбитальной станции «Скайлэб» включает в себя 8 ч экспериментальных исследований. Еще 8 ч отводится на принятие пиши, личную гигиену, обслуживание систем, планирование экспериментов я необязательные занятия (проведение досуга). Остальные 3 ч космонавты должны спать (рис. 26 и 27). Как правило, все три »ой-мокавта будут спать одновременно, при этом все системы будут функционировать в автоматическом режиме. Время приема пищи и отдыха будет распределяться таким образом, чтобы один из космонавтов постоянно находился за пультом управления комплектом ATM для наблюдения за Солнцем. На рис. 28 приведено распределение времеяи первого 28-суточного полета орбитальной станции с зкапажем.
Некоторые эксперименты будут проводиться непрерывно; другие— периодами: ежедневно, в течение нескольких дней или в течение всего врежеам полета.
После сближения и стыковки со станцией экипажу надлежит выполнить следующий объем работы;
расконсервировать, привести в готовность к работе и проверить системы станции «Скайлэб»;
провести намеченные эксперименты: медицинские, научные, технические, технологические и по исследованию природных ресурсов Земли;
осуществить операции, связанные с выходом в открытый космос; выполнить операции индивидуального назначения.
Все эти действия экипажа подробно описаны ниже.
Расконсервация, приведение в готовность и проверка систем орбитальной станции
Основные «грации, выполняемые космонавтами при расконсервации причадько:?! конструкции, шлюзовой камеры и орбитального блока станции «Скайлэб» после пристыковки к осевому стыковочному узлу ОБК «Аполлон», перечислены в табл. 1. Те же операции выполняются и при консервации станции непосредственно перед за-вврглением 28-суточного первого полета. Действия второго и треть-экипажей при расконсервации и консервации орбитальной стан-аналогичны.
Важной функцией экипажа является проверка состояния и работоспособности таких систем станции, как система ориентации и стабилизации, система электропитания, система регулирования параметров искусственной атмосферы и терморегулирования, системы связи и приборного оборудования. Эти системы подробно описаны в гл. 4, разд. 2.
41
Рис. 2в. ПрН*«^^&>*».<»рядок дня космо
/-личная Удгр^ычЛ-.-ал^ак. з—экслери мент МОЛ; «—бытовые обязанности: 5— эксперименты  операция по эксплуатации станции; б—второй эавтрак; 7—обед: »— планирование операций; 9—свободное вре мя: 10— сои
Время
одновременно принимают пищу только два члена экипажа.
(•’;"ЯОперации занят тольно один человек, чтобы увеличит)» и:id время для наблюдений с помощью комплекта л тм
Ряс. 27. Типичный распорядок дня для членов экипажа:
ЛГ—личная гигиена; ПП—прием пищи; ПЭ—проведение экспериментов: ОЭ—операции пс эксплуатации станции; СВ—свободное время; ПО—планирование операций
42
ТвблиШ ’
Последовательность рпсиеэмрмцпм смхкрж -гСк^Ряэб» (первый полет с экипюкжм)	•
день	Врем« час	минута	&4КТЭД1 >КЦ!Г>Ж»
01	07	29	♦	е	* Произвести пристыковку ОБК «Аполлон» к осевому стыковочному узлу причальной конструкции (начало отсчета времени расконсервации) Расконсервировать туннель для перехода из отсека экипажа ОБК в причальную конструкцию (30 мни): включить осветительные лампы отсека экипажа ОБК для освещения переходного туннеля проверить герметичность стыковочного соединения ОБК и причальной конструкции открыть клапан выравнивания давлений на переднем переходном люке отсека экипажа ОБК проверить давление в переходном туннеле открыть и закрепить передний переходный люк ОБК проверить надежность замков стыковочного соединения установить коэффициенты усиления системы ориентации и стабилизации в соответствии с изменением ее конфигурации после пристыковки ОБК
01	07	59	Личное время экипажа (принятие пищи, сон, личная гигиена — всего 11 ч 30 м)
01	19	29 	Расконсервировать причальную конструкцию и шлюзовую камеру (2 ч):	. проверить давление и температур-,f ричальной конструкции и шлюзовой камере открыть и закрепить люк причаЛьМби конструкции закрыть клапан выравнивания давлений на люке причальной конструкции включить осветительные лампы в помещении причальной конструкции закрыть трубопровод вентиляции причальной конструкции аялюдекъ вентклзтры молекулярных сит (основного — А й рёэернвото — &), произвести лересвдчэхызый осмотр причальной кон-стругшзя /гк^онсервирэвйть обогреватель и систему терморегу-овош причальной конструкции. Включить пе-в эальий прожекторы в переходнике (между при- ,	кЗоСтоукчасй к шлюзовой камерой) зйрвона«йлыйый осмотр шлюзовой камеры е> ть-умогцыр первдйсто прсдаектора ; юыобэат, вентвлмторы причальной конструкции и туннели ме»да ^пчельной конструкцией и шлюзовой камерой pacKOHccpsSfVVfe'-tb пульт управления в переходнике включить <*^₽Й!1тор туннеля шлюзовой камеры соединить разъём сигнальной и электроэнергетической систем между ОБК и причальной конструкцией подсоединить ОБК к общему «заземлению» станции
43
Продолжение
Время
лень	чае	мниута
01	21	29
Действия якипажа
расконсервировать к проверить систему предупредительной и аварийной сигнализации
закончить соединение сигнальных цепей ОБК и остальной части орбитальной станции
расконсервировать и проверить систему внутренней переговорной связи причальной конструкции и шлюзовой камеры
переключить систему охлаждения шлюзовой камеры с режима управления с Земли на режим ручного управления
установить в отсеке экипажа ОБК трубопровод циркуляции воздуха системы регулирования параметров искусственной атмосферы
включить вентиляторы в отсеке экипажа ОБК
переключить систему обогрева шлюзовой камеры и причальной конструкции с режима управления с Земли на режим ручного управления
выключить радиационные нагреватели орбитального блока
расконсервировать систему регулирования параметров искусственной атмосферы причальной конструкции и шлюзовой камеры
расконсервировать систему охлаждения оборудования пульта управления комплекта ATM и приборов комплекта EREP
приступить к первоначальной расконсервации пульта управления комплекта ATM. Проверить согласованность систем электропитания ОБК и остальной части станции приступить к полной расконсервации пульта управления комплекта ATM
проверить равенство давлений по обе стороны переднего люка шлюзовой камеры
открыть передний люк шлюзовой камеры
включить освещение в туннеле шлюзовой камеры
вставить чеку стопора люка для выхода в открытый космос
проверить равенство давлений по обе стороны заднего люка шлюзовой камеры
открыть задний люк шлюзовой камеры
включить освещение в начале туннеля для перехода из шлюзовой камеры в орбитальный блок
установить переключатели вентилятора теплообменника орбитального блока в соответствующее положение
Расконсервировать орбитальный блок станции (I ч 30 мин):
проверить давление в орбитальном блоке
открыть клапан выравнивания давлений на люке для перехода в орбитальный блок
открыть быстрооткрываемый люк орбитального блока и зафиксировать его
перекрыть трубопроводы клапана вентиляции орбитального блока
44
Продолжение
Время			Действия экипажа
		минута	
ДГИЬ	час		
			произвести первоначальный осмотр орбитального блока расконсервировать и проверить систему внутренней переговорной связи орбитального блока соединить гибкий трубопровод, связывающий шлюзовую камеру с орбитальным блоком установить в орбитальном блоке оборудование противопожарного поста направить воздушный поток из причальной конструкции в орбитальный блок расконсервировать вентиляторы орбитального блока расконсервировать пульт управления орбитального блока проверить систему предупредительной и аварийной сигнализации орбитального блока расконсервировать систему терморегулирования орбитального блока освободить огнетушители от фиксаторов, установленных на время выведения на орбиту выключить систему регулирования влажности в контейнере для хранения фотопленки выключить освещение у входа в орбитальный	, перенести оборудование из ОБК в орбитальный,
01	22	59	Начать расконсервацию системы жизнеобеейэдрх?* станции (30 мин): осмотреть помещение «кают-компании» и помещения для сна и удаления отходов расконсервировать обогреватель окна в кают-компании расконсервировать систему хранения пищевых продуктов
01	23	29	Личное время экипажа (завтрак, личная гигиена — 1 ч 30 мим)
02	00	59	Закончить расконсервацию системы жизнсобесц»-ч’И»х.ч: (1 ч 5 мин): расконсервировать систему водоснабжения проверить люк контейнера для сбора отходов проверить содержимое бортовых хранилищ расконсервировать и проверить пылесос
02	02	04	Начать первоначальную наладку и проверку экспериментального оборудования (2 ч 25 мин)
02	04	29	Личное время экипажа (прием пищи, личная гигиена— 1 ч)
02	05	29	Закончить наладку экспериментального оборудования (3 ч)
02	08	29	Личное время экипажа (личная гигиена и 8-часовой сон — 9 ч)
02	17	29	Расконсервация закончена (начало первого нормального рабочего дня на орбите)
45
о
Наименование операции.	Лень полета																													Время	
	01	02	03	он	05	06	07	ов	09	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	28	27	28	29	часы	мин
РС		X	X																											7	30
св								X							X									X						15	00
ВК																											X			7	00
НТМ				X	X	X	X		X	X	X	X	X	X		X	X	X	X	X	X	X	X		X	X				190	30
0008																		X		X										3	04
EREP					X				X	X	X	X		X		X		X			X	X	X							24	15
МО71/73		X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	117	04
17024																											X			включено в ЕУА	
71074			X														X											X		3	00
М172			X														X				—							X		1	30
М092/93										X						X						X								16	30
М092Ц71			/X	X			X						X						X						X		X	X		35	42
М131					X	X			X			X		X			X			X	X		X							16	14
М133				X	X	X		X		X		X		X		X		X		X		X		X	X	X	X			3	15
М151										Включено д другие эксперименты																					
																															
М415																															
																															
		ч/ "7 ЬС G / 7	/1 Ц G / / CZZ 7 (X.GZ М IUU И U 111^00^01110/1																													
М487						X			X		X	X		X	X	X	X	X												5	25
М509						X						X						X								X				8	48
61512						X			X		X	X	X				X					X								7	06
М516																															
																															
																															
5009				X																							X				30
3015		X	X	X	X	X	X	X	X	*	X																			2	24
5019							X		X	X																	X	X		9	15
5073/7027			X	X	X	X						X	X				X	X		X			X			X				27	37
514-9														X	X													X		2	10
5190 В										X	X	X		X		X		X			X	X								в	37
7003			X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X		11	56
5063														X							X		X							4	25
7027						X						X																		1	15
00																								X						4	00
КС																														X	X	8	U5 ,
Рис. 28. Распределение времени на экспериментальные исследования в период полета первого экипажа:
PC — расконсервация станции: СВ—свободное время; ВК—выход в космос (EVA); ATM — наблюдения с помощью комплекта ATM; 00—отработка операций по возвращении; КС — консервация станции)
-------- в ходе эксперимента участие космонавтов не требуется
Проведение экспериментов
Часть основного отсека орбитального блока станции, предназначенная для проведения экспериментов, примыкает к помещению для приготовления и приема пищи и отдыха (кают-компании) (рис. 29). Здесь будут проводиться основные медицинские эксперименты по оценке адаптации космонавтов к условиям космического полета. В этих экспериментах будет использоваться следующее оборудование: установка LBNPD для исследования влияния отрицательного
Рас. 29. Рабочий отсек для проведения медицинских экспериментов, расположенный в орбитальном блоке станции (ОБС):
/—установка для создания отрицательного давления на нижнюю часть тела (эксперимент М092); ?—система обеспечения экспериментов М092. MOW. M13I, М171: 3—метаболический анализатор (эксперимент MI71); 4— подогреватель; 5—велоэргометр (эксперимент M17I)
Давления на нижнюю часть тела; эргометр и электрокардиограф Для получения векторных кардиограмм при исследовании сердечнососудистой системы; метаболический анализатор для исследования Дыхательной системы; вращающееся кресло для нейрофизиологических исследований функций вестибулярного аппарата; система обеспечения некоторых экспериментов, включающая устройства индикации (дисплеи), обработки данных, управления и электропитания. Эти эксперименты описаны в разд. 3, гл. 5.
В число научных экспериментов входят наблюдения Солнца с использованием комплекта астрономических приборов /ХТМ. Эта
47
солнечная обсерватория включает в себя несколько телескопов для изучения Солнца в широком спектре частот излучений. С помощью бортовых дисплеев космонавты смогут изучать любые участки солнечного диска, выбирая наиболее интересные для детального исследования (рис. 30). Они будут также участвовать в регулировке н тарировке приборов, наводить их на объекты наблюдения, выби-
Рне. 30. Пульт управления приборами комплекта ATM
рать режимы работы н вообще проводить обширную программу исследования Солнца. Экипаж должен использовать все свои возможности для компенсации потерь, вносимых возможными отказами оборудования, обеспечивая получение максимума научной информации с помощью вынесенных в космос астрономических приборов. Пленку, отснятую при исследовании Солнца, космонавты будут переносить во внутренние помещения станции во время выходов в открытый космос.
При изучении с орбитальных высот природных .ресурсов Земли будут одновременно регистрироваться излучения в видимой, инфракрасной и микроволновой частях спектра. Полученные при этом данные будут в дальнейшем сопоставляться и увязываться с информацией, которая одновременно в тех же районах будет рсгистри-
48
„оваться самолетными и наземными средствами. В задачу космонавтов входит обнаружение намеченных главных или запасных объектов, управление оборудованием, входящим в комплект EREP /датчиками и съемочными камерами), замена кассет с отснятой пленкой в камере для съемки земной поверхности. Важной функцией экипажа является также координация действий с наземными службами и Центром управления полетом для корректировки программы экспериментов с комплектом EREP.
В помещении причальной конструкции будут проводиться технические эксперименты. В большинстве случаев участие космонавтов является наиболее важным элементом этих экспериментов, определяющим успешность их проведения. Получаемые при этом данные будут иметь принципиальное значение в разработке будущих космических проектов.
Действия в открытом космосе
Действия космонавтов в открытом космосе (вне орбитальной станции) заключаются, в основном, в замене съемочных камер и кассет с пленкой на телескопах для наблюдения Солнца, но кроме
Тис. 31, Перезарядка космонавтом пленки во время выхода в открыты* кос-нос (рисунок)
°го космонавты должны будут снимать образцы, используемые в ксперименте В024 (исследование влияния условий космического 11°/1ета на теплозащитные покрытия, см. разд. 4. Г. гл. 5 и гл. 8). ^продолжительность каждого выхода в открытый космос — до трех с°в (с момента покидания станции до момента возвращения). На
49
26-й день первого полета планируется один выход в космос продол-деятельностью 3 ч для снятия образцов теплозащитных покрытий и замены кассет с пленкой в приборах комплекта ATM. Предусмотрены также три выхода в открытый космос во время второго полета для замены кассет с пленкой и два выхода во время третьего полета для извлечения кассет с пленкой (рис. 31).
При каждом выходе в открытый космос скафандры надевают два члена экипажа. В то время как один из них будет выполнять необходимые работы, другой останется у люка, готовый к оказанию помощи, если таковая потребуется. В это время третий космонавт, находясь в шлюзовой камере, будет контролировать работу бортовых систем станции.
Индивидуальные действия космонавтов
Для проведения досуга на орбитальной станции имеются звуковоспроизводящая радиоаппаратура, игральные карты, библиотека, игра «метание стрел», принадлежности для физических упражнений, бинокли, мячи.
Звуковоспроизводящая аппаратура. Встроенный магнитофон позволяет прослушивать монофонические или стереофонические музыкальные записи через громкоговорители или головные телефоны У каждого космонавта имеется головной телефон со штеккерным разъемом для подсоединения к магнитофону. Всего на борту имеется 48 кассет монофонических и стереофонических магнитофонных записей, отобранных по желанию космонавтов.
Принадлежности для карточных игр. На станции имеется 4 колоды стандартных игральных карт с пятью держателями колод и пятью держателями карт, позволяющими играть в условиях невесомости. Держатели фиксируют во время игры либо общую колоду, либо карты игроков. Для карточной игры может использоваться обеденный стол с замененной столешницей. Держатели карт крепятся к столешнице с помощью магнитов.
Библиотека. Библиотека составлена из 26 книг, отобранных космонавтами трех экипажей.
Принадлежности для игры «Метание стрел». Для этой игры космонавты будут располагать двенадцатью стрелами и одной дос-кой-мишеныо На тыльной стороне доски имеются крючки для подвески ее в любом удобном месте в орбитальном блоке станции.
Принадлежности для физических упражнений. На борту станции установлено устройство с велосипедным приводом (велоэргометр, рис. 32). Кроме этого, каждый член экипажа будет иметь изометрическое устройство для выполнения постоянных упражнений во время полета. Для поддержания тонуса хватательных мышц кистей используются 6 приспособлений, выполненных по форме ладоней.
Бинокли. На борту станции имеются два бинокля.
Игровые мячи. Для активного отрыха космонавтов предусмотрены три мяча из пеноматернала, покрытого пластиком.
50
Восстановлению сил космонавтов способствуют сон, регулярное питание, соблюдение личной гигиены. Эти темы детально рассмотрены в разд. 2. Г. гл. 4, посвященном средствам обеспечения жизнедеятельности экипажа.
Рис. 32. Космонавт проводит эксперимент на велоэргометре, установленном в орбитальном блоке станция:
I—система обеспечения экспериментов; 2—система измерения метаболизма (эксперимент M17I)
*• ПРОГРАММА ТРЕНИРОВОК ЭКИПАЖА
Успешное достижение целей полета орбитальной станции с экипажем во многом определяется способностью космонавтов правиль-Но и эффективно выполнять возложенные на них функции. В таком Сл°Жном полете, как орбитальный полет на станции «Скайлэб»,
51
всесторонняя подготовленность космонавтов особенно важна, та^ как она позволит за ограниченное время полета выполнить множе. ство экспериментов и бытовых обязанностей, а также принять не. обходимые меры при возникновении аварийных ситуаций.
Основные и дублирующие экипажи для всех трех полетов на ор. битальной станции «Скайлэб» проходят одинаковую подготовку. В случае необходимости может быть произведена замена отдельных членов экипажа или всего экипажа при минимальной задержке старта. Ясно, что подготовка—один из решающих факторов обеспечения успешного космического полета.
Для функциональной и научной подготовки космонавтов преду. смотрена 2000-часовая программа тренировок, по содержанию эквивалентная программе классных занятий в четырехгодичном университетском колледже. В эти часы не входят занятия, которые трудно регламентировать расписанием, такие, как научные исследования, физические тренировки, инструктаж, специальная летная подготовка.
Подготовка космонавтов охватывает многие области: эксплуатация станции, включая работу в ее орбитальном блоке и проведение всех экспериментов; медицинская подготовка по диагностике и лечению возможных заболеваний в полете; фотографирование, киносъемка за пределами орбитальной станции (при выходе в открытый космос) и внутри станции в условиях невесомости; противопожарная подготовка; техническое обслуживание систем станции в орбитальном полете; астрономическая подготовка, изучение звездного поля, созвездий и специальных небесных объектов для навигации и выполнения некоторых экспериментов; спасательные операции на станции; способы покидания летательного аппарата в нормальных условиях, а также при возникновении аварийных ситуаций, до старта, во время полета и после его завершения (на стартовой позиции, в воздухе, на воде).
Подготовка космонавтов осуществлялась по четырем направлениям. Во-первых, они принимали участие в многочисленных работах на космическом корабле и в экспериментах, проводимых для обеспечения безотказности всех систем. Это позволило экипажам приобрести большой практический опыт. Во-вторых, по всем системам станции «Скайлэб» с космонавтами проводился инструктаж в форме лекций и демонстрационных занятий. В-третьих, члены экипажей участвовали во многих обсуждениях состояния работ, проводившихся в процессе разработки, изготовления и испытаний компонентов орбитальной станции. При этом космонавты неоднократно вносили свои предложения по изменению оборудования и приборов, которые учитывались конструкторами. Активное участие космонавты принимали и в составлении процедур проведения экспериментов и контроля систем. В-четвертых, космонавты проходили систематическую функциональную подготовку на моделирующих установках и тренажерах с целью отработки практических приемов выполнения всех операций, предусмотренных программой полета, и действий в аварийной обстановке (рис. 33).
52
Во многих случаях для этого использовались специально спроектированные имитаторы и тренажеры, в которых моделировалась работа основных систем или элементов орбитальной станции. Эти установки позволяли космонавтам практиковаться в выполнении ^сех операций в наземных условиях (рис. 34). Значительная часть занятий по подготовке экипажей проводилась на этих тренажерах.
Были построены следующие тренажеры:
Ряс. 33. Предполстиыс занятия космонавтов в натурном макете орбитальной станции «Скайл»б>
имитатор отсека экипажа корабля «Аполлон» для моделирования процессов маневрирования в реальном полете;
имитатор орбитальной станции «Скайлэб» для моделирования Действий экипажа в ее орбитальном блоке;
имитатор ОБК «Аполлон» для 'развития навыков выполнения сближения в космосе и управления при входе в атмосферу;
Динамический стенд для моделирования действий экипажа во время старта и его аварийного прекращения.
Для воспроизведения истинных размеров элементов станции и выяснения потребностей в объемах внутренних помещений были 03даны макеты, представляющие собой натурные модели элемен-°в орбитальной станции. Эти макеты или тренажеры изготавлива-' «СЬ из недорогих материалов. Обычно в них не монтировались дей-
53
ствующие образцы элементов систем. Одной из целей создания та. ких макетов было ознакомление космонавтов с конструкцией и раз. мещением систем перед началом тренировок на моделирующих ус. тановках. Были построены макеты отсека экипажа ОБК «Аполлон* причальной конструкции, шлюзовой камеры, орбитального блока станции (рис. 35, 36, 37).
Рис J4. Макет бытового отсека орбитального блока станции в натуральную величину для предполетных занятий;
/—вращающееся кресло для изучения реакций вестибулярного аппарата; 2—установка л создания отрицательного давления на нижнюю часть тела; J—система обеспечения эксперт мгнтов; 4—помещение для проведения досуга, npxiотопления и приема пищи: 5—шкаф; велоэргометр; 7—коллектор для сбора отходов; 8—помещение для сна; 9— помещение для личной гигиены
Специальные тренировки проводились для отработки действий экипажа при выходах в открытый космос с целью замены кассет с отснятой пленкой из комплекта астрономических приборов ATM Часть этих тренировок проводилась на самолете КС-135, позволяющем создавать условия невесомости длительностью до 30 с во время полета по параболической траектории. Во время таких полетов космонавты получали возможность практиковаться в способах принятия пищи, питья, передвижения и управления свободным вращением тела в условиях невесомости.
54
Pic. 35. Космонавты питаются за столом в макете помещения для досуга, приготовления и приема пиши
Рис. зв. Тренажер основного блока станции с
медикобиологическмм оборудованием
55
Рнс. 37. Предполетные занятия космонавта в макете орбитального блока сганцин на установке для измерения массы тела
Рис. 3R. Общий вид бассейна для создания искусственной невесомости в Центре кое* мических полетов имени Маршалла с погруженным макетом станции «Скайлэб»:
Л—центр контроля; 2—поверхностная контрольная консоль; 3—главная контрольная консоль (повернута ив 90*)
56
Рис. ЗЯ. Проволочиыи макет причальной конструкции в натуральную величину для предполетных тренировок в условиях искусственной невесомости
57
В бассейне Центра космических полетов им. Маршалла проводились тренировки в условиях, моделирующих невесомость путем создания нейтральной плавучести (рис. 38). Установка представляет собой заполненный водой бак диаметром 22,5 м и высотой 12 м с изготовленным из проволочной сетки макетом станции «Скайлэб», состоящим из четырех ее основных элементов (рис. 39): орбиталь-
Рис. 40. Два космонавта а космических костюмах и помощных во время тренировки в условиях искусственной невесомости в бассейне
ного блока, комплекта ATM, причальной конструкции и шлюзовой камеры. Внутри бака космонавты, экипированные в герметические космические скафандры, имеют такой вес, что могут оставаться неподвижными, не поднимаясь вверх и не опускаясь на дно (рис. 40, 41, 42). Находясь в состоянии нейтральной плавучести, космонавты испытывают некоторые ощущения, характерные для состояния истинной невесомости, хотя нейтральная плавучесть является лишь ее условной моделью. Находясь в водной среде, космонавты проводили отработку приемов выполнения операций, предусмотренных программой полета, в частности, операций, связанных с выходом я открытый космос.
Осуществление программы подготовки космонавтов было начато в ноябре 1970 г. Вначале космонавты получили основные сведения о системах орбитальной станции и запланированных экспериментах, принимали участие в проведении испытаний, обсуждали планы полетов и действия экипажа, прошли курс теоретической подготовки по физике Солнца. В январе 1972 г. начались специальные трениро-
58
Pw «I. Космой кит в макете првчмъио* «деструкции во время треммровкм в условиях искусствеимой невесомости
Гис. «. »««»•••«! яероэввяжает фетоавоираг «о «рема тренировки <аыхоаа • «осмос»  условия» искусственно* невесомости в бассейне
«очные занятия индивидуального характера, такие как подготовка по проведению экспериментов, моделирование специфических элементов космического полета, тренировка в действиях внутри орбитальной станции и при выходе в открытый космос. С февраля 1972 г. начались групповые занятия экипажей на моделирующих установках и тренажерах, в ходе которых космонавты и персонал Центра управления полетом приобретали опыт выполнения действий во время полета в атмосфере и на орбите. Наконец, в ноябре 1972 г. были начаты комплексные тренировки по полной программе полета с участием экипажей и персонала Центра управления полетом с целью достижения согласованности их действий. На этой ста дии подготовки моделирующие установки и Центр управления были соединены линиями связи для имитации взаимодействия в условиях реального полета.
7. ЧЛЕНЫ ЭКИПАЖЕЙ
Экипажи для полетов на орбитальной станции «Скайлэб» были отобраны из отряда космонавтов — группы людей, хорошо подготовленных во многих областях, имеющих отношение к космическим полетам (рис. 43). Кроме этого, члены экипажей получили специальную подготовку для работы на орбитальной станции.
Рис. 43. Космонавты трех основных экипажей орбитальной станции «Скайлэб». Слева напр*' •о вверху: Ч. Конрад, Д Кервин, П. Вейц. Справа налево внизу: Д. Карр. Э. ГибсО”» У. Поуг, Д. Лусма. О. Гврриот, А. Бин
60
Программой «Скайлэб» предусмотрено три полета орбитальной таниии с экипажем. Первый полет, начинающийся в мае 1973 г. .„□длится 28 суток. Членами первого основного экипажа являются: Г" Чарльз Конрад, командир; Джозеф. П. Кервин, доктор наук*, научный работник-космонавт; Поль Вейн, летчик-космонавт.
Второй полет станции с экипажем начнется в августе 1973 г. и продлится 56 дней. Члены второго основного экипажа:
н Алан Бин, командир; Оуэн Гэрриот, доктор наук, научный работник-космонавт; Джек Лусма, летчик-космонавт.
Членами экипажа в третьем полете длительностью также 56 суток являются:
Джеральд Карр, командир; Эдвард Гибсон, доктор наук, научный работник-космонавт; Уильям Поуг, летчик-космонавт.
в. ПРИГОТОВЛЕНИЯ К ЗАПУСКУ
Окончательная сборка орбитальной станции «Скайлэб» происходила в Космическом центре им. Кеннеди в начале 1973 г. Стыковка шлюзовой камеры и причальной конструкции была произведена на заводе фирмы Макдоннелл-Дуглас в г. Сент-Луис, после чего они были доставлены в Центр им. Кеннеди на самолете «Коммершел Гаппи», созданном для перевозки крупногабаритных грузов. Этот самолет был спроектирован по контракту с НАСА. 18 июля 1972 г. самолет «Супер Гаппи» (рис. 44), несколько меньший по размерам, чем указанный выше его новый вариант, доставил из г. Доуни, шт. Калифорния, в Центр им. Кеннеди ОБК «Аполлон». Комплект астрономических приборов ATM был доставлен туда же 22 сентября 1972 г. из Космического центра им. Джовдсона после проведения испытаний в термовакуумной камере. 26 октября 1972 г. из Центра космических полетов им. Маршалла в Центр им. Кеннеди самолетом «Супер Гаппи» был доставлен отсек оборудования ракеты-носителя, а в середине декабря — четыре панели солнечных батарей Для комплекта ATM.
Орбитальный блок станции «Скайлэб» с панелями солнечных батарей слишком велик для воздушной транспортировки, поэтому Для его перевозки использовалось специально оснащенное морское сУДНо «Пойнт Барроу» (рис. 45). Перевозка осуществлялась из пункта Сил-Бич, шт. Калифорния, в порт Канаверал, шт. Флорида, через Панамский канал. Вместе с орбитальным блоком был переве* Зен головной обтекатель ракеты-носителя. Перевозка заняла около 14 дней.
Сборка и процедура испытаний станции «Скайлэб» подробно описаны в разд. 1, гл. 4. Стыковка станции «Скайлэб» с ракетой-носителем «Сатурн-V» была проведена в Башне вертикальной 'борки Космического центра им. Кеннеди (рис. 46) в конце января. ** это время модифицированный ОБК «Аполлон» был установлен ^ракету-носитель «Сатурн-IB». Компоненты ракет-носителей «Са-
‘ Ученой степени доктора наук в США соответствует в СССР ученая степень Чдидата наук (прим. ред.).
61
Ряс. 44. Транспортный самолет «Супер Гаппи> для перевозки больших частей орбитальной станции «Сиайлэбк нт мест их произво детва н испытания в космически* центр им. Кеннеди, штат Флорида
Рис. 4S. Корабль перевозит большие части станции «Скайлзбк из мест их производства и испытания к месту старта иа мысе Кеннеди, штат Флорида
92
тУрн-V» и «Сатурн-IB» были доставлены на палубе баржи с завода в'Новом Орлеане 26 июля и 22 августа 1972 г. В течение февраля 1973 г- были проведены монтаж и комплексные испытания всех систем (рис. 47). В начале апреля гигантское сооружение, какое представляет собой вся ракета-носитель «Сатурн-V» вместе с полезной нагрузкой, на гусеничном транспортере было перевезено из Башни
Рис. 46. Башня вертикальной сборки в космическом центре им. Кеннеди, штат Фло* рида
вертикальной сборки на стартовый комплекс (рис. 48). Ракета-носитель «Сатурн-IB» была доставлена к своей стартовой площадке в марте. Гусеничный транспортер представляет собой внушительное транспортное средство (рис. 49). Его плоская грузовая платформа Длиной 40 м и шириной 34,8 м позволяет разместить ракету-носитель для перевозки к стартовой площадке. Окончательные испытания всех элементов и систем в целом проводились в Башне вертикальной сборки в течение двух с половиной месяцев. В последний предстартовый период па пусковой площадке особое внимание было уделено тому, чтобы приборы, в частности, телескопы комплекта ATM, не пострадали под воздействием окружающей среды.
Предстартовый отсчет начнется примерно за неделю до пуска. Основные предстартовые операции, включая заправку топливом, зарядку батарей, наддув орбитального блока станции и предстартовую проверку, приведены в табл. 2. Полный перечень операции предстартового цикла, состоящий из 1500 пунктов, составляет кни-ГУ объемом 200 Страниц.
Таблица 2
Основные операции подготовки к запуску орбитальной станции «Скайлэб»
(указано время готовности к пуску)
Операция	Время			
	X X	2 та	минуты	| секунды 1
Доставка к месту пуска:				
ракеты-носителя «Сатурн-IB» — на стартовый комплекс 39В	71	0	е	0
ракеты-носителя «Сатурн-V» — на стартовый комплекс 39А	30	0	0	(1
Заправка баллонов высокого давления кислородом и азотом	18	0	е	0
Завершение проверочно-пусковых комплексных испытаний	12	0	0	0
Перемещение подвижных башен обслуживания из комплекса 39А в комплекс 39В для подготовки запуска корабля «Аполлон» с первым экипажем	6	0	0	0
Завершение установки пиропатронов	3	2	30	0
Установка и расконсервация аккумуляторных батарей	2	10	0	0
Подсоединение к ракете-носителю коммуникаций пусковых систем		20	0	0
Очистка стартовой площадки		6	30	0
Начало заправки ракеты-носителя топливом		5	30	0
Проверка обеспечения безопасности в зоне пусковой площадки		4	0	0
Сброс защитной оболочки с микродвигателей реактивной системы ориентации орбитальной станции		2	30	0
Испытание энергетических систем ракеты-носителя			39	0
Переключение станции «Скайлэб» на автономное питание			8	0
Окончательная проверка систем орбитальной станции			3	7
Включение автоматической схемы пуска (команда «Пуск»)			3	7
Переключение ракеты-носителя на автономное питание				50
Проверка правильности работы автоматической схемы пуска				30
Отвод поворотной мачты коммуникаций верхней части первой ступени				16,
Последняя проверка систем (контроль силы тяги первой ступени)				1,9
Старт				Т—0
Отрыв от пусковой системы (начало движения)				Т4-0>
64
Рис. 47. Установка орбитального блока станции на ракету-носитель <Сатури*У»
3
3069
65
Рис. 48. Стартовый комплекс 39А, используемый для пуска ракеты-носителя «Сатури-V»
Рис. 49. Гусеничный транспортер для перевозки раяет-иосятелей типа «Сатуря-IB» и «Сатурн-V» из Башни вертикальной сборки к месту старта
«6
ГЛАВА 4 Конструкция и системы орбитальной станции «Скайлэб»
В процессе развития программы «Скайлэб» конструкция орбитальной станции и выполняемые ею функции постоянно усложнялись. По первоначальному замыслу станция «Скайлэб» должна была служить орбитальной лабораторией, позволяющей человеку жить и работать в космосе в течение достаточно длительного периода. Появление человека на орбитальной станции в качестве ученого-исследователя, экспериментатора, оператора и объекта для биомедицинских наблюдений значительно расширило функциональное назначение станции. Проект «Скайлэб» создает для членов экипажа возможность принять личное участие в этих четырех областях научного поиска.
Осуществление этого проекта создает основу будущих космических систем научного или технического назначения, а также систем для изучения Земли в научных или практических целях.
Ниже приведено подробное описание конструкции и назначения основных элементов н бортовых систем орбитальной станции «Скайлэб».
1. ЭЛЕМЕНТЫ СТАНЦИИ
Первая орбитальная станция США «Скайлэб» вместе с пристыкованным модифицированным ОБК «Аполлон» имеет длину 35 м. Ее масса равна 90606 кг, а полная вместимость составит приблизительно 354 и3. Конструкция станции разделяется на несколько основных компонентов (рис. 50).
В орбитальном станции находятся бытовые помещения, емкость для сбор д.«уходов и просторные помещения для проведения экспериментов' X орбитальному блоку крепятся панели солнечных батарей, баллоны со сжатым газом и микродвигатели реактивной системы ориентации.
В шлюзовой камере имеются шлюзовой отсек с люком для выхода в открытый космос, основные	связи, телеметрическая
система, системы регулирования па^дмйров искусственной атмосферы и терморегулирования, электрй£Ж5.ределительная система.
Причальная конструкция имеет два узла для пристыковки модифицированного ОБК «Аполлон». В ней размещены пульт управле-НИя Комплектом АТМ. приборы для исследования природных ресур
#1;	67
сов Земли, большое количество экспериментального обору.' звания.
В комплект астрономических приборов ATM входят солнечные телескопы, силовые гироскопы основной системы ориентации и стабилизации и четыре панели солнечных батарей.
Ряс. SO. Орбитальная станция «Скайлэб» на орбите (рисунок). Основные части и внутреннее оборудование:
/—комплект астрономических приборов ATM; 7—орбитальный блок станции: 3—панели с солнечными элементами; <—оборудование для проведения экспериментов: 5—метеорный экран; б—помещение для сна; 7—помещение для досуга, приготовления и приема пищи; S—помещение для личной гигиены; У—шлюзовая камера; !0— причальная конструкция; //—пристыкованный к станции основной блок корабля «Аполлон»
Модифицированный ОБК «Аполлон» используется как транспортное средство для перевозки экипажей, а в составе орбитальной станции выполняет некоторые функции обеспечения связи.
Основные элементы орбитальной станции «Скайлэб» показаны на рис. 51.
А.	Орбитальный блок станции
По форме и размерам орбитальный блок (рис. 52) внешне не отличается от ракеты S-IVB— второй ступени ракеты-носителя «Сатурн-IB» или третьей ступени ракеты-носителя «Сатурн-V» (при запуске корабля «Аполлон»). Панели солнечных батарей, прикрепленные к боковым стенкам блока, в развернутом виде напоми-
68
Рис. 51. Основные элементы орбитальной станции «Скайлэб»:
№ по пор.	Элемент орбитальной станции	Функциональное назначение	Длина, LM	Диаметр (максимальный), м	Герметизированный объем с искусственной атмосферой, м8	Максимально до пустимая масса, т
1	Модифицированный основной блок корабля «Аполлон»	Доставка и возвра-цение экипажей	11,1	3,9	11	13,9
2	Причальная конструкция	Устройство стыков-си, панели управления комплектов ATM •л EREP	5,2	3,0	30	6,3
3	Комплект ATM	Наблюдения	за Солнцем	4,5	3,4	—‘	5,05
4	Шлюзовая камера	Системы жизнеобеспечения, энергетики, сбора данных, выхода в открытый кос-	5,2	3,2	17	22,2
5	Отсек оборудования ракеты-носителя	мос Система стабилиза- ции	0,9	6,6	—	2,05
6	Орбитальный блок станции	Основное помещение для жилья и работы	14,6	6,6	275	35,4
69
3
Рис. 52. Составные части орбитального блока станции (ОБС): /—бытовой отсек: 2—лабораторный отсек; 3—система вентиляции: 4—люк из шлюзовой камеры; 5—теплозащитный экран; б—метеорный экран; 7—панели солнечных элементов- 3—двигатели системы ориентация (по три двигателя в двух местах); 9— радиатор: 10— баллоны со сжатым азотом; //—емкость для отходов; /2—коллектор для сбора отходов
Рис. 53. Устройство и размещение элементов ОБС. Показаны два этажа полезного пространства блока:
/—коллектор для сбора отходов: 2—помещение для проведения досуга, приготовления к приема пищи; 3—иллюминатор; 4— шлюз для выноса приборов в открытый космос: 5—холодильники; б—хранилища; 7—смесительная камера системы вентиляции, в—резервуары с водой; 9— шкафы с пищевыми продуктами; 10—вентилятор в помещении для личкой гигиены; //—помещение для сна; /2—помещение для личной гигиены
нают крыло. Изнутри конструкция этой ступени, первоначально состоявшая в основном из баков жидкого кислорода и жидкого водорода, претерпела значительные изменения. Большой водородный бак переоборудован под бытовые и рабочие помещения (лабораторию) для трех космонавтов, а меньший по размерам кислородный бак
Ряс. 54. Бытовой отсев ОБС. Показаны жилой отсей и отсев для медмцинскмх экспериментов:
/—помещение для проведения медицинских экспериментов: 2—помещение для проведения досуга, приготовления и приема пищи; 3—помещение для личной гигиены; 4— помещение для сна
превращен в контейнер для сбора отходов, накапливающихся в процессе полета (рис. 53). Орбитальный блок имеет диаметр 6,7 м и Длину 14,6 м. Его вместимость и масса равны соответственно 275 м* и 35380 кг. Длина каждой панели солнечных батарей (в направлении оси орбитального блока) равна 9 м, а общий размах в развернутом виде — 27 и.
Для защиты помещений станции от метеоритов орбитальный блок окружен снаружи тонким металлическим экраном, отстоящим от стенок блока на 0,15 м. Вследствие потери части энергии и Разрушения на более мелкие фрагменты метеорные частицы после С0Ударения с экраном утратят способность проникать внутрь помещений орбитального блока. Во время запуска станции метеорный Экран будет плотно прижат к поверхности орбитального блока и
71
только после выведения на орбиту он с помощью специальных стер, жней отодвигается от корпуса на указанное расстояние.
Решетчатой стенкой или «полом» внутреннее помещение блока разделено иа бытовой и лабораторный отсеки. В заднем отсеке расположены помещения для приготовления и приема пищи, сна, гигиены и для проведения экспериментов, в частности, биомедицинских (рис. 54). Передний отсек отводится главным образом для экспери-
Рис. S3. Лабораторный отсек ОБС. Показано оборудование для технологических экспериментов:
/—фиксаторы для йог; 2—фотометрическая система эксперимента Т027 (в упаковке): 3—хранилище кассет с пленкой эксперимента Т027; 4—шлюз для выноса приборов в открытый космос; 5—штепсельный разъем; 6—внутреннее переговорное устройство; 7—поручни; 3—ранцевая установка для перемещения в открытом космосе; 9—установка для перемещения в открытом космосе, использующая микродвигатели, управляемые движением ступни космонавта (эксперимент Т-020)
ментов, требующих относительно большого пространства и использования одного или двух шлюзов для выноса в открытый космос научных приборов (рис. 55).
Часть обоих отсеков отведена для размещения различных хранилищ. контейнеров для пищевых продуктов, воды и одежды, а также отдельных систем.
Циркуляция искусственной атмосферы будет создаваться с помощью вентиляторов и каналов между наружной стенкой орбитального блока и частью внутренней стенки. «Воздух» будет проходить между стенками — в одном направлении и через внутренние помещения — в другом.
Многочисленные поручни, скобы и фиксаторы для ног, установленные в нужных местах обоих отсеков, позволят космонавтам легко самостоятельно перемещаться или останавливаться около нуЖ'
72
кого места в орбитальном блоке несмотря на неудобства, создаваемые условиями невесомости (рис. 56).
Окно в помещении для отдыха и приема пищи (кают компании) дает возможность наблюдать внешнее пространство в направлении, противоположном направлению на Солнце. В зависимости от положения станции на орбите можно будет наблюдать Землю и другие, более удаленные объекты.
Рис. И. Лабораторный отсек ОБС. Показаны шлюз для выноса приборов в открытый космос, поручни и другие приспособления:
/—поручни; 3—шлюз для выноса приборов в открытый космос; 3—устройство для регистрации возмущений станции, вызываемых движениями космонавтов (зкеперимент T013), 4—резервуары с водой; 5—внутреннее переговорное устройство
В стенке переднего отсека орбитального блока встроены два небольших шлюза. Один из них, «солнечный», обращен в сторону Солнца, другой, «теневой» — в противоположную сторону (рис. 57). Эти шлюзы позволяют выносить в космос датчики и приборы, Например, при проведении экспериментов S019, Т027, S073 (см. гл. 5). В некоторых экспериментах может также использоваться поворотное зеркало и универсальный раздвижной кронштейн (рис. 58,
На станции «Скайлэб» космонавты будут располагать большим количеством восломогатсльных принадлежностей и инструментов таких, как ремонтные комплекты, фото- и кинопленка, магнитофонная пленка, слесарный инструмент, струбцины, крепежные детали, иожницы, термометры, осветительные лампы, фотоаппараты и ки-нокамеры.
73
Рве. 57. Внутренняя дверь шлюза для выноса приборов в открытый космос:
/—рукоятка внутренней крышки; 2—датчик давления в шлюзе; 3—рукоятка внешней крышки; 4— положение вентиля; 5—клапан (под кожухом); 6—фланец; 7—трубопровод быстрого вакуумирования
Крышка открыта
Рис. 58. Прибор, выдвинутый в шлюз:
/—телескопические штанги; 2—направляющая труба; 3—раздвижной кронштейн; 4—привод; 5—вынесенный через шлюз прибор; 6—срез шлюза; 7—блоки индикаторов и регуляторов; 8—прибор; 9—привод; 10—рама
74
Искусственная атмосфера орбитальной станции «Скайлэб» состоит из кислорода и азота с парциальными давлениями соответственно 25000 Н/м2 (0,25 атм) и 9000 Н/м2 (0,09 атм). Относительная
0,6м
5 6 7	f*-----------
Рис. 59. Поворотное зеркало вне шлюза (положение зеркала зависит от цели научного наблюдения):
/—срез шлюза; 2—механизм контроля поворота зеркала; 3—механизм фиксации поворота: 4—поверхность для крепления оптических приборов; 5—механизм для контроля сборки; 6—устройство, обеспечивающее вращение зеркала; 7—рама для крепления приборов
влажность поддерживается не ниже 26% при 29° С. Пределы регулирования температуры — от 13 до 32°С (см. гл. 4 разд. 2. Б). Орбитальный блок соединяется с остальной частью станции через отсек оборудования ракеты-носителя.
Б. Отсек оборудования ракеты-носителя
Управление ракетой-носителем «Сатурн-V» в процессе старта и на активном участке траектории выведения будет осуществляться системами наведения и управления, размещенными в отсеке оборудования (рис. 60, 61).
Аппаратура этого отсека будет выполнять свои функции до выведения станции на орбиту и развертывания панелей солнечных батарей. Сначала приборы отсека оборудования будут управлять траекторией полета ракеты-носителя от момента отрыва от пусковой платформы до отделения станции от второй ступени. После отделения эти приборы будут вырабатывать команды различным системам орбитальной станции, которые, в свою очередь, должны обеспечить разворот станции на 180°, включение системы охлаждения, сброс головного обтекателя, ориентацию оси комплекта ATM на Солнце, установку метеорного экрана в рабочее положение на заданном расстоянии от корпуса орбитального блока и заполнение всех внутренних помещений кислородом (заполнение отсеков азотом производится во время выведения). Развертывание панелей сол-
75
Рис. 60. Отсек оборудовании ракеты-носителя, конструктивно входящий в состав станции:
/—батареи; штеккериые разъемы; система телеметрии; блоки системы охлаждения; 5—ЦВМ смете мы наведения; 6—бортовая ЦВМ; 7—телеметрический передатчик
Рис. 61. Отсек оборудования ракеты-носителя во время сборки
б 7
?ис. 62. Шлюзовая камера е люком для выходы в открытый космос:
I- система контроля окружающей :роды; 2—люк для выхода в открытый космос; J—окно; <—система терморегулирования; 5—блок электроники
Рис. 63. Внутренний вид шлюзовой камеры с открытой дверью в орбитальный блок:
/- верхний люк; 2—осветительные лампы в туннеле; 3—пульты с регулятп рами, используемыми при выходе в открытый космос; 4—люк для выхода в открытый космос; 5—поручни. 6—баллон с газообразным азотом: 7 туп исль в орбитальный блок станции
77
нечных батарей будет осуществлено по командам приборов отсека оборудования ракеты-носителя или по командам с Земли. Все эти операции должны быть выполнены за 7,5 ч, начиная с момента выхода на орбиту. Вскоре по истечении этого времени запас энергии аккумуляторных источников питания в отсеке оборудования будет исчерпан и находящиеся в нем приборы перестанут функциониро-вать
В.	Шлюзовая камера
Шлюзовая камера, как соединительное звено между орбитальным блоком и причальной конструкцией, выполняет три функции; является основным конструктивным элементом станции; служит
Рис. Я. ШлюЛовая камера. Показаны основные пасти и оборудование:
/-трубопроводы системы вентиляции: 2—трубопровод в орбитальный блок станции; 3—крышки люков; 4—панель с приборами; 5—телетайп; 6—контейнер с гидроокисью лития; 7— осветительные лампы; 8—запасное хранилище; 5—молекулярное сито: И—емкость для конденсата: //—хранилище системы жиаие-обеспечения; 12—системы контроля окружающей среды
туннелем, через который космонавты могут покидать внутренние помещения станции и выходить в открытый космос; является центром управления электроснабжением, кондиционированием и свя-^ зью орбитальной станции. Кроме того, между внутренней и внешней
78
стенками шлюзовой камеры на фермах смонтированы баллоны высокого давления с запасом кислорода и азота для создания искусственной атмосферы станции.
Шлюзовая камера состоит из двух концентрических цилиндров (см. рис. 6). Внешний цилиндр, по диаметру совпадающий с орбитальным блоком, представляет собой фиксированную секцию го-
Рис. 65. Шлюзовая камера. Показаны приборы и контрольные датчики:
/—трубопровод в орбитальный блок станции; 2—осветительные лампы и поручни; 3—люк для выхода в открытый космос; 4—хранилище кассет с пленкой для комплекта ATM; 5—запасное хранилище (съемное); 6—молекулярное сито; 7—штепсельная розетка; 8—трубопроводы системы вентиляции; 9—окно: /0—блок регуляторов состава газовой смеси; //—хранилище; /2— разъемы электрокабелей и трубопроводов кислорода; 13—телетайп; 14—разъемы кабеля ТВ камеры; /5—вспомогательные пульты; 16—распределительный клапан баллонов со сжатым азотом; 17—осветительные лампы в туннеле; 18—крышка люка; 19—осветительные панели; 20—пульт управления; 21—контейнер с бумажной лентой для телетайпа; 22—хранилище кассет с пленкой для комплекта ATM
ловного обтекателя, к которой крепится сбрасываемая секция. Он Же является силовым элементом конструкции, к которому крепится комплект астрономических приборов ATM. Внутренний цилиндр представляет собой переходный туннель, соединяющий внутренние Помещения орбитального блока и причальной конструкции (рис. 62, 63). С обеих сторон туннеля имеются герметичные люки, изолирующие шлюзовой отсек камеры от остальной части орбитальной станции (рис. 64, 65). Третий люк в боковой стенке туннеля предназначен для выхода космонавтов в открытый космос (рис. 66). После возвращения космонавтов выходной люк закрывается, производится наддув герметизированного туннеля, после чего могут открываться передний и задний люки.
79
В шлюзовой камере размещаются автоматическая система аварийной сигнализации, элементы системы ручного управления наддувом и очисткой воздуха, а также электрораспределительная сне-
Рис. 66. Часть стенки шлюзовой камеры. Показан люк для выхода в открытый космос:
/—поручни. 2—осветительные лампы в туннеле-. J-люк для выхода в открытый космос; <—окно
тема и система связи. Здесь же находится большая часть бортовых запасов потребляемых материалов и основная часть управляющих систем станции.
Шлюзовую камеру можно назвать «центром снабжения» орбитальной станции «Скайлэб».
Г. Причальная конструкция
Как и другие основные элементы орбитальной станции, причальная конструкция имеет многоцелевое назначение. На ней оборудованы стыковочные узлы для присоединения к станции модифицированного ОБК «Аполлон», в котором космонавты прибывают на орбитальную станцию и возвращаются на Землю. Здесь уста-
80
йовлено оборудование управления комплектом ATM, приборами комплекта EREP для исследования природных ресурсов Земли и инструментами для выполнения технологических операций в условиях невесомости (эксперимент М512). В причальной конструкции хранятся запасы кино- и фотопленки, часть экспериментального оборудования, электрическое и телевизионное оборудование (рис. 67).
Рис. 67. Причальная конструкция. Основные части и приборы: /—стыковочный штырь; 2—стыковочный узел; 3—мишень, используемая для наведения ОБК при встрече на орбите; 4—разъем электрического кабеля; S—хранилище кассет с пленкой; 6-пульт управ- * i 	ATM; 7—фиксатор
для ног. 6— электронный блок комплекта приборов для исследования природ них ресурсов; У—боковой стыковочный узел. 10—окно для наблюдения Земли
Причальная конструкция имеет два стыковочных узла. Основной (осевой) стыковочный узел, расположенный в передней центральной части причальной конструкции, предназначен для использования в нормальных условиях. Боковой стыковочный узел будет использоваться только в аварийных случаях.
В оборудование комплекта EREP входят датчики и камеры для наблюдений земной поверхности, а также управляемые космонавтами элементы регулирования и устройства индикации. Использование приборов комплекта EREP при наблюдении освещенной части Земли требует ориентации в направлении, противоположном направлению на Солнце (рис. 68, 69).
Управление комплектом астрономических приборов ATM и ориентация станции будет осуществляться космонавтами с пульта, установленного в причальной конструкции. На пульте имеется не
81
сколько телевизионных экранов и других индикаторов, которые позволяют точно контролировать работу приборов комплекта ATM и принимать активное участие в выборе объекта исследования, наведении телескопов, управлении процедурой проведения экспериментов и интерпретации инструментальных и визуальных наблюдений.
Рис. 63. Внутренний вид причальной конструкции (стрелкой показано направление на Землю):
/—хранилище кассет с пленкой; 2—электронный блок и блок регуляторов комплекта EREP; 3— пульт управления комплектом ATM; «—хранилища для научных приборов и материалов исследований; S—специальная установка для проведения технологических процессов (эксперимент M5I2): S—люк в отсеке экипажа ОБК; 7—внутреннее переговорное устройство
Телевизионная система орбитальной станции также размещена в причальной конструкции. Несколько переносных телевизионных камер установлено в других отсеках орбитальной станции. В эту систему входит также видеомагнитофон.
В причальной конструкции космонавты будут находиться значительную часть времени полета: за пультом управления комплектом ATM и приборами комплекта EREP, а также при проведении технологических экспериментов.
82
Рис. 69. Причальная конструкция. Места проведения экспериментов
Вид спереди на.' коническую секцию
и расположение элементов:
Экспериментальное оборудование /—контейнер с образцами для эксперимента М479; 2—специальная установка, используемая в экспериментах М512 н М479; 3—контейнер с материалами для экзотермической пайки: 4—контейнер с материалами для литья; 5—ящик с инструментами: 6—контейнер с материалами для выращивания кристаллов; 7—оборудование эксперимента S009;
Электронное оборудование
8—система терморегулирования окна причальной конструкции; 9—разъемы трубопроводов; 10—разъемы электрокабелей; 11—прибор для регистрации радиошумов; 12—освещение; 13—внутреннее переговорное устройство и панель регистрации УФ излучения; 14—подключение кабеля ТВ камеры; 15—устройство видеозаписи: 16—внутреннее переговорное устройство; 17—цифровая ЭВМ; 18—выключатель внутреннего освещения-. 19—детектор УФ излучения
Конструктивные элементы
20—затвор для выравнивания давления; 21—хранилище № 2 для кассет с пленкой; 22—фиксатор для ног; 23—хранилище для запасных частей и элементов в переходной секции; 24—хранилища для запасных частей;
g 25—контейнер для возвращаемых на Землю кассет с пленкой (экспери
менты S082A и S082B); 25—хранилище № 1 для кассет с пленкой; 27-хранилище № 4 для кассет с пленкой; 28—окно причальной конструкции; 29—.огнетушитель; 30—хранилища для научных приборов и материалов исследований: 31—боковой стыковочный узел; 32—хранилище № 3 для кассет с пленкой; 33—пульт управления комплектом ATM; 34—бортжурнал; 35—поглотитель углекислого газа; 35—мишень для наведения ОБК;
Комплект приборов EREP для исследован ия земных ресурсов
37—устройство для видеозаписи; 38—электронное оборудование многодиапазонной камеры: 39—хранилище кассет с пленкой эксперимента S190; 40—пульт управления комплектом приборов EREP; 41—комплект кадровых камер MPF; 42—видоискатель; 43—электронное оборудование видоискателя; 44—запасное устройство для видеозаписи; 45—многодиапазонная сканирующая телевизионная камера;
Механизмы
46—вентилятор № 1; 47—трубопровод системы терморегулирования; 48-трубопровод быстрого вакуумирования; 49—гибкий трубопровод системы жизнеобеспечения; 50—вентилятор № 2
Д. Комплект астрономических приборов ATM
Во время старта и выведения на орбиту комплект ATM располагается по оси станции и ракеты-носителя (см. рис. 9). После выведения на орбиту и отделения сбрасываемой секции головного обтекателя (рис. 70) несущая конструкция комплекта ATM разворачи-вается на 90° и устанавливается под прямым углом к осн станции (ри'’. 71). В результате этой операции освобождается основной
Рис. 70. Головной обтекатель станции «Скайлэб» в момент его отделения на орбите (рисунок)
стыковочный узел и создается возможность ориентирования на Солнце телескопов и панелей солнечных батарей, развертывание которых осуществляется после разворота комплекта ATM. Комплект ATM. состоит из двух основных частей: внешней — каркаса и внутренней— контейнера с солнечными телескопами (рис. 72). Каркас, представляющий собой ферменную конструкцию восьмиугольной формы, имеет диаметр 3,3 м и длину 3.6 м и соединяет комплект ATM со станцией. К каркасу крепятся четыре панели солнечных батарей и аккумуляторные батареи. Здесь же установлены электрические и механические элементы (силовые гироскопы) основной системы ориентации станции и система связи с приборами комплекта ATM.
Управление ориентацией и стабилизацией орбитальной станции «Скайлэб» осуществляется с помощью системы, которая, работая в течение длительного периода, выделяла бы минимальное количество загрязняющих веществ. Это требование связано с высокой чувствительностью солнечных и звездных телескопов (а также телескопов для наблюдения поверхности Земли) к конденсату и наличию частиц в окрестности орбитальной станции. Поэтому в качестве сис-
84
Рис /I. Установка комплекта астрономических приборов ATM путем его поворота на КГ
Рис. 12. Комплект астрономических приборов. С внешней стороны — стабилизирующие гироскопы и панели солнечных элементов, внутри—контейнер с телескопами
85
темы, создающей основную часть управляющих моментов, была выбрана система CMG, в которую входят три силовых гироскопа, размещенных на ферменной конструкции комплекта ATM (рис. 73), Ферма комплекта ATM и вся остальная часть станции, жестко соединенные между собой, будут поворачиваться как единое целое под действием управляющих моментов силовых гироскопов (рис. 74),
Рис. 73. Система стабилизирующих гироскопов, необходимая для обеспечения точной ориентации станции «Скайлэб»:
/—стабилизирующие гироскопы; 2—приемник команд; 3—блок регуляторов; преобразователь команд; 5—силовой гироскоп; 6—орбитальный блок станции; 7—причальная конструкция; 8—ОБК; 9—кремальера, обеспечивающая поворот контейнера на ±120°; /0—контейнер с приборами; //—электронный блок звездного датчика
Контейнер с приборами установлен внутри ферменного каркаса таким образом, что он может свободно поворачиваться относительно своей оси по командам с пульта управления. Кольцевая шарнирная подвеска позволяет поворачивать контейнер в диапазоне ± 120°, достаточном для изучения эффектов поляризации солнечной радиации, а также для замены кассет с пленкой. Для извлечения кассеты с отснятой пленкой космонавт, манипулируя переключателями, поворачивает приборный контейнер до тех пор, пока одна из кассег не окажется напротив люка в наружной стенке (рис. 75).
Приборный контейнер непосредственно не связан с кольцевой шарнирной подвеской крена. Другое концентрическое кольцо, расположенное между кольцевой подвеской крена и контейнером, образует карданный подвес, который позволяет поворачивать контейнер одновременно относительно двух взаимно перпендикулярных
88
Рис. 74. Комплект астрономических приборов (пидны телескопы, шарнирный подвес контейнера и гироскопы);
/—шарнирный подвес и гироскопы
87
Рис. 75. Комплект астрономических приборов. Показаны контейнер с астрономическими приборами и люк дли перезарядки кассет с пленкой:
1—солнечная бленда; ?—люк для перезарядки кассет с пленкой; S—контейнер с астрономическими приборами. 4—наземное оборудование
Рис. К. Гибкие шарниры контейнера ATM. обеспечивающие точное наведение приборов (слева—вид сбоку; справа—вид сзади): /—внутренний кожух; 7—пластины; 3—внешний кожух; 4—центральная пластина двойной толщины; 5—упругие пластины; t—пластины при напряжении; 7—пружина натяга упругой пластины
88
осей, связанных с каркасом комплекта ATM. Благодаря этому обеспечивается возможность точного наведения и стабилизации телескопов. Большие углы поворота контейнера относительно этих двух осей не требуются, поскольку для грубой ориентации в заданном направлении может поворачиваться вся орбитальная станция в целом. Углы поворота оси контейнера относительно каркаса не превышают ±2°. Опоры подвеса контейнера, допускающие такие угловые отклонения, представляют собой гибкие шарниры (рис. 76), в которых малые повороты происходят не за счет относительно-
Рис. 77. КонтеЛиер комплекта ATM (видны шарнирный подвес контейнера и внутренние лонжероны, на которых устанавливаются телескопы)
89
Рис. 78. Поперечное сечение контейнера ATM. Показами крестообразные лонжероны и телескопы:
I—спектрогелиометр (эксперимент S055); 3—шарнирный подвес контейнера; 3— телескоп № I для наблюдения Солнца в линии Н-альфа; 1—гироскоп; 5—оптическая скамья; б—коронограф (эксперимент S052); 7— рентгеновский телескоп (эксперимент S666); 8— блок пропорциональных счетчиков и анализатор (эксперимент S054); 9—рентгеновский спектрограф (эксперимент S064); 10— зазор между контейнером и приборами; It—устройство для наведения на Солнце; 13—весщелевэй УФ-спектрограф (эксперимент S0S2A); 13— телескоп № 2 для наблюдения Солнца в линии Н-альфа; /♦— контейнер; 15—щелевой УФ-спектрограф (эксперимент SO82B)
Рис. 79. Перезарядка космонавтом пленок комплекта ATM. Стекла телескопов закрыты (рисунок)
90
го смещения подвижных частей, а за счет изгиба металлических пластин. Это вращательное движение приборного контейнера осуществляется с помощью электродвигателей, управляемых автоматически или вручную.
Цилиндрический кожух предохраняет содержащиеся в контейнере приборы от загрязнений и служит целям терморегулирования.
Рис. 80. Панель управления телескопами комплекта ATM
В контейнере, имеющем длину 3 м и диаметр 2,1 м, будет поддерживаться постоянная температура 21° С с помощью активной системы охлаждения, в которой для теплообмена между стенкой контейнера и радиаторами используется циркулирующая по трубкам смесь метанола и воды.
Все восемь солнечных телескопов, высокочувствительные солнечные датчики и ряд вспомогательных систем монтируются на лонжеронах крестообразного сечения, представляющих собой облегченную монтажную панель, которая разделяет приборный контейнер на четыре одинаковых отсека (рис. 77). Балка лонжеронов имеет повышенную жесткость и служит оптической скамьей для телеско
9 1
пов. Однако для трех экспериментов (S052, S055 it S082B) предусмотрена дополнительная индивидуальная коррекция при уточненной наводке приборов. В каждом отсеке установлено два телескопа •(рис. 78). Н& Переднем торце контейнера установлен теплозащитный экран с ^Уйарстиями для телескопов и солнечных датчиков (рис. 79). При наземном хранении и во время выведения на орбиту эти отверстия закрыты защитными крышками. Контроль работы телескопов и вспомогательного оборудования и управление ими будет осуществляться с пульта, установленного в причальной конструкции (рис. 80). Панель управления экспериментами расположена в центре пульта, индикаторы и переключатели регулирования температуры-и освещения—слева, дисплеи и переключатели системы наведения приборов — сверху справа, панель управления электросистемой—справа внизу, аварийная сигнализация — в верхней центральной часта пульта. Два телевизионных экрана на пульте дают возможность избирательно наблюдать изображения, получаемые от пяти различных астрономических приборов. Анализируя изображения, космонавты смогут выбирать объекты наблюдения, корректировать ошибки ориентации приборов, визуально оценивать развитие зоя повышенной активности Солнца и, пользуясь каналом связи, обсуждать свои решения с наземными наблюдателями.
Во время старта и выведения на орбиту орбитальная станция закрыта головным обтекателем (рис. 81).
Е. Модифицированным основной блок корабля «Аполлон»
Для доставки космонавтов на станцию «Скайлэб» и возвращения их на Землю будет использоваться модифицированный ОБК «Аполлон» (рис. 82), конструкция которого идентична .^цовному блоку корабля, использовавшегося в полетах по програ£Й&н<$Апол-лон». Главные отличия связаны с изменением требований,^^дерге-тической системе и системе жизнеобеспечения (рис. 83f:B 4b время как исходный вариант ОБК «Аполлон» был рассчитан на 14 суток полета, в модифицированном ОБК, использующемся как транспортный корабль для связи со станцией «Скайлэб», все системы должны функционировать только во время полета к орбитальной станции и возвращения на Землю. В процессе стыковки на орбите системы ОБК, включая системы сбора данных и связи, будут снабжаться энергией от источников станции «Скайлэб».
В отсеке экипажа диаметром 4 м и высотой 3,6 м размещается кабина для трех космонавтов. В верхней части о^^й^^монтирован туннель с люком, который может быть открыт	после при-
стыковки к причальной конструкции. Двенадцать'доЭ&Ьв стыковочного механизма до*и1^!1^з^^1йи«с|й4,нить ОКБ к причальной конструкции прелюд wai йу^^г^е^гут начать переход на борт орбитальной	, •
Внутри отсека да|.(й^н^®й1|иЙ5^ЙЙ5тема навигации и управления, электриче8^р;:Т9.4т^Аг^^ед^4ч-|‘>ые баллоны, пульты управления и индикдагй	членов экипажа, коя-
Рис 81. Головной обтекатель для зашиты станции <Скайл»б> во время запуска
93
тейнер для материалов, расходуемых во время выведения на орбиту и спуска на Землю, а также контейнер для оборудования и материалов, доставляемых на орбитальную станцию или обратно. Теплозащитный экран с абляционным покрытием предназначен для защиты отсека экипажа от нагревания при входе в атмосферу. Мягкую посадку обеспечивает парашютная система (рис. 85). Все время полета, за исключением последнего получасового периода на
Рис. И. Схем» расположения модифицированного основного блока корабля «Аполлон» (ОБК) по время запуска:
(—2—первая ступень (S-1B); 1—3—вторая ступень (S-IVB); 2—4—стыковочный узел ОБК; 4-5— полезная нагрузка (ОБК); «—отсек зкипажа ОБК (модифи^ цированныА отсек «Аполлона»); 7—двигательный отсек (модифицированный
отсек «Аполлона»)
этапе возвращения на Землю, двигательный отсек остается жестко соединенным с отсеком экипажа. В нем размещены служебные системы и источники энергии, обслуживание которых во время полета не требует доступа космонавтов. К ним относятся такие системы, как маршевая двигательная установка, система маневрирования, топливные элементы для производства электроэнергии, часть запасов кислорода для искусственной атмосферы станции, радиаторы системы холаждения. После отделения от отсека экипажа двигательный отсек войдет в атмосферу и сгорит.
Ж. Сборка, система комплексных проверок
Все элементы орбитальной станции «Скайлэб», изготовленные на различных заводах, были подвергнуты тщательным испытаниям.
94
Проводились испытания как отдельных элементов и узлов на завю-дах-изготовителях> так и комплексные на месте сборки. На рис. 8Ь схематически изображена последовательность прохождения элементами орбитальной станции различных этапов испытаний, от их изготовления до сборки.
рис. И. Основные элементы и оборудование двигательного отсека корабли «Аполлон»:
I—окислитель вспомогательной двигательной системы; 2—двигатели системы стабилизации (располагаются в четырех местах в связке по четыре двигателя, тяга каждого двигателя 4—6 кгс); 3— вспомогательный двигатель (тяга ~ 9000 кгс); 4—теплозащитный экран; 5—приводы; 5—батареи, используемые при спуске с орбиты; 7—топливо для двигателей системы стабилизации (горючее — гидразин, окислитель — четырехокись азота): S—горючее для вспомогательного двигателя (смесь 604 гидразина и 60% несимметричного диметилгидразнна); 5—резервуар с гелием; 10—топливные баки (водород, кислород) и баки системы жизнеобеспечения (кислород, вода); //—окислитель для вспомогательного двигателя
Установка в орбитальном блоке станции экспериментального оборудования, микродвигательной системы ориентации, системы жизнеобеспечения была произведена в г. Хантингтон-Бич, в Калифорнии. После этого он был доставлен по морю в Космический центр им. Кеннеди во Флориде для испытаний, проверок и соединения с другими элементами станции в Башне вертикальной сборки. Перед перевозкой в стартовый комплекс орбитальная станция (без ОБК «Аполлон») прошла комплексные испытания всех систем.
Монтаж оборудования в приборном контейнере комплекта ATM был проведен в Центре космических полетов им. Маршалла. После
95
Рис. 84. Основ»., элементы и обор»?;' ванне отсека 5КМ*
Ж*:	'•
I—пульт управлеи,. ? — контейнеры с ц>" кхей: 3—топливо дЛ гателей системы ст» билиэацин; *—отсш экипажа; 5—теплоэГ щитный экран с jj, ляционным покрыт» ем; «—двигатели c*j. гемы стабилиаацив; 7—люк для выходе экипажа; У-ох но-?—стыковочный ЗОНД. 10—переходный ту», нель; II—оборудовд. кие для посадки (парашюты. надувные плоты и т. д.)
Рис. 83. Отсек акипажа на парашютах перед приводнением (рисунок)
96
проведения вибрационных испытаний комплект ЛТМ был сначала доставлен в Космический центр им. Джонсона для термовакуумных испытаний, а затем в Центр им. Кеннеди для системных испытаний и проверок. По завершении этого этапа испытаний комплект ATM
Рис. Схема сборки  испытаний элементов орбитальной станции «Скайлэб» при подготовке к запуску:
/—приборное оборудование комплекта ATM. 2— контейнер комплекта ATM: 3—ферма комплекта ATM. 4—комплект ATM в сборке; 5—комплект ЛТМ при вибрационных испытаниях; б—комплект ATM при испытаниях в термобарокамере; 7—комплект ATM прх проверке сис тем обеспечения астрономических исследований; Я—головной обтекатель; ₽—раздвижной кронштейн; /0—экспериментальное оборудование шлюзовой камеры и причальной конструкции; //—шлюзовая камера; /2—корпус причальной конструкции; 13— причальная конструкция в сборке; И—причальная конструкция при испытаниях в барокамере; 15—обтекатель шлюзовой камеры; 16— экспериментальное оборудование орбитального блока; /7—орбитальный блох (ступень S-IVB); М—двигатели системы стабилизации 19—оборудование системы жизнеобеспечения; 20—орбитальный блок в сборке; 21—панели солнечных элементов; 22—станция «Скайлэб» при комплексных проверках сметем-, 23— станция «Скайлэб» на стартовой площадке
был соединен с остальными компонентами станции и подробно исследован в комплексе перед отправкой орбитальной станции на стартовый комплекс.
Головной обтекатель был изготовлен на одном из заводов западного побережья США. после чего его доставили в Центр им. Кеннеди для сборки и проведения комплексных испытаний.
Шлюзовая камера была изготовлена и укомплектована всем экспериментальным оборудованием на заводе в г. Сент-Луис, шт. Миссури.
4	3069
97
Причальная конструкция была изготовлена в Центре им. Мар. шалла и доставлена в г. Денвер, шт. Колорадо, где были проведе, ны монтаж оборудования и испытания, после чего она была отправ. лена в г. Сент-Луис для сборки со шлюзовой камерой. Затем были проведены их совместные системные испытания, испытания в баро-камере и контрольные испытания. После этого блок шлюзовая камера — причальная конструкция был перевезен в Центр им. Кеннеди для стыковки с ОБК «Аполлон» и их совместных испытаний. Далее его доставили в Башню вертикальной сборки, где было осуществлено соединение с остальными элементами станции и проведены комплексные испытания, по окончании которых орбитальная станция с ракетой-носителем была перевезена в стартовый комплекс для окончательных предстартовых испытаний и запуска на орбиту.
С самого начала осуществления программы «Скайлэб» желание достичь успеха привело к повышенному вниманию ко всем аспектам проблемы обеспечения высокого качества и надежности систем. Опыт, накопленный при реализации других космических проектов, послужил основой для построения программы всестороннего исследования проблем надежности, специфических для орбитальной станции «Скайлэб». Требованиям к качеству и надежности систем отводилось важное место в исследованиях, относящихся практически ко всем этапам разработки орбитальной станции, включая проектирование, изготовление, испытания, запуск и орбитальный полет. Эти требования к надежности были в равной степени обязательными для всех фирм-подрядчиков и поставщиков, принимавших участие в осуществлении проекта «Скайлэб».
В соответствии с основными положениями программы обеспечения качества и надежности станции «Скайлэб» требовалось, чтобы использовались только такие компоненты, которые либо подтвердили свою надежность в полете, либо прошли детальные и всесторонние испытания. Более того, приемлемыми для участия в проекте могли считаться только такие фирмы, которые либо располагали материалами, подтверждавшими хорошие характеристики изделий в полете, либо были признаны подходящими после тщательного отбора. Были предприняты попытки использования в конструкции станции «Скайлэб» как можно большего числа элементов, ранее применявшихся на других космических аппаратах. Если же грняк-малось решение, создавать новые элементы, то для них предусматривались обширные программы испытаний. Принцип высокой надежности был доминирующим фактором во время всего периода исследований я создания орбитальной станции «Скайлэб». Доскональный анализ отказов был проведен для всех функциональных элементов комплексной системы орбитальной станции. Если обнаруживалось, что отказ одного элемента или системы может поставить под сомнение успех всего полета, то либо такой элемент (система) подлежал замене, либо для него вводилось резервирование; если же и то и другое оказывалось неосуществимым, усилия направлялись на повышение качества изготовления этого элемента или системы и тщательности испытаний для обеспечения более высокой
98
надежности. При проведении таких испытаний предусматривалось использовать систему регистрации отказов, позволяющую в случае появления отказа быстро найти и устранить его источник.
Как показал опыт, чертежи и технические условия должны отражать требования к качеству в такой степени, чтобы это позволило подрядчику точно знать, что от него требуется, а при приемочных испытаниях — точно устанавливать «слабые места» изделия.
2. СИСТЕМЫ ОРБИТАЛЬНОЙ СТАНЦИИ «СКАЙЛЭБ»
Работа космонавтов на борту орбитальной станции Ч-Сйайлэб» обеспечивается многочисленными вспомогательными или служебными системами, назначение которых — выполнение всех функций, необходимых для превращения орбитальной станции в автономную, надежную и эффективную космическую лабораторию. В число этих систем входят: система ориентации, система регулирования параметров искусственной атмосферы, система связи, система сбора данных, система аккомодации экипажа, электроэнергетическая система. Описания этих систем приведены ниже.
А.	Система ориентации и стабилизации
Тремя основным,^ 'РУъектами экспериментального исследования с борта орбитальной'£Йм<ции являются Солнце, Земля и космическое пространство. Иллюминаторы и приборы для этих экспериментов размещены на станции таким образом, что для их наведения на объект наблюдения требуются минимальные изменения ориентации (рис. 87). Активная и непрерывно действующая система наведения и стабилизации будет поддерживать постоянную ориентацию приборов в заданном направлении в течение всего времени их работы.
Панели солнечных батарей орбитального блока и комплекта ATM должны быть в течение максимально возможного времени ориентированы в направлении, близком к направлению на Солнце.
В табл 3 приведены требования к точности наведения солнечных телескопов комплекта ATM в системе координат, изображенной на рис. 88.
Таблица 3
Требования и точности наведения и стабилизации телескопов комплекта ATM
Ось	Точность наведения, угловые секунды	Точность стабилизации (уходы за 15 инн), угловые секунды
X	±2,5	±2,5
Y	±2,5	±2,5
Z	±10	±7,5
4*
99
Эти требования могут быть выполнены благодаря карданной подвеске контейнера с приборами относительно жестко связанного со станцией каркаса комплекта ATM. Различные степени точности
Ряс. 87. Размещение иллюминаторов на орбитальной станция «Скайлэб»:
/—окно, используемое в эксперименте S190; 2—5—окна шлюзовой камеры; б—«солнечный» шлюз; 7—«теневой» шлюз; 8—окно в помещении для досуга; 9—окно в люке для выхода в космос
ориентации в пространстве всей орбитальной станции при различных режимах полета на орбите приведены в табл. 4.
Управление положением орбитальной станции «Скайлэб» в пространстве будет осуществляться с помощью системы ориентации и стабилизации. В функции этой системы будут входить выполнение
100
поворотов в требуемое положение, стабилизация около заданного направления в течение требуемого периода, обеспечение точного наведения приборов комплекта ATM. Для выполнения этих функций в системе используются датчики определения положения станции от-
Рис. 88. Основные оси станции <Скайлэб>
носительно заданных направлений и исполнительные устройства регулирования этого положения.
В качестве основных чувствительных элементов системы ориентации будут использоваться скоростные гироскопы, измеряющие угловые скорости вращения станции относительно каждой из трех главных осей координат. Путем интегрирования этих угловых скоростей на заданном интервале времени будут получаться углы по-
101
Таблица 4
Требования к точности ориентации  пространства всей орбитальной станции
Ось	Точность ориентации при различных исследованиях		
	Исследоеаиия Солнца	Исследования Земли и атмосферы	При стыковке
X	±6'	±2*	±6“
Y	±6'	±2°	±12”
Z	ilO7	±2*	±6°
Рис. 89. Прибор для нляедеиия по Солнцу
Рис. 90. Прибор для наведения по звездам
воротов станции. Положение инерциальной системы координат, в которой будут измеряться угловые перемещения, задается с помощью солнечного и звездного датчиков (рис. 89 и 90). Датчик, контролирующий направление на Солнце, будет нацелен на центр солнечного диска. Звездный датчик будет нацелен на одну из трех звезд, наиболее предпочтительной из которых является звезда Ка-нопус в южном созвездии Аргус.
Управление ориентацией станции «Скайлэб» может осуществляться с помощью одной из двух систем: системы CMG, использующей силовые гироскопы, и реактивной системы TACS, которая использует микродвигатели, работающие на сжатом азоте. Основной является система CMG, состоящая из трех больших гироскопов с взаимно перпендикулярными осями (рис. 91). Система TACS имеет характеристики обычной реактивной системы управления,
102
работающей на сжатом газе (рис. 92). Малые управляющие силы в этой системе создаются истекающими из сопел реактивными струями.
Каждый из трех силовых гироскопов имеет массу 181 кг. Основными деталями его конструкции являются ротор диаметром 0,55 м,
Рис. 91. Схема трех силовых гироскопов: /—карданов подвес; 2—плоскости установки силовых гироскопов CMG
вращающийся со скоростью 9000 об/мин, и рамы подвеса (внутренняя и внешняя). Поворот станции осуществляется относительно оси внешней рамы каждого гироскопа. При этом действующий на внешнюю раму момент электродвигателя, жестко связанного со станцией, передается на внутреннюю раму, вызывая, в соответствии с основным свойством гироскопа, движение прецессии оси ротора относительно оси внутренней рамы. Момент сил реакции, действующий на электродвигатель, будет вызывать вращение орбитальной станции, в то время как ротор будет совершать движение прецессии. Управление электродвигателями осуществляется по командам, вырабатываемым бортовой ЦВМ станции. В процессе управления ориентацией станции на электродвигатели всех силовых гироскопов будут поступать управляющие сигналы от ЦВМ и их роторы будут
103
медленно прецессировать. Если допустить длительное действие какого-либо из трех управляющих моментов, движение прецессии будет продолжаться до тех пор, пока ось ротора гироскопа не станет параллельной оси управляющего момента. Начиная с этого момента силовой гироскоп перестанет отвечать движением прецессии на
Рис. 92. Сопла системы ориентации и стабилизации ОБС (система TACS), использующие сжатый азот. Параллельное и последовательное подключение питания к каждому соплу повышает надежность их работы:
/—сферические баллоны с газообразным азотом под давлением 310±100 атм (баллоны емкостью по 127 л); 2—отключение питания в системе TACS; 3—контрольные клапаны системы TACS; 4—сопло № 1 в позиции № 1 (обычно 6 позиций); 5—сопло № 2 в позиции № 3
управляющие моменты электродвигателя и, если роторы всех трех силовых гироскопов станут параллельными осям действующих на них моментов, произойдет так называемое «насыщение», после чего> система CMG окажется неспособной управлять ориентацией орбитальной станции. Для предотвращения насыщения предусмотрена специальная процедура коррекции положения роторов за счет использования восстанавливающего действия гравитационных моментов.
При орбитальном движении космического летательного аппарата гравитационные силы полностью уравновешиваются центробежными силами в каждой точке траектории центра масс аппарата. В точках, лежащих ниже (ближе к Земле) этой траектории, существует избыток гравитационных сил, а в точках, лежащих выше, — избыток центробежных сил. Величина этих сил в каждой точке летательного аппарата является функцией расстояния от этой точки до траектории центра масс. Суммарное действие этих двух сил приводит к появлению пары сил или момента, называемого градиентным
104
гравитационным моментом. Среди других факторов, определяющих величину этого момента, существенными являются форма и ориентация космического аппарата. На орбитальной станции «Скайлэб» этот момент используется для противодействия тенденции к «насыщению» в системе CMG. Для этой цели в бортовой ЦВМ непрерывно вычисляются требуемая величина гравитационной коррекции и определяется положение роторов гироскопов. На каждом обороте вокруг Земли во время пребывания станции в ее тени в ЦВМ вырабатываются команды, по которым система CMG поворачивает станцию в положение, соответствующее благоприятному направлению гравитационного момента. В процессе стабилизации этого положения система ориентация и стабилизации будет создавать управляющий момент, противоположный гравитационному. Вызываемое этим моментом движение прецессии осей гироскопов будет продолжаться до тех пор, пока накоп^е^даке ранее углы прецессии не будут сведены к нулю. Этой корр<ЬШ£ё будет достаточно для поддержания постоянной работоспособен системы CMG. Если же накопленные углы прецессии превысят величину, которая может быть скомпенсирована за счет гравитационного момента, избыток будет устранен с помощью реактивной системы TACS.
'г"‘4>едполагастся все же, что необходимость во включении реак-микродвигателыюй системы TACS для компенсации избы-«й^яййх углов прецессии будет возникать очень редко. Это будет способствовать минимальному загрязнению пространства около орбитальной станции.
В течение первых 7,5 ч после выведения на орбиту будет выполнено несколько маневров разворота орбитальной станции (см. рис. 18). Гироплатформа и ЦВМ, размещенные в отсеке оборудования ракеты-носителя (см. разд. 1. Б, гл. 4), будут вырабатывать необходимые управляющие сигналы, которые будут отрабатываться реактивной системой ориентации. По истечении этого начального периода отсек оборудования «передает» свои функции управления ЦВМ, установленной в комплекте ATM, которая будет использовать систему CMG в качестве основной системы ориентации и стабилизации, а систему TACS — только в случае необходимости для компенсации избыточных углов прецессии силовых гироскопов. Эта комбинированная система будет обеспечивать достаточно высокую точность ориентации станции в пространстве (см. табл. 4). Наибольшая точность необходима для телескопов контейнера с приборами комплекта ATM (см. табл. 3), подвешенного на гибких шарнирах. Ее будет обеспечивать подсистема наведения приборов, в которой в качестве исполнительных приводов используются электродвигатели. Управляющие сигналы для наведения приборного контейнера комплекта ATM будут вырабатываться с помощью солнечных датчиков и скоростных гироскопов на контейнере и обрабатываться в электронном блоке подсистемы наведения. «Пересиливая» эти сигналы, космонавт может ориентировать контейнер на нужный объект наблюдения на Солнце с помощью ручного регулятора на пульте управления комплектом ATM, установленном в причальной кон
105
струкции (см. рис. 80). Подсистема наведения приборов будет устойчиво и с необходимой точностью поддерживать заданное направление.
Б. Система регулирования параметров искусственной атмосферы
Регулирование параметров среды обитания на орбитальной станции «Скайлэб» осуществляется системой жизнеобеспечения с открытым циклом, в которой продукты потребления не восстанавливаются для повторного использования. Перед прибытием каждого экипажа на борт станции она заполняется смесью кислорода (74%) и азота (26%) под давлением 34000 Н/м2 (приблизительно 1/3 атм). По содержанию кислорода эта искусственная атмосфера близка по составу к естественной земной атмосфере на уровне моря. Шлюзовая камера как «нервный центр» всей орбитальной станции помимо выполнения других функций осуществляет также регулирование состава искусственной атмосферы и температуры. Бортовые запасы газов для среды обитания хранятся в газообразной форме в баллонах высокого давления, размещенных в шлюзовой камере (см. рис. 6). Клапаны регулирования подачи газов поддерживают требуемые давление и состав атмосферы.
Относительная влажность регулируется в пределах до 26% при температуре 30° С. Концентрация углекислого газа поддерживается ниже максимального уровня, соответствующего сарциальному давлению 700 Н/мг (7 мбар). Диапазон регулирования температуры в помещениях станции — от 13 до 32° С.
В расходуемые средства жизнеобеспечения входят: 2700 кг воды, 670 кг пищевых продуктов, 2240 кг кислорода, 600 кг азота. Пределы регулирования параметров искусственной атмосферы станции на различных этапах полета приведены в табл. 5.
Все системы орбитальной станции «Скайлэб» спроектированы г учетом того, чтобы в течение всего полета уровень звукового давления на борту станции был не более чем на 72,5 дБ выше нормального порога слышимости (уровень 72,5 дБ приблизительно соответствует условиям «шумного помещения») при одновременном действии всех источников шума.
Очистка атмосферы и регулирование влажности осуществляется путем пропускания «воздуха» через поглотители углекислого газа и паров воды. Для дезодорации «воздух» будет пропускаться через угольные фильтры (активированный уголь скорлупы кокосового ореха).
Поглотитель углекислого газа состоит из двух элементов, каждый из которых содержит два цеолитовых фильтра, поглощающих СО2 (рис. 93). Эти фильтры будут работать по обратимому циклу. После поглощения СО2 в течение 15 мин фильтры подвергаются обработке, в результате которой большая часть СО2 удаляется из фильтра и выбрасывается за борт. Во время этой операции очистки работает другой фильтр.
106
Таблица 5
Параметры искусственной атмосферы на орбитальной станции <Скайл>б|
Период	Температур».	Относительная влажность. %	Давление, атм	Состав
Перед пуском (нерабочее состояние)	От —18 до 30	От 30 до 45	От 1,2 до 1,8	Воздух
Перед пуском (рабочее состояние)	От 5 до 27	От 0 до 40	От 1,0 до 1,8	От 20 до 0% Ор От 80 ДО 100% Na
Запуск и выведение на орбиту	От 5 до 43	—	От 1,6 до 1,8	100% N»
Орбитальный полет без экипажа	От 5 до 30	От 25 до 100	От 0,03 до 0,4	74% Оа 26% Na
Орбитальный полет с экипажем	От 13 до 32	От 25 до 85	От 0,33 до 0,35	74% О, 26% Na
Рис. 93 Система удаления углекислого газа, использующая регенерируемые цеолито-вые пластины:
/—забор воздуха; 5—контейнер с активированным углем; 3—подача воздуха; 4—адиабатическая десорбция в вакуум
107
Тепловы» нагрузки, обусловленные солнечной радиацией, претерпевают рфйзЙ изменения при переходе станции «Скайлэб» с освещенной чг»сга ©убиты в теневую и обратно. Влияние этих изменений та^^.^£,,р&ки.ма на температуру внутри станции почти пол-ность^'^^ж*!. благодаря теплоизоляции и термическому покрытию о^^тМ^да^ блока, шлюзовой камеры и причальной конструкции.
температуры и влажности во время полета станции к№ОД|«яНтгем, так и без него осуществляется с помощью активной системы терморегулирования, обслуживающей орбитальный блок, шлюзовую камеру и причальную конструкцию. Система размещена в шлюзовой камере. В ее функции входит охлаждение и очистка искусственной атмосферы станции. В случае необходимости повысить температуру будет использоваться размещенная в различных частях станции система нагревателей воздуха и стенок. Нагреватели будут также препятствовать образованию конденсата и его разрушающему воздействию на приборы и оборудование и поддерживать на борту станции тепловой комфорт. Некоторые тепловыделяющие элементы станции, требующие охлаждения, смонтированы на холодных пластинах, температура которых регулируется с помощью установленной в шлюзовой камере системы охлаждения с жидким теплоносителем. Избыточное тепло из этой системы охлаждения будет отводиться к радиаторам на причальной конструкции и передней части шлюзовой камеры.
Регулирование температуры в комплекте ATM осуществляется с помощью пассивных средств охлаждения, радиационных нагревателей и активной системы охлаждения с жидким хладагентом и радиаторами. Теплозащитный экран защищает большую часть оборудования комплекта ATM от прямого солнечного излучения.
В.	Система сбора данных и связи
Космический комплекс, подобный орбитальной станции «Скайлэб» с ее сложным устройством и многообразием функций, способен поставлять огромное количество информации, которую необходимо передать на Землю для оценки и дальнейшего использования. Получаемые данные можно разделить на две группы. К первой относятся данные, содержащиеся на физических носителях информации, — кино- и фотопленках, магнитных лентах, эмульсионных пластинках, образцах материалов, медикобиологических объектах, бортовых журналах и заметках. Данные второй группы существуют в форме сигналов — звуковых, телеметрических или видеосигналов. Информация на физических носителях будет доставляться на Землю вместе с космонавтами в отсеке экипажа транспортного корабля. Сигнальная информация будет Д|ере^аваться с орбитальной станции на Землю и с Земли на стай’^^й помощью системы бортовых передатчиков и приемников сеш заемных станций слежения и сбора данных (STDN).	SasS®
108
Таблица 6
Средства внешней связи орбитальной станции «Скайлаб»
Средство смзи	Частота, МГц	Тип модуляции	Навмачекиа
Передатчик	230,4	ЧМ КИМ	Передача телеметрии при запуске
Передатчик	230,4	ЧМ КИМ	Передача телеметрии, голосовой информации, данных измерений
			
Передатчик	235,0	ЧМ КИМ	То же
Передатчик	246,3	ЧМ КИМ	
Приемник	450	ЧМ	Телетайгшая командная связь с Землей
Передатчик	296,8	AM	Измерение расстояния до ОБК «Аполлон» при
			сближении
Приемник	259,7	Тональная	То же
Передатчик	231,9	ЧМ КИМ	Передача телеметрии от комплекта ATM
Передатчик	237	В	То же
Приемник	450	ЧМ	Прием команд для комплекта ATM
Передатчик	243	Прерывистые	Радиомаяк при спуске
	259,7	незатухающие сигналы	на Землю
Передатчик		АМ	Измерение расстояния до станции «Скайлэб»
			
Приемник	259,7	AM	То же
Передатчик	296,8	AM	Головая связь, траекторные измерения
Приемник	296,8	AM	То же
Передатчик	2106,4	ФМ КИМ	Передача телеметрии
Передатчик	2287,5	ФМ КИМ	То же
Передатчик	2272,5	ЧМ	Телевизионная связь, передача телеметрии
На рис. 94 показано размещение и примерные размеры зон «видимости» 13 станций сети STDN, из которых 11—стационарные, одна — корабельная и одна — самолетная. Система связи орбитальной станции «Скайлэб», характеристики которой приведены в табл. 6, обеспечивает радиосвязь с сетью STDN. На телеметрическую связь, осуществляемую в реальном масштабе времени, отводится около четверти времени полета при среднем времени радиоконтакта по 6,5 мин на одну станцию сети STDN. Кроме этого во время прохождения станции «Скайлэб» в зонах радиовидимости наземных станций будет передаваться предварительно записанная измерительная и голосовая информация. Устройство воспроизведения поз-
109
Геодезическая широта
Е W	Е W
90 100 120 140 160 180 160 140 120 100	' '&0 40 20	0	20 40 60 80 вЬ
£ W
Долгота.
Е W
Рис. 94. Сеть темных стаипнй ахи святи с орбитальной стаиинсА «СкаЛлаб*
роляет за 5,45 мин передать на Землю информацию, записанную в течение 2 ч. Периодическая передача на Землю изображений, получаемых от пяти телевизионных камер комплекта ATM и переносных камер, будет осуществляться расположенным в ОБК «Аполлон» передатчиком частотно-модулированных сигналов, работающим в частотном диапазоне S. В причальной конструкции установлено уст-
Рис. 95. Ручная телекамера для использования на орбитальной станции «Скайлэб»
ройство для видеозаписи. Переносные телевизионные камеры цветного изображения (с рукояткой или закрепляемые на кронштейнах, рис. 95) будут передавать изображения с числом строк разложения 525 и частотой 30 кадров в секунду. Камеры могут работать в широком диапазоне условий освещения.
Некоторые виды научной информации, например, данные измерений солнечного излучения в ультрафиолетовой части спектра (эксперимент S055), будут записываться на магнитную ленту и передаваться на Землю при прохождении зон видимости наземных средств. Информация от многочисленных приборов контроля (в том числе данные о температуре, давлении, влажности, биомедицинские данные, поступающие от датчиков физиологического состояния космонавтов) после обработки будет передаваться на Землю либо непосредственно, либо в записи.
Команды для экипажа и данные для бортовой ЦВМ будут передаваться на борт станции из Центра управления полетом в Хьюстоне. С помощью телетайпа космонавтам будут передаваться ежедневные полетные задания и воспроизводиться на бумаге копии поступающей на борт информации. Для связи с Центром управления
111
будут использоваться радиосредства модифицированного ОБК, при-стыкованного к орбитальной станции. Связь между космонавтами на борту станции и во время выходов в открытый космос будет обеспечиваться с помощью размещенных в различных помещениях станции переговорных устройств и громкоговорителей.
Fae. И. Скеис распределения имф«рм«ц<ш, идущей с борта станции «Скайлэб»:
7—систем» тадехокмуинкаций; 2—данные со станции: 3—операторы;	4—специалисты;
S—xiarepnazM, возвращаемые на Землю; 6— предварительный анализ: 7—обработка фо-тигрефкй; S- ^работка данных; 9—отбор результатов: 10— публикации результатов
Руководители кауЧЯМх экспериментов получат возможность связи с членами экипажа через руководителя полета.
На рис. 96 представлена схема потоков информации при управлении орбитальной станцией. Все сигналы, поступающие на радиостанции сети STDN, будут направляться сначала в Центр космических полетов им. Годдарда, а затем в Центр управления полетом в Хьюстоне. Руководители экспериментов будут получать научную информацию в виде лент с обработанными и напечатанными данными и фотографий, переданных с помощью радчосмтналов, или доставленных космонавтами на Землю фотоалснок, образцов, заметок и бортовых журналов. После того, как руководители экспериментов проанализируют полученные данные, получат возможность опубликовать результаты исследований, НАСА сможет предоставить их в распоряжение других ученых.
Бортовые запасы фотопленки для одного полета составляют: 280 кассет, большинство которых содержит около 122 м 16-милли-метроеой пленки; 64 кассеты с 16-, 35- и 70-миллиметровой плен
112
кой; большое количество пакетов и рулонов различной длины с пленкой специальных размеров.
В табл. 7 приведены массы фотопленок, лент, образцов и других научных материалов, доставляемых в отсеке экипажа ОБК «Аполлон» с борта орбитальной станции.
Таблица 7
Масса материалов [а кгс), доставляемы! в отсеке акипажа корабля г Апо л пои» с борта орбитальной станции
Вил материала	Полет		
	1	II	III
Биомедицинские образцы	36	48	46
Фотопленки с изображением Солнца	84	168	84
Фотопленки и образцы с научными данными	34	16	5,5
Фотопленки и магнитные ленты с информацией от приборов комплекта EREP	35	35	40
Образцы и пленки» отснятые при проведении технологических экспериментов	30	2	
Кинопленка, отснятая во время выполнения космонавтами определенных операций	24	28	13
Г. Система аккомодации экипажа
Как пилотируемый космический летательный аппарат орбитальная станция «Скайлэб» спроектирована с учетом создания необходимых условий для длительного полета трех экипажей (одного — в течение 28 суток и двух — в течение 56 суток). На станции оборудованы бытовые помещения, имеются запасы пищевых продуктов, средства для приготовления пищи и удаления отходов. Почти вся деятельность экипажа сосредоточена в орбитальном блоке станции (см. рис. 53). На главном «полу» орбитального блока ргс-положены кают-компания, помещение для сяа, для проведения экс-чефикентов, система удаления отходов со средствами личной г-игие-
ЗДИС. 97).
7 Система питания космонавтов включает оборудование и средства для хранения 140-суточных запасов продуктов, ежедневного приготовления и приема пищи. Продукты хранятся в контейнерах, шкафах, холодильниках и морозильных камерах. При пркготоале-нии и приеме пищи используются стол, подносы и посуда.
Во время первых космических полетов начала 1960 г. пища для космонавтов приготавливалась и упаковывалась специально для употребления в условиях невесомости и поэтому она лишь едва напоминала нормальную «земную» пищу. В рождественский вечер 1968 г. космонавты Фрэнк Борман, Джеймс Ловелл и Уильям Ан-
113
дере, находясь на окололунной орбите в космическом корабле «Аполлон-3», вскрыли «сюрпризный» продовольственный пакет. В нем они обнаружили куски натуральной индейки с соусом, клюквенный сок и обычную ложку. Это событие стало большим нововведением в «космической гастрономии». Результаты этого экспери-
Рис. 97. Орбитальный блок станции (на переднем плане люк для удаления отходов, на заднем плане в центре помещение для личной гигиены)
мента подтвердили возможность употреблять в пишу во время космического полета вкусные привычные продукты, используя обычную посуду. Оказалось, что обращение с пищей и жидкостями в свободном виде не составляет каких-либо затруднений. Даже соусы к блюдам во время еды оставались там, где нужно. Следующий шаг в приближении к нормальным условиям питания космонавтов предпринят на орбитальной станции «Скайлэб». Члены экипажа будут иметь широкий набор замороженных и обезвоженных продуктов для составления разнообразных меню, включая холодные каши, картофельные салаты, креветочные коктейли, блюда из говяжьей вырезки. Пищу, которая может удерживаться на вилке или ноже, как например мясо, картофельное пюре или паштет, можно есть, используя обычную посуду. Жидкости, такие как кофе, чай, фруктовые соки, какао, лимонад, будут употребляться путем выдавливания из гибких сосудов через трубки. Оборудование, используемое при приготовлении и приеме пищи, показано на рис. 98. I Та рис. 99 показано, как удаляются отходы.
Стол позволяет трем членам экипажа, находясь в удобном положении, одновременно разогревать и принимать пищу с использова-114
нием обычной посуды и подносов. На столе смонтированы также некоторые элементы системы водоснабжения, такие как охладитель и подогреватель воды, которые обеспечивают подачу воды для холодного и горячего разведения обезвоженных продуктов и напитков, а также для питья.
Каждое место у стола снабжено фиксаторами для ног и бедер, помогающими сохранять удобную позу во время еды.
Рис. 98. Помещение дли досуга, приготовления и приема пищи с обеденным столом и ящиками для хранения пищи
У каждого члена экипажа будет по одному подносу специальной конструкции, который используется для разопревания замороженных продуктов в больших мисках (рис. 100). Магниты, скрытые под поверхностью подноса, удерживают нож, ложку и вилку, когда они не используются.
Дезинфекционно-увлажняющие подушечки, хранящиеся в специальном шкафу, будут использоваться для очистки посуды после еды.
Стол, за которым космонавты приготавливают и принимают пищу, будет использоваться также для письма и настольных игр, когда необходимо зафиксировать тело или какие-либо предметы. В этом же помещении имеется одно окно, используемое в некоторых экспериментах и позволяющее космонавтам проводить внешние наблюдения (рис 101).
На рис. 102 изображены элементы системы обработки отходов. Создание такой системы потребовало немалых усилий. Кроме сбора всех жидких и твердых продуктов жизнедеятельности эта система производит необходимое по требованиям санитарии обезвожи-
115
ванне твердых отходов и отбор проб для анализа на Земле. Пробы жидких продуктов жизнедеятельности (мочи) для этих целей замораживаются. Общее количество твердых и жидких продуктов жизнедеятельности каждого члена экипажа будет точно измеряться.
При удалении твердых отходов в отсасывающий трубопровод туалета устанавливается мешочек со специальным фильтром, про-
Рис. 99. Люк для удаления отходе» я бы»шнй бак окислителя
пускающим газы. Собранные фекалии взвешиваются с помощью специальных пружинно-маятниковых весов, и мешочек направляется в контейнер с электроподогревом, где содержимое высушивается. Оставшиеся твердые компоненты хранятся на борту для доставки на Землю.
Моча обрабатывается в центрифуге (установленной в отсасывающем трубопроводе), которая сообщает жидкости энергию, достаточную для измерения ее количества. Для отправки на Землю отбираются пробы по 120 мл и хранятся в замороженном виде.
Через систему вентиляции помещений воздух направляется к туалету и местам сбора отходов, что предотвращает распространение запахов. Затем воздух для дезодорации и обеззараживания фильтруется, после чего снова направляется в помещения станции.
На рис. 103 изображено оборудование для мытья. С помощью предварительно смоченных и намыленных кусков материи космо-
11»
Рис. 100. Конфорка для разогревания пиши и столовые принадлежности дли экипажа еСкайлаба» (для сравнения на переднем плане покапаны пищевые пакеты космонавтов <Аполлона»)
Рис. 101. Обеленный стол с фиксаторами для ног и иллюминатор
117
навты будут мыться так же, как это делается в земных условиях. После использования эти «мочалки» будут выбрасываться. Пример, но один раз в неделю каждый член экипажа сможет принимать душ. Расход воды при одном приеме душа составляет около 3 д.
Рис. 102. Помещение для личной гигиены
Вода подается с помощью гибкого шланга с распылительной головкой. Место для приема душа отделено от остальной части помещения занавеской цилиндрической формы. Разбрызгиваемые капли воды направляются в коллектор потоком воздуха. Космонавты будут пользоваться полотенцами, кусками ткани и антисептическими чистящими препаратами.
Бриться космонавты будут электрическими или безопасными бритвами, пользуясь при этом установленным у туалета зеркалом.
Для каждого члена экипажа отведено небольшое место для сна (рис. 104). В условиях невесомости любое положение космонавта относительно орбитальной станции в равной степени удобно для
118
сца, при этом нет необходимости в фиксации положения спящего, космонавты будут пользоваться спальными мешками, которые удерживают их в спальной кабине, позволяя в то же время принять любую физиологически удобную позу во время сна.
Ряс. 103. Отделение для душа
Кроме описанных выше помещений в бытовом отсеке орбитального блока имеется помещение для проведения медицинских экспериментов, оборудование которого показано на рнс. 105, 106 (см. разд. 3, гл. 5).
Д. Электроэнергетические системы орбитальной станции
Солнечное излучение является основным источником электрической энергии на орбитальной станции «Скайлэб». На станции имеются две системы солнечных батарей, развертываемых после выведения на орбиту, одна — на орбитальном блоке, другая — на комплекте ATM. Дее панели орбитального блока в развернутом виде напоминают консоли крыла самолета. Во время выведения на орбиту они в сложенном состоянии крепятся снаружи к корпусу орби-
119
Рис. IM. Помещение для си а с кроватью
Рис. IDS. Вращающееся кресло (макет) а помещении для проведения экспериментов
320
Рис 106. Установка для создания отрицательного давления на нижнюю часть тела космонавтов и велоэргометр в помещении для медицинских экспериментов
Ряс. 107. Раскрытие панелей солнечных элементов комплекта ATM на орбите (рисунок)
121
t^4f>^oro блока. Четыре панели комплекта ATM, во время выведе. яйя также находящиеся в сложенном состоянии, в развернутом ни. де напоминают лопасти ветряной мельницы (рис. 107).
В каждой из этих систем установлены кремниевые элементы с общей активной площадью по НО мг. При идеальных условиях сод. ночного облучения каждая система обеспечивает мощность электропитания 12 кВт. Во время пребывания станции в тени Земли электропитание обеспечивается от аккумуляторных батарей. Часть мощности солнечных батарей расходуется зарядными устройствами, регуляторами напряжения и устройствами для преобразования и распределения энергии. С учетом этого средние полезные мощности, вырабатываемые солнечными батареями орбитального блока и комплекта ATM, будут равны соответственно 3,8 и 3,7 кВт.
Шлюзовая камера служит центром электроснабжения орбитального блока станции, причальной конструкции и самой шлюзовой камеры. Энергия от солнечных батарей орбитального блока будет поступать к шлюзовой камере, где установлены аккумуляторы и преобразователи энергии.
Преобразователи энергии, поступающей от солнечных батарей комплекта ATM, установлены на его ферменном каркасе. Управление ими осуществляется с пульта управления, размещенного в причальной конструкции. Хотя эти две энергетические системы полностью автономны, они объединены по принципу параллельного включения, что позволяет максимально использовать располагаемую мощность бортовой электросистемы станции.
С основной проводной системой распределения энергии связана разветвленная сеть с напряжением 28 В, подводящая энергию к розеткам в орбитальном блоке, шлюзовой камере и причальной конструкции для питания осветительных ламп, электромеханических устройств ряда приспособлений, оборудования, а также пылесоса.
Снабжение электроэнергией ОБК «Аполлон» при выведении на орбиту осуществляется от водородно-кислородных топливных элементов. После стыковки со станцией сеть электропитания ОБК соединяется с электросистемой орбитального блока. При спуске на Землю используются установленные в отсеке экипажа ОБК аккумуляторные батареи.
ГЛАВА 5
Программы научных исследований на орбитальной станции «Скайлэб»
Орбитальная станция «Скайлэб», соединяющая в себе уникальные возможности орбитального космического корабля с удобствами хорошо оборудованной лаборатории, обеспечивает возможность проведения исследований в ряде областей науки и техники. Почти 300 различных исследований будет проведено в четырех основных направлениях: естественные науки, изучение природных ресурсов Земли, изучение фактора невесомости и поведения человека в условиях космического полета. При проведении исследований в космосе главное внимание будет уделено наблюдениям Солнца. Эти наблюдения будут осуществляться с помощью комплекта восьми астрономических приборов ATM: коронографа, двух рентгеновских телескопов, трех ультрафиолетовых спектрографов и двух гелиографов для наблюдения Солнца в полосе Н-альфа (полоса Н-альфа — это красная полоса в Бальмеровской серии водородного спектра, соответствующая длине волны 0,65628 мкм). Ультрафиолетовый и рентгеновский спектрографы будут использоваться для наблюдения Солнца через шлюз в стенке орбитальной лаборатории. Несколько приборов будут регистрировать ультрафиолетовые и рентгеновские излучения звездных объектов в.пределах галактики Млечный Путь.
Будут регистрироваться также частицы космических лучей, а мельчайшие углубления (кратеры) на полированных металлических пластинках от ударов микрометеоритов будут изучены по возвращении станции.
Медики и биофизики используют состояние невесомости на борту орбитальной станции «Скайлэб» для научных исследований. Будет проведено несколько экспериментов с целью изучения влияния невесомости на обмен веществ, рост и деление клеток, на ткани и органы, на циклы развития и на ритмы сна и бодрствования животных.
Одной из основных целей программы «Скайлэб» является проведение наблюдений поверхности Земли с орбиты. Такие наблюдения будут осуществляться с помощью комплекта EREP (экспериментальная установка для изучения природных ресурсов Земли). Комплект состоит из шести различных приборов, с помощью которых будут просматриваться объекты на Земле в видимом, инфракрасном и микроволновом диапазонах. Такие наблюдения будут охватывать большие районы на Земле в течение очень короткого
123
промежутка времени в цдейтичных световых условиях. Они обеспв-чат информацию по соэгоял^ю облачного покрова, воды и снега •океана, по состоянию урожая, по росту растительности, развитию городских и сельских районов, загрязнению воды, использованию земельных площадей и других факторов, которые имеют большое значение во взаимодействии человека с окружающей его средой.
Сила тяжести, которая имеет место на Земле, отсутствует на борту орбитальной станции. Поэтому такие процессы, как конвекция, смешение различных компонентов, диффузия в жидкостях, теплопроводность, образование жидкой поверхности, кристаллообразование, литье, сварка, распространение пламени, на которые оказывают действие гравитационные силы на Земле, в космосе будут проходить иначе.
Известные методы обработки материалов и сборки конструкций потребуют новых технических приемов в условиях космоса. С другой стороны, некоторые процессы, труднодостижимые на Земле, такие как получение сплавов металлов с различными плотностями или создание определенных видов линз, могут оказаться доступными в условиях невесомости. Ряд экспериментов для изучения таких процессов планируется провести на орбитальной станции «Скайлэб».
Космическая программа «Скайлэб» предусматривает возможность провести систематическое изучение проблем жизни и деятельности человека в условиях продолжительного космического полета. Подготовлены многочисленные эксперименты для исследования физических и умственных функций космонавтов, влияния условий окружающей среды внутри и за пределами космического летательного аппарата, пригодности помещений орбитального блока станции, границ раздела функций между космонавтами и системами станции. Некоторые из планируемых экспериментов носят медико-биологический характер. Их результаты помогут нам понять процесс адаптации человека к необычным условиям космической лаборатории; они помогут также понять, как должны быть оборудованы зонды и космические станции будущего для того, чтобы обеспечить удобное и плодотворное существование космонавтов. В то же время эксперименты, предусмотренные этой программой, научат нас строить и оборудовать космические корабли будущего таким образом, чтобы они располагали оптимальными техническими условиями для проведения научных исследований, наблюдений Земли, технологических процессов в условиях невесомости и оказались естественной средой для космонавтов.
Эксперименты, запланированные на станции «Скайлэб», описаны ниже по четырем группам в соответствии с их целями: научные исследования, наблюдения Земли, исследования проблемы жизнедеятельности и исследования космической техники. Далее изложены разделы, касающиеся проектов учащихся и оценки данных, собранных в результате полета. Номера всех перечисленных экспериментов соответствуют обозначениям общей программы экспериментов, проводимых на станции «Скайлэб».
124
1. ИССЛЕДОВАНИЕ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА
Станция наблюдения «Скайлэб» вызвала естественный интерес астрономов, физиков и биологов, так как на ней планируется ряд важных наблюдений в этих трех областях науки и ожидается, что полученные результаты существенно обогатят наши знания и заложат основу для проведения дальнейших исследований. Наиболее значительной научной установкой на станции «Скайлэб» является комплект астрономических приборов ATM, который позволит проводить изучение Солнца. Планируется проведение наблюдений некоторых звездных объектов и явлений вблизи Земли, которые трудно или невозможно наблюдать с поверхности Земли.
А. Изучение Солнца
Общее время пребывания человека на станции «Скайлэб»—140 дней, а общая продолжительность эксперимента охватывает период, равный восьми месяцам. Такая продолжительность существования станции дает возможность длительно наблюдать Солнце и многие явления на его поверхности в диапазоне длин волн, недоступном при наблюдениях с Земли. На рис. 108 показана часть Солнца, наблюдаемая с Земли, в красной линии водородного спектра. При-
Ряс. 108. Фотография части Солнца, полученная я красном свете спектральной линии о водорода («253 А)
125
боры станции «Скайлэб» позволят увидеть эти активные области также в ультрафиолетовом я рентгеновском диапазонах. На орбите условия видимости всегда безупречны; качество изображения зависит только от разрешающей способности оптической системы, точности наводки аппаратуры и потенциальных возможностей датчика.
100
so
во
70
2*80
I
rot-
to3
10г
10*
10s
10
10s
10*
10s
0.1
£ 40 $ эо
а
ю7
10*
10 
О -1
ю’л
1 Ю	107	103
S054	3082 3082 5052
стт?-..1.'.'.1.!
ю7.
8055
5055
51 ______
Г —
......................................., W..................................................
8020
Н-алыра
Длины Волн приборов комплекта __ ATM

1

I

Длина волны
Рис, >в»> прохождение черед атмосферу рамичних диапазонов волнового спектра и эксперименты, эапланироаднные на стаииге «Сзд&Мвт;
I—рентгеновское излучение; И—УФ-лучи; lit—видимый cser, 1У—«•вфмчрдско® ч?яу-пение; V—микроволновое излучение
Восемь различных телескопов в комплекте йч'Трожхмдче.ских. приборов ATM позволят проводить подробные наблюдеЕяя за Солнцем в диапазонах различных длин воля. На pj*c. 1Л9 показан спектральный диапазон приборов станции зСкаЭдоб», з такжепра-. ницаемость атмосферы Земли для различных длин волн. Исдоль-. зование комплекта астрономических приборов. ДГМ позволит охватить широкий круг проблем физики Ссляца (рис. НО) и ре; зультате координированных наблюдений с пожндьр тягрх приборов как коронограф, который будет фотографировать корону в пределах примерно шести солнечных радиусов; спектрограф с диапазоном от 97 до 394 нм, спектромстр-спектрогелиометр с диапазоном от 30 до 140 нм, спектрогелиометр с диапазоном от 15 до 62,5 нм, два рентгеновских телескопа с диапазоном от 0,2 до 6 нм и два телескопа, которые обеспечат фотографирование диска Солнца (рис.
126
Ill) в полосе Н-альфа (0,6563 мкм). Все эти приборы жестко укреплены на перекладине внутри контейнера ATM (см. гл. 4). Шарнирное кольцо тангажа — рысканья обеспечивает поворот контейнера на угол ±2° относительно станции «Скайлэб». Эти движения
Рис. НО. Исследования Солнца с борта стаиции <Ска*л»б>:
а—наблюдения Солнца в линии Н-альфа; б—изучение солиечиоЯ короны с помощью коронографа: с— фотографирование солнечного диска в линии Н-альфа; а—исследования с помощью рентгеновского телескопа; д—исследования с помощью
УФ-спектрографа
позволят проводить точную ориентацию телескопов по отношению к любой точке на Солнце, так как солнечный диск имеет угловой размер 0,5°, когда он рассматривается с каких-либо точек на Земле или вблизи Земли.
Пульт управления в причальной конструкции, находящийся рядом с ATM, позволит производить ручные операции и визуальный контроль всех экспериментов на ATM через селекторные пере-
127
ключатели, телевизионные мониторы и разнообразные индикаторы состояния эксперимента.
Роль ученого-космонавта на борту станции «Скайлэб» будет заключаться в следующем: распознавать и указывать возможные объекты, которые могли бы дать особенно много научной информации; оценивать и сообщать на Землю данные о работе приборов
Fnc. 111. Фотографик малой части солнечного диска, полученные  различных диака зонах волн. Гранулированная структура верхних снимков получена в обычном свете; нижние снимки, полученные в монохроматическом (красном) свете, показывают области сильного излучения (светлая часть) и поглощения (темная часть) водородных облаков
и, возможно, видоизменять эту работу; перезаряжать и возвращать на борт фотопленку при выходах в открытый космос.
Программа наблюдений, которые будут проводиться исследователями в течение всего периода существования станции «Скайлэб», не выделяет каких-либо отдельных экспериментов, а охватывает широкий круг проблем физики Солнца. В эту программу наблюдений включено изучение следующих вопросов (рис. 112):
строение хромосферы и супергрануляция;
активные участки, их морфология и развитие;
вспышки на Солнце;
протуберанцы и струи;
128
изучения участков с пониженной активностью на поверхности солнечного диска;
наблюдения медленно изменяющихся явлений в течение дней и недель.
Изучения Солнца на станции «Скайлэб» будут дополняться координированной программой, включающей многочисленные на-
Рис 112. Области активности на Солнце с гигантскими вспышками сверхгорячей плазмы, полученные 26 июля 1672 г. в линии Н-альфа
земные наблюдения, запуски зондирующих ракет и наблюдения с других летательных аппаратов.
Во время полета станции «Скайлэб» в целях контроля будут запущены несколько зондирующих ракет с приборами, используемыми в экспериментах S082 и SO55 (ультрафиолетовые спектрографы). Приборы, установленные на зондирующих ракетах, соберут информацию об участках спокойного Солнца почти одновременно с соответствующими приборами на орбитальной станции «Скайлэб». Так как приборы, запускаемые с помощью ракет-зондов, можно проверить непосредственно до и после полета, данные, полученные с их помощью, будут являться контрольными для данных, полученных почти в то же самое время с помощью прибо
5	3069
129
ров на станции «Скайлэб». Полученные в результате калибровоч-ные данные будут затем использоваться в анализе всей информации, собранной во время полета орбитальной станции «Скайлэб». Два проверочных запуска планируются на каждый из этих экспе. риментов, один — во время работы первого экипажа и один — вс время работы второго экипажа космонавтов на станции «Скайлэб»
Рис. 113. Основные внутренние и внешние эоны Солнца (а) и зоны поглощения я пропуска* ния земной атмосферой солнечной радиации (б):
1—центр солнечного ядра с температурой 16000000° С; II—радиационная зона; 1TI—конвекционная зона; IV—корона с температурой 500000— 3000000* С: V—хромосфера с температурой 4000—500000* С; VI—фотосфера с температурой 4000—5700* С; VII—три пояса ионосферы Земли (80—1000 км); VIII—радиоволны; IX—инфракрасные лучи; X—видимый свет; XI—длинноволновая часть УФ-лучей; XII—коротковолновые УФ лучи; XIII—рентгеновское излучение; XIV— космические лучи
Если полет первой ракеты окажется неудачным, контрольный полет будет запланирован на время работы третьего экипажа.
Ожидают, что осуществление программы «Скайлэб» по изучению Солнца существенно увеличит наши знания о Солнце, вследствие возможности наблюдений в коротковолновой области спектрз и использования оптических приборов с высокой разрешающей способностью и большой чувствительностью. Тот факт, что те же самые явления на Солнце будут наблюдаться одновременно с помощью нескольких различных приборов на орбитальной станции «Скайлэб» и с Земли, в значительной мере будет способствовать увеличению наших научных знаний и улучшению нашего понимания этих явлений.
Наблюдения за Солнцем с Земли позволили обнаружить три различных внешних слоя на Солнце (рис. ИЗ). Это очень яркая и почти непрозрачная фотосфера (с температурой около 5700° С) с гранулами и пятнами; более разреженная хромосфера (с темпе
130
ратурой около 4000° С) с супергранулами, случайными, сильными взрывами в форме солнечных вспышек и другими нестационарными явлениями (такими, как вертикальные плазменные струи) и, наконец, очень разреженная корона, которая простирается от хромосферы (около 14000 км над фотосферой) на расстояние, превышающее расстояние до орбиты Земли. Протуберанцы, состоящие из огромных облаков плазмы, простираются от хромосферы до самой короны. Внутренняя корона имеет температуру до нескольких миллионов градусов Цельсия. Непрерывный спектр, излучаемый фотосферой, при прохождении через хромосферу обнаруживает в спектре поглощения черные линии Фраунгофера.
В области физики Солнца с помощью наблюдений на станции «Скайлэб» предстоит решить такие вопросы, как перенос энергии от фотосферы через хромосферу в корону; происхождение, развитие и механизм генерирования энергии солнечных вспышек; процессы, которые вызывают солнечный ветер. Лучшее знание этих процессов, происходящих на Солнце, будет способствовать лучшему пониманию влияния Солнца на окружающую Землю среду, в частности, на погоду и климат. Это также расширит наши знания в области физики плазмы, сравнительно молодой области науки, которая, возможно, будет играть основную роль в будущей науке и технике.
Один из приборов для изучения Солнца на станции «Скайлэб» (эксперимент S020) расположен в лабораторном отсеке; все другие укреплены на центральной балке контейнера, вмещающего комплект астрономических приборов ATM. Ниже дано описание соответствующих экспериментов:
Эксперимент S020.
Регистрация излучения Солнца в УФ и рентгеновских областях спектра (рис. 114).
Руководитель эксперимента д-р Ричард Тоуси.
Цель эксперимента.
Регистрация на фотопленке излучения Солнца в УФ и рентгеновских областях спектра в дркцазонс от 1 до 20 нм (от 10 до 200 А) с умеренной угловой £>чв$инающей способностью. Радиация в этом диапазоне спектра |ИЗЛ^чается ионизированными атомами в солнечной хромосфере и короне. Она свидетельствует о высокотемпературных атомных и плазменных процессах, которые чрезвычайно трудно воспроизвести на Земле.
Приборы.
Солнечный луч будет входить в узкую щель под небольшим углом падения относительно решетки. В условиях «скользящего» падения решетка отражает достаточное количество энергии даже в диапазоне длин волн от 1 до 10 нм (область мягкого рентгеновского излучения) для регистрации на фотопленку при продолжительной экспозиции. Тонкие металлические пленки перед щелью будут препятствовать проникновению нежелательного ультрафиолетового и видимого света.
5*
131
Рис. 114. Эксперимент S020. Фотографирование Солнца с помощью спектрографа для мягких рентгеновских и коротких УФ-лучеА (вверху—заряжение пленки): /—шлюз для выноса приборов в открытый космос
132
Прибор устанавливается в «солнечном» шлюзе лабораторного отсека по направлению к Солнцу. Вспомогательный телескоп поможет члену экипажа совместить изображение солнечного диска со щелью спектрографа. Экспозиции будут продолжаться до одного часа.
Эксперимент S052.
Исследования с помощью коронографа (рис. 115, 116).
Руководитель эксперимента д-р Г. Маккуин.
Рис. 115. Эксперимент S052. Коронограф для наблюдения короны вокруг Солнца: /—оптическая скамья; 2—съемочная камера; 3—телевизионная камера; ♦—труба; 5—устройство со световой заслонкой
Цель эксперимента.
Получение изображения солнечной короны с высоким разрешением и чувствительностью на расстоянии 1,5—6 солнечных радиусов (от 300 000 км до почти трех миллионов км над поверхностью Солнца). Определение яркости, формы, размера, состава и движения солнечной короны. Сопоставление наблюдений с явлениями, происходящими на поверхности Солнца, и с эффектами солнечного ветра.
Коронографы снабжены устройством для экранирования диска Солнца с целью получения изображения значительно менее яркой короны, которая простирается на большое расстояние от Солнца. Прибор включает четыре коаксиальных экранирующих диска и фотодетекторы системы наведения. Съемка осуществляется на 35-миллиметровую пленку в неполяризованном свете, либо в одной из трех возможных ориентаций плоскополяризованного света. Кроме того, прибор может работать в «видиорежиме», что позволит космонавтам наблюдать изображение или проводить телевизионную передачу на Землю.
Работа прибора возможна в четырех режимах. В каждом режиме шторка камеры дает возможность иметь три экспозиции продолжительностью 0,5; 1,5 и 4,5 с. В первом режиме эта тройная экспозиция осуществляется в каждом из четырех различных положений поляризационного фильтра. Во втором режиме та же последова
133
тельность из 12 экспозиций повторяется непрерывно в течение 16 мии. В третьем режиме тройные экспозиции повторяют в быстрой последовательности в течение 16 мин, причем поляризационный фильтр находится в «прозрачном» положении. Четвертый режим будет такой же, 'как третий, за исключением того, что шторка будет открываться только через каждые 32 с, этот режим работы будет продолжаться, пока не произойдет остановка ручным способом.
Рис. 116. Эксперимент S052. Коронограф:
/—главный блок электронного оборудования 2—электромотор; 3—съемочная камера; 4—панели нагревателя; 5—телевизионная камера; 6—зеркальный тепловой фильтр; 7—фотодетекторы системы наведения прибора; 8—устройство со световой заслонкой
Эксперимент S054.
Исследования с помощью рентгеновского спектрографа (рис. 117, 118).
Руководитель эксперимента д-р Риккардо Джиаккони.
Цель эксперимента.
Получение изображений Солнца в рентгеновских лучах в диапазоне от 0,2 до 6нм (от 2 до 60А). Регистрация рентгеновского излучения в солнечных вспышках с пространственным разрешением ~2". Использование селективных фильтров и прозрачной дифракционной решетки для получения спектральной информации. Прослеживание эволюции активных районов и сопоставление рентгеновского излучения с явлениями на Солнце, наблюдаемыми в ультрафиолетовом излучении и при визуальных наблюдениях.
Солнечное рентгеновское излучение вызвано вспышками на Солнце, а также областями высокой активности, такими как протуберанцы и корона. Значительная часть рентгеновского излучения, по-видимому, объясняется двумя процессами, происходящими на Солнце: нагреванием плазмы и внезапными ускорениями и торможениями электронов.
134
Рис. 117. Эксперимент S054. Рентгеновский спектрограф
Рис. 118. Эксперимент S0M. Рентгеновский спектрограф:
1—фотоумножитель; 2—система терморегулирования; Л—съемочная камера и Фильтр; /—фотодетектор; 5—привод решетки
135
Рис. 119. Цилиндрическое зеркало рентге* невского телескопа
Источники рентгеновского излучения могут регистрироваться с помощью зеркальной оптики, использующей углы падения менее 0,5 град. В эксперименте используются два цилиндрических коаксиальных зеркала (рис. 119) с диаметрами 31 и 23 см, с общей площадью фокусирующей поверхности (два концентрических коль ца), равной 42 см®, и с фокусным расстоянием 213 см. Прозрачная дифракционная решетка устанавливается позади цилиндрических зеркал, она обеспечивает получение спектра по обе стороны изо Сражения источника (рис. 120). Специальный механизм позво лит осуществить внесение селективных фильтров на пути рентгеновских лучей, обеспечивая, та ким образом, широкополосную спектральную фильтрацию. Рентгеновский спектр будет регистрироваться на 70-миллиметровой пленке. Коаксиальное рентгеновское зеркало диаметром 7,6 см обеспечит получение изображения Солнца в рентгеновском спектре на сцинтилляционном кристалле, интенсивность свечения которого регистрируется фотокатодом диссекторной трубки. На выходе этой трубки будет использовано также устройство для визуального воспроизведения изображения на пульте управления комплектом ATM.
Фотоумножитель, ориентированный на Солнце, будет измерять величину общего рентгеновского излучения Солнца. В случае превышения уровня рентгеновского излучения будет дан сигнал тревоги для космонавтов. Сигнал от этого датчика служит также для определения экспозиции фотокамеры спектрографа Эксперимент S055.
Исследования с помощью спектрогелиометра (рис. 121, 122). Руководитель эксперимента д-р Лео Гольдберг.
Цель эксперимента.
Получение фотометрических данных шести линий спектра (O1V, MgX, CIII, OVI, HI, СП) и спектра Лаймана в диапазоне длин волн от 30 до 140 нм (300—1400 А) с охватом элементов поверхности Солнца размерами 5X5 угловых секунд. Кроме того, предусмотрено получение спектральной развертки в диапазоне 30—140 нм путем наклона дифракционной решетки. Растровое сканирование областей 5X5 угловых минут будет достигаться путем поворота основного зеркала вокруг двух осей.
136
МЛ1
ДугоЬые минцты
Ряс. 120. Схема получения спектров индивидуальных рентгеновских источников в телескопе:
I—параллельный поток от далекого источника рентгеновских лучей: 1—телескоп для мягких рентгеновских лучей; 3—плоскость изображения. 4—решетка: I; И; ///—спектры первого, нулевого н третьего порядков
Рис. 121. Эксперимент S05S. Спсктрогслнометр для исследования УФ лучей
137
Рис. 122. Эксперимент $055. Спектрогелиометр:
/—теплоизоляция; 2—ось ярацения дифракционной решетки; 2—дифракционная решетка; 4— заслонка входного люка; о—футляр; в—панели нагревателя; Т— крышки люков; £—контроллеры; S—главное зеркало; 10—мониторы; II—фильтр; it—регуляторы; 13— задняя опора; 14— теплозащитное зеркало; 15— корпус при бора; 15— источники питания высокого напряжения; /7—передняя опора; 15—детекторы; IS—спектрометр
Рис. 123. Эксперимент SM*, Рентгеновский телескоп
138
Радиация в этой части спектра объясняется влиянием областей горячей хромосферы и короны. Изучение относительной интенсивности линий спектра позволит получить информацию о составе рлазмы, температуре и процессах передачи энергии в условиях спокойного и активного Солнца.
Неосевое параболическое основное зеркало будет создавать изображение Солнца на входной щели спектрометра размером
Рис. 124. Эксперимент S056. Схема конструкционных деталей
/—солнечный экран; 2—первая диафрагма; 3—корпус телескопа; 4—призма; 5—вторая диафрагма; 6—корпус съемочной камеры; 7—пластина в фокальной плоскости; 8—направляющая фотокамеры; 9—фотокамера; 10—пленка; //—затвор; 12—фильтры; 13—подставка; 14—основание для установки телескопа; 15—теплоизоляционные шайбы; 16—система зеркал
56X56 мкм, что соответствует области на Солнце в 5x5 угловых секунд. Дифракция с помощью позолоченной вогнутой решетки с 1800 штрихами на 1 мм будет давать спектр на круг Роуланда, где семь детекторов-фотоумножителей, находящихся в фиксированных положениях, будут одновременно регистрировать интенсивность шести указанных выше спектральных линий и спектра Лаймана. Движение основного зеркала по двум осям дает желаемую картину растрового сканирования (полихроматорная мода). В случае поворота решетки (основное зеркало будет оставаться фиксированным) осуществляется сканирование всего действующего спектра на один или более детекторов-фотоумножителей. Сигналы от детекторов будут передаваться на Землю с помощью телеметрической системы.
Эксперимент S056.
Исследования с помощью рентгеновского телескопа (рис. 123, 124).
139
Руководитель эксперимента Джеймс Миллиган.
Цель эксперимента.
Фотографирование солнечного диска в рентгеновском спектре (0,6—3,3 нм или 6—33 А) с высоким пространственным и временным и с умеренным спектральным разрешениями. Попытка получить изображение в периоды спокойного и активного Солнца. До. зиметрический контроль излучения с помощью пропорциональных счетчиков в диапазонах 0,2—0,8 нм (2—8 А) и 0,8—2,0>Гй (8— 20А). Сопоставление изображений в рентгеновском амучении с измерениями ультрафиолетовых, видимых и микроволновых излучений Солнца.
Наблюдение рентгеновского излучения Солнца дает информацию о высокотемпературных областях и о взаимодействии между горячей плазмой и магнитными полями. Могут быть изучены детали механизма переноса массы и энергии, а также детали образования солнечных вспышек и протуберанцев.
Цилиндрическое рентгеновское зеркало с параболическо-гиперболической поверхностью и «скользящим» углом падения, выполненное из кварца, дает изображение Солнца на фотопленке. Широкое спектральное разрешение будет достигаться с помощью пяти фильтров (из бериллия, титана и алюминия), которые выбираются по усмотрению космонавтов.
Два пропорциональных счетчика с механическими коллиматорами для улучшения отношения сигнал — шум будут непрерывно регистрировать общую интенсивность излучения от Солнца в двух диапазонах длин волн. Их импульсы будут селектироваться амплитудным анализатором и записываться на магнитную пленку
Эксперимент S082A.
Исследования с помощью бесщелевого УФ-спектографа (рис. 125, 126).
Руководитель эксперимента д-р Ричард Тоуси.
Цель эксперимента.
Регистрация монохроматических изображений Солнца в линиях спектра испускания в диапазоне 15—62,5 нм (150—625А). Получение информации о составе, температуре, передаче и преобразовании энергии, о плазменных процессах, происходящих в хромосфере и ближней короне. Сопоставление этой информации с результатами, полученными при одновременных наблюдениях в диапазоне других длин волн. Среди наиболее интенсивных линий в этой УФ-области — линии гелия, кислорода, неона, магния и железа.
Изображение Солнца и образование спектра реализуются с помощью одного вогнутого позолоченного зеркала с фокальной длиной 2 м и с 3600 линиями на мм.
140
Рис. 125. (Эксперимент S0B2A). Гелиевый спектрограф для исследования мощного ультрафиолетового излучения:
/—фотокамера; 2—панели системы терморегулирования; 3—блок электронного оборудования
Рис. 126. Эксперимент S062A. Схема конструкционных деталей:
/—вогнутая решетка; 2—блок электронного оборудования системы терморегулирования;
5—блок электронного оборудования; 4— блок управления системы терморегулирования; 5—панели системы терморегулирования; б—зеркало, отражающее длинноволновое излучение; 7—зеркало, отражающее коротковолновое излучение; 8—заслонка; 9— фотопленка; /9—фотокамера. П—ход луча; /7—входная апертура:	13— юстировочное
зеркало
141
На фотопленке будут получены монохроматические перекрыв^, ющие изображения Солнца диаметром 18,6 мм. Два диапазона спектра 15—35,5 нм и 32,1—62,5 нм (150—335 А и 321—625 А) бу. дут фотографироваться отдельно при двух различных угловых положениях решетки. Неиспользованная часть солнечного спектра будет отражаться в космос, чтобы избежать ненужного нагрева прибора. Тонкий алюминиевый фильтр перед пленкой будет предотвращать проникновение‘рассеянного света.
; Рис. 127. Эксперимент 8082 В. Спектрограф для ультрафиолетовых излучений
Используются четыре камеры, в каждую из которых закладывается кассета с пленкой, рассчитанной на 200 экспозиций. Члены экипажа будут заменять ‘пленки в камерах при выходах в открытый космос.
Эксперимент S082B.
Исследования с помощью щелевого УФ-спектрографа (рис. 127, 128).
Руководитель эксперимента д-р Ричард Тоуси.
Цель эксперимента.
Получение УФ-спектров (97—394 нм или 970—3940 А) небольших участков поверхности Солнца с высоким пространственным ч спектральным разрешением. Фотографирование спектров в различных местах на диске и вне его, а также фотографирование лимба. Попытка получить спектры областей вспышек и других активных областей на Солнце.
В результате проведения этих наблюдений будет получена информация об изменении режима передачи солнечной энергии от конвекции до плазмо-динамических ударных волн. Будут подробно изучены также структура, плотность и температура хромосферы и ближней короны.
Вместе с УФ-спектрографом будет использован УФ-телескоп-монитор, обеспечивающий видеоизображение полного солнечного'
142
диска в широкой полосе спектра (17—55нм или 170—550А), для грубого наведения и в качестве эталона.
Параболическое зеркало будет давать изображение Солнца в плоскости щели спектрографа; изображение одновременно будет' проектироваться на ТВ-монитор, что позволит 'космонавтам вести грубую наводку, а также проводить выбор и идентификацию наблюдаемых образований на Солнце.
Рнс. 128. Эксперимент S082B. Схема конструкционных деталей:
1—блок управления камерой; 2—зеркало телескопа-монитора; 3—фильтры; 4— инднка* тор системы наведения; 5—главная решетка; 5—панели системы терморегулирования; 7—главное зеркало: 5—объектив; 9—блок электронного оборудования; 10—щель; 11— ход лучей; 12—входная апертура; /3—фотокамера; 14—фотопленка; 15—заслонка; 16— видикон
Для устранения рассеянного света прибор с двойной дисперсией будет вырабатывать световой поток, содержащий только желаемые длины волн. Основная решетка и вогнутое зеркало с 600' штрихами на 1 мм обеспечат спектр на фотопленке с разрешением 0,004 нм (0,04А) в диапазоне 97—197 нм (970—1970 А) и разрешением 0,008 нм (0,08А) в диапазоне 194—394 нм (4940— 3940 А). Щель 'будет пропускать свет от области на Солнце размером 2X60 угловых секунд.
Члены экипажа смогут выбрать несколько режимов работы: режим, который позволит космонавту направить прибор на специфическую область на солнечном диске, режим сканирования по лимбу, который позволит получить последовательность экспозиций
143
путем постепенного углового движения основного зеркала, и режим исследования вспышки, во время которого прибор произведет ряд запрограммированных экспозиций областей солнечных вспышек или других областей солнечной активности по команде члена экипажа. Направление прибора на желаемую область будет достигаться путем передвижения контейнера ATM с помощью ручки управления на пульте управления комплектом ATM. Если исполь-
Рнс. 129. Телескоп для фотографирования в линии Н-альфа
зовать солнечный лимб как эталон, подвижный крест окуляра в одном из телескопов Н-альфа будет отрегулирован так, что его положение совпадет с лимбом в то время, когда лимб попадает на щель спектрометра, что будет зафиксировано с помощью телевизионной системы. После регулировки крест окуляра в телескопе Н-альфа всегда будет отмечать точку на изображении солнечного диска, которая попадает на середину щели спектрографа.
Телескопы для наблюдения в полосе Н-альфа (рис. 129, 130).
Цель эксперимента.
Два телескопа, дающие изображение Солнца в красном свете полосы Н-альфа, служат средством визуального наблюдения. С их помощью будут также регистрировать условия на Солнце в периоды наблюдении с использованием ATM. Каждый телескоп имеет механически подвижный крест окуляра. Крест окуляра первого телескопа расположен на одной линии с видоискателем прибора, используемого в эксперименте S055, а коест окуляра второго телескопа — с видоискателем прибора, используемого в эксперименте S082B.
144
Выравнивание осуществляется членами экипажа, при этом в качестве системы отсчета используется солнечный лимб в двух направлениях под прямым углом.
Изображение солнечного диска в полосе Н-альфа поможет членам экипажа определить области солнечной активности и распознать ранние стадии образования вспышек. Наводка телескопа и их окуляров на такие объекты будет автоматически настраивать па те же объекты другие оптически согласованные приборы.
Рис. 130. Схема телескопа:
1—подставка комплекта ATM; 2—теплозащитное окно; 3—труба; 4—дополнительное зеркало; 5—свстоотражательиые перегородки; б—главное зеркало; 7—видикон; 8—разделитель луча; 9—объектив; /0—фокальная плоскость фотокамеры; //—фотокамера; 12—объектив с фиксированным фокусным расстоянием; 13—юстировочная стойка; //—теплоизоляционные распорки; .15—интерферометр Фабри—Перо; 16—корректирующая линза; 17—стержни из инвара-
Первый телескоп для наблюдения за Солнцем в полосе Н-альфа обеспечит одновременное получение фото- и телеизображения. Его разрешающая способность 1 угловая секунда в поле зрения 4,5 угловых минут. Второй телескоп будет действовать только в режиме ТВ с разрешающей способностью 3 угловые секунды. Каждый телескоп способен давать увеличенное изображение, поле зрения варьируется от 4,5 до 15,8 угловых минут для первого телескопа и от 7,0 до 35 угловых минут для второго телескопа. Выбор необходимой полосы спектра (656, 28 нм или 6562,8А) осуществляется с помощью интерферометра Фабри—Перо. Полоса пропускания для обоих телескопов 0,07 нм (0,7А). Поляризующие элементы на оптическом пути Позволят изучить явления поляризации с помощью обоих телескопов.
6	3069
145
Б. Звездная астрономия
Хотя вся программа в области звездной астрономии на станнин «Скайлар»-является довольно умеренной, эксперименты, предусмот-репныепрограммой, будут преследовать очень интересные цели. ДйД.й£г>Ьеримента предусматривают изучение низко-дисперсны* УФ-спёктров звездных полей, туманностей дагзсзвездной пыли () галактик. Каждая фотография будет содер^^спектральные изображения многочисленных объектов, позволйй^|ф проводить статистическую оценку звездных ассоциаций. Эксперимент, предусматривающий регистрацию рентгеновского излучения, позволит полу, чить информацию о количестве и местонахождении источников излу. чения в различных частях неба.
Такие эксперименты дадут новую важную информацию, которая приведет к астрономическим нцб/иодениям с помощью более мощншдя сложных телескопов во вр^й^удущих космических по. летов«^Ы;
Эк с й'е р и м е н т SO 19.
Регистрация УФ-излучения звезд (рис. 131).
Руководитель эксперимента д-р Карл Дж. Хеницс.
Цель эксперимента.
Изучение ультрафиолетового излучения звезд с помощью отражающего телескопа и объектива с призмой перед 35-мпллнметро-вой камерой. Оценка большого числа спектров для определения спектрального класса, температуры и состава звезд. Получение спектров туманностей, межзвездной пыли и звездных газовых оболочек.
Телескоп, установленный в ориентированном «от Солнца» шлюзе орбитального блока, будет направляться па различные участки неба с помощью подвижного плоского зеркала. Фотографирование будет производиться только в случае, когда станция «Скайлэб» находится на теневой стороне своей орбиты Поле зрения системы настолько велико, что ряд спектров звезд фотографируется при каждой экспозиции. Пленки будут проявляться и анализироваться на Земле.
Телескоп имеет 15-сантиметровое зеркало и поле зрения 4°Х5а. Несколько различных призм могут вставляться перед телескопом в зависимости от желаемого спектрального разрешения и чувствител! пости.
Прибор чувствителен >*щектре с диапазоном 300 140 им (3000—1400А); ра.зрешЗкяйЗУ способность до 20 угловых секуп.1.
Э	р И jUUl Т S1 50: ' *
_	галактических источников рентгеновского излу-
Цель акшерамента.
Исад.&!Ю»анйе отобранных участков неба с целью обнаружения истс^йЙЙЙ^ентгеновского излучения с энергией 0,2 кэВ (6 нм или
Рис. 131. Эксперимент S0I9. Камера дли регистрации УФ-излучения звезд:
г—прибор, выставленный в шлюз; б—система зеркал шлюза; в—скеиа прибора; /—кассета с плспкой; 2—телескоп-спектрограф; 3—ручка управления зеркалом; •/—устройство, обеспечивающее вращение зеркала; 5—зеркало; б—устройство, обеспечивающее наклон зеркала; 7—стенка шлюза
147
О	о
60А) — 10 кэВ (0,12 нм или 1,8А) и определение местонахождения этих источников с точностью до 20 угловых минут.
Этот эксперимент обогатит нас знаниями о существовании и изменчивости источников рентгеновского излучения, о механизмах образования и поглощения рентгеновского излучения в пространстве. Прибор содержит девять наполненных газом пропорциональных счетчиков, окруженных 13 дополнительными пропорциональными
Рис. 132. Эксперимент S150. Детектор для регистрации галактических источников рентгеновского излучения:
1- корпус; 2—привод; 3—датчики для наведения на звезды; 4—комплект пропорциональных датчиков (расположены под коллиматором); 5—коллиматор
счетчиками, действующими как активный экран антисовпадеиин. Механические коллиматоры, расположенные над счетчиками и допускающие излучение только в пределах узких углов, будут определять направление, откуда появляется излучение. Так как станция меняет свою ориентацию, прибор регистрирует излучения из различных областей небесной сферы. Звездные датчики обеспечат получение информации о направлениях излучения, которая регистрируется на пленке вместе со сведениями об излучении и передастся для анализа па Землю.
Эксперимент S183.
Получение панорамы небесной сферы в УФ-лучах (рис. 133).
Руководитель эксперимента д-р Дж. Курте.
Цель эксперимента.
Получение изображений в УФ-лучах и получение информации о некоторых звездах, звездных полях и галактиках. Этот эксперимент
148
пополнит наши знания информацией, которую невозможно получить с Земли. Снимки звездных полей, полученных в двух диапазо
нах длин волн (150—210 нм и 270—330 нм или 1500—2100А и
О
2700—3300A), покажут распределение небесных объектов с интенсивным УФ-излучением. Цветовые показатели этих объектов будут рас-
считаны по фотографиям, а межзвездное «красное смещение» будет определено по цветовым показателям примерно для 1000 звезд. Будут также определены цветовые индексы для скоплений звезд в облаках Млечного Пути и ядер некоторых галактик. Таким образом, можно будет получить статистическую оценку больших звездных популяций.
Телескоп для получения панорамы небесной сферы в УФ-лучах монтируется в ориентируемом «от Солнца» шлюзе так же, как в эксперименте S019. Сканирование неба достигается с помощью шарнирного зеркала, используемого также в эксперименте S019.
Спектральная фотометрия звездных полей требует соединения широкоугольной системы изображения со спектро-производящим элементом. Телескоп для получения пано-
рамы небесной сферы в УФ-лучах рис. 133. эксперимент si83. телескоп использует отражающие зеркала И для получения^ фотографий звезд в плоскую решетку. Чтобы сделать систему нечувствительной к медлен-
ному угловому перемещению в выбранном направлении, в фокальной плоскости телескопа помещается набор небольших линз. Фотопластинка в фокальной плоскости этих небольших линз будет регистрировать детальные изображения входной апертуры телескопа. Только те из небольших линз, которые получат (примут) изображение звезды в фокальной плоскости телескопа, дадут яркое изображение на пластинке.
Как показано на рис. 134 (см. также конструктивную схему телескопа на рис. 133), решетка рассеивает пучок света таким образом, что сферического зеркала будет достигать спектрально разложенный свет.
Два прямоугольных отверстия в диафрагме перед этим зеркалом выделят только два желаемых диапазона длин волн. В результате каждая звезда даст два изображения, по одному для каждого диапазона длины волны.
6*	3069
149
Рис. 134. Эксперимент SI33. Схема оптической системы: /—сферическое теркало; 2—диафрагма; 3—корпус ОБС; 4— эллиптическое эер-kl*'.- 3—ЫКК1Я№ зеркало; S—зеркало, используемое в эксперименте S019; 7— шел» s	$— решетка; 9— эталонный источник; /0—объектив; II—фото-
пластинка; 12— плоская решетка
В. Когмиэдездк физика
Во время полета станции «Скайлэб» будет проведен ряд экспери-ментов с целью изучения некоторых физических явлений в ближнем космосе. Проведение этих экспериментов характеризуется следующими особенностями: довольно продолжительное существование станции на орбите, способность аппарата нести большой вес п присутствие на станции космонавтов.
Частицы космических лучей, для которых атмосфера представ-жег собой почти непреодолимый барьер, многочисленны в открытом космосе. Слои фотоэмульсии на орбитальной станции, подверженные космическому облучению, будут захватывать такие частицы. Их следы на эмульсии можно сделать видимыми путем фото-проявления.
Слабые свечения в межпланетном пространстве, вызываемые рассеиванием солнечного спета распыленными частицами, наблюдались с Земли. Одиако свет от Солнца и других космических объектов, а также свет от источников, находящихся вблизи Земли, рассеивается атмосферой и образует некоторый фон даже ночью, что делает почти невозможным наблюдение слабых свечений. Наблюдения с орбитальной станции позволят избежать этих трудностей.
Большинство метеоритов, входящих в атмосферу Земли, сгорают прежде, чем они достигнут поверхности Земли. Однако в открытом космосе даже небольшие частички метеоритов представляют собой потенциальную угрозу для космических аппаратов, так как они могут вызвать повреждение поверхности и стенок. На станции «Скай-
150
лэб» будет проводиться эксперимент, во время которого будут регистрироваться удары микрометеоритов. Ожидают, что время экспозиции, равное времени полета станции, будет достаточно продолжительным, чтобы сделать статистические оценки количества и массы по крайней мере небольших микрометеоритов, относящихся к категории субмикрограммовых.
Эксперимент S009.
Исследования первичных космических лучей с помощью блока ядерной эмульсии (рис. 135).
Руководитель эксперимента д-р Морис М. Шапиро.
Цель эксперимента.
Регистрировать следы частиц космических лучей в то время, как 5«ж;цы проникают в фотоэмульсионные слои, состоящие из жела-'tfea и бромистого серебра. Изучить относительное количество частиц как функцию их масс.
Частицы космических лучей представляют собой быстродвижу-щиеся ядра химических элементов, образующихся, возможно, во время термоядерных реакций на некоторых звездах. Особый интерес будут представлять следы тяжелых ядер. Такие частицы обычно не проникают в атмосферу Земли, так как они быстро теряют свою энергию при ионизации и при сильных взаимодействиях с другими ядрами.
Два блока эмульсии располагаются как две стороны открытой книги. После прибытия на орбиту один из космонавтов откроет «книгу» и установит ее внутри причальной конструкции так, чтобы она была обращена в открытый космос. Во время прохождения станцией областей с высоким уровнем фонового излучения «книга» будет закрываться. Эмульсионные слои будут экспонироваться в течение примерно 240 ч во время работы первого экипажа и будут возвращены на Землю этим экипажем.
При проявлении следы частиц в эмульсии становятся черными, так как ядерные частицы на своем пути активируют кристаллы бромистого серебра так же, как свет активирует обычную фотоэмульсию. Толщина ядерного следа соответствует скорости ионизации частицы, которая, в свою очередь, является функцией отношения заряда к массе и функцией ее энергии.
Эксперимент S063.
Фотографирование в УФ и видимых лучах свечения атмосферы у земного горизонта (рис. 136).
Руководитель эксперимента д-р Дональд М. Пэкер.
Цель эксперимента.
Фотографирование слоев озона и свечения атмосферы у земного горизонта в УФ и видимых лучах. Фотографирование в отраженном солнечном свете и при нахождении станции в тени Земли.
Эти наблюдения дадут информацию о слоях кислорода, азота и озона в земной атмосфере, а также информацию об их изменении в течение суточного цикла.
в*
151
Фотографирование будет производиться с помощью камер с 35-миллиметровой пленкой из трех положений внутри орбитального блока: из шлюзов, ориентированных «на Солнце» и «от Солнца», и из окна помещения для досуга. Фотографирование в УФ-лучах ц фотографирование в видимом свете будет производиться одновременно; после возвращения на Землю будет проделан подробный анализ полученной информации.
Рис. 135. Эксперимент SOW. Исследование первичных космических луче» с помощью блока идерноА эмульсин:
/—опора; 2—привод: 3—корпус прибора; 4—пульт управления; 5-эмульсия; «—детекторы: 7—корпус причальной конструкции
152
Эксперимент S073.
Наблюдения противосияния, зодиакального света и свечения неба (рис. 137).
Руководитель эксперимента д-р Джерри Л. Вайнберг.
Цель эксперимента.
Измерение яркости и поляризации ночного свечения неба на значительной части небесной сферы в видимом свете. Определение про-
Рис. 136. Эксперимент S063. Камера для фотографирования свечения атмосферы у эемногв горизонта:
о—ориентированный <от Солнца» шлюз для выноса приборов в открытый космос: б—ориентированный «кв Солнце» шлюз для выноса приборов в открытый космос: в—окно в поношении для досуга приготовления и приема пиши; I—синхронизирующий кабель; ?—фотокамера;
3— объектив
тяженности и природы короны космического летательного аппарата в дневное время.
Ночное свечение неба вызывается солнечным светом, отраженным от межпланетной пыли, которая накапливается, главным образом, в плоскости эклиптики (зодиакальный свет). В направлении «от Солнца» эта полоса света расширяется, превращаясь в эллиптическое пятно диаметром в 10 град (противосияние). Наземные наблюдения ночного свечения сильно затрудняются слоем светящегося неба в атмосфере на высоте около 90 км. Любой ореол вокруг космического аппарата уменьшит возможности проведения астро-
153
комических наблюдений в период, когда станция «Скайлэб» освещена солнечным светом.
Эти наблюдения будут проводиться с помощью фотометра, используемого в эксперименте Т027 (см. рис. 185). Фотокамера позволит сделать фотографии звезд для идентификации небесных областей. Наблюдения будут проводиться через шлюзы, ориентированные «на Солнце» п «от Солнца».
Рнс IS7. Эксперимент S073. Камера для фотографирования слабых свечений неба:
I—раздвижной кронштейн; 2—фотометрическая система
Эксперимент S149.
Исследование метеорной эрозии и загрязнения поверхностей (рис. 138).
Руководитель эксперимента д-р Куртис Л. Хеменусй.
Цель эксперимента.
Собрать микрометеороидные частицы на экспонируемых поверхностях и определить их распространенность, функцию распределения по массам, состав, морфологию и эрозионные эффекты.
Четыре полированные металлические стеклянные и пластмассовые ловушки, каждая из которых имеет площадь 0,15x0,15 м2, монтируются на специальном стержне. Эти ловушки будут экспонироваться через один из шлюзов. Наблюдения будут проводиться во время работы каждого из трех экипажей. После экспозиции в течение периода времени от нескольких дней до почти двух месяцев ловушки втягиваются назад и закрываются в специальных защитных контейнерах. Анализ собранных частиц будет проводиться на Земле после возвращения ловушек в отсеке экипажа.
Эксперимент S228.
Регистрация трансурановых элементов в космических лучах.
Руководитель эксперимента д-р П. Фуфорд Прайс.
154
Цель эксперимента.
Регистрация следов «тяжелых» космических лучей от железа (атомный номер г=26) до трансурановых ядер (атомные номера z<92) в слоях пластикового материала (лексан). Определение относительной распространенности ядер с атомными номерами выше 26._ Определение энергетического спектра частиц космических лучей с атомными номерами z=26 до максимальных. Предполагается регистрировать частицы с энергиями от примерно 150 МэВ* до более чем 1500 МэВ на нуклон.
₽ис. 138. Эксперимент SI49. Набор пластин для улаживания мякрометеоритмых частиц
Частицы тяжелых элементов в космических лучах встречаются крайне редко. Однако измерение их распространенности и энергетических спектров даст очень ценную информацию о синтезе тяжелых элементов в звездах. Кроме того, результаты этих измерений будут полезны при проектировании детекторов для частиц ультра-тяжелых элементов в космических лучах, изучение которых планируется на будущее
Следы частиц очень тяжелых элементов в космических лучах были найдены в метеоритах. Наблюдения, проведенные с помощью ракет, запускаемых на большую высоту, также дали некоторые сведения о частицах космических лучей с большими атомными номерами. Атмосфера мешает таким частицам достигать поверхности Земли.
Детекторы частиц тяжелых элементов в космических лучах полностью пассивны. Они состоят из блоков идентичных слоев лексановых пластиковых листов, которые смонтированы внутри тонких
• МэВ — миллион электрон-вольт, мера энергии мерных частиц (1 МэВ» •=>1,602X10-13 Дж).
155
стенок орбитальною блок». После возвращения на Землю лексано-вые листы будут химически протравлены. Ямки травления проявляются в верхней и нижней чести каждого листа, где в пластиковый слой входили и выходили частицы космических лучей. Длина ямки пропорциональна квадрату скорости частицы. Путем наблюдения следа частицы во многих слоях блока можно определить атомный номер и энергию частицы. Два блока лексановых листов имеют массу 30 кг.
Эксперимент S230.
Определение состава частиц магнитосферы.
Руководитель эксперимента космонавт д-р Дон Л. Линд.
Цель эксперимента.
Сбор образцов гелия, неона и аргона на металлическую фольгу, поставленную на пути потоков частиц, встречаемых станцией «Скайлэб» во время ее движения в магнитосфере. В магнитосфере, которая простирается с высоты около 160 км до нескольких радиусов Земли, магнитное поле Земли сильно влияет на траектории заряженных частиц. Источники заряженных частиц, которые будут регистрировать датчики орбитальной станции, включают радиационный пояс Ван Аллена, возможно, солнечный ветер и межзвездный газ, Заряженные частицы, особенно ионы атмосферных газов, могут также достигать орбитальных высот из верхних слоев атмосферы.
Экспонированная фольга будет возвращена на Землю после окончания работы на орбитальной станции второго и третьего экипажей. Внедренные частицы будут освобождены путем нагревания фольги. Анализ частиц будет проведен с помощью масс-спектрометров, Энергии частиц можно вычислить при использовании многослойной фольги г. путем определения глубины проникновения частицы—это осуществляется с помощью специального анализа различных слоев.
Известно, что 'изотопные отношения для инертных газов в земной атмосфере очень отличаются от таких отношений в солнечном ветре и, возможно, в межзааздннсх гааоиыт облаках. Потоки частиц земного, солнечного и межзвездного происхождения можно отличить путем определения избгоннмх отношений в собранных образцах.
Заряженные частицы солнечного ветра успешно захватывались металлической фольгой в нескольких экспериментах на космическом аппарате «Аполлон», проведечнжгиа поверхности Луны, а также во время проведени.%_*ксперммента-* с ракетами-зондами.
На станции «Скайлэб» для сбора частиц будут использованы металлические коллЙфгораа, смонтфэвагщые на гибких пластиковых основаниях. Будут использоваться коллекторы из алюминия, окиси алюминия и платины. Они будут устанавливаться перед запуском в форме двух двойных манжет на ферме комплекта ATM. Каждый из шести коллекторов имеет размер 0,35X0,48 мг.
После возвращения на Землю части полос каждого коллектора будут подвержены нагреванию, и, наконец, расплавлены в услови-156
ях глубокого вакуума. Будет произведен анализ выделяющихся газов с помощью масс-спектрометров.
Этот эксперимент является полностью пассивным за исключением возвращения образцов на борт станции при выходах космонавтов в открытый космос.
2.	ПРОГРАММА ИССЛЕДОВАНИЯ
ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ ЗЕМЛИ
Орбитальная станция сСкайлэб» дает возможность расширить исследования природных ресурсов Земли. Комплект для экспериментов по исследованию ресурсов Земли (EREP) будет использован для осуществления задач программы.
Рнс. 13В. Исследования Земли с борта сгакцин «Скайлэб»:
t—океанография; II—загрязнение воздуха; III—метеорология; IV—загрязнение воды;
V—сельское хозяйство. VI—геология. VII—минеральные ресурсы; VIII—водные ресурсы; IX—лесные массивы
Фотографирование с космического летательного аппарата, находящегося на орбите Земли, в видимых и инфракрасных длинах волн оказалось очень ценным для составления географических и метеорологических карт на значительных участках Земли. Систематическое применение дистанционных датчиков с использованием дополнительных длин волн может помочь при составлении карт земных ресурсов и карт землепользования. Объектами изучения в этом случае являются земли под посевом и лесной и растительный покров, типы почв, водные запасы в виде льда, залежи минералов,
157
температура поверхности моря, размещение областей с высоким содержанием кормов для рыб и т. д. (рис. 139).
В июле 1972 г. в США был запушен спутник ERTS-1 предназначенный для исследования природных ресурсов. Спутник ERTS-1, запущенный на круговую полярную орбиту (с высотой 1000 км), систематически дает изображение территории США и некоторых других стран в нескольких диапазонах, включающих видимые и инфракрасные участки электромагнитного спектра.
Использование комплекта EREP на станции «Скайлэб» является следующим шагом в изучении природных ресурсов. С помощью комплекса EREP будет осуществляться фотографирование в видимом свете и в инфракрасных лучах поверхности Земли и исследования с использованием микроволновой радиометрии. Пленка комплекта EREP и имеющаяся на борту станнин аппаратура позволят собрать большое количество информации. Это докажет эффективность использования аппаратуры для исследования Земли. Планируемые исследования дадут возможность определить типы датчиков, схемы решений, необходимые для идентификации специфических земных ресурсов и характеристик. Будут определены также методы обработки и интерпретации информации, а также эффекты атмосферного рассеяния и ослабления.
Из более чем 300 выдвинутых предложений в программу исследований с помощью комплекта EREP были отобраны 146. Эти исследования подразделены на 170 отдельных задач, направленных на изучение проблем из 32 прикладных областей.
Комплект EREP на станции «Скайлэб» состоит из шести датчиков с соответствующим оборудованием для них. Это оборудование включает электронные приборы для обработки информации каждого датчика, пульт управления, основные и резервные магнитофоны. Фотографирование с помощью комплекта EREP существенно расширит представление о явлениях, связанных с земными ресурсами. Тацо« фотографирование будет осуществляться посредством одновременной экспозиции с использованием шести камер, а также посредством фотометрии, которая обеспечит более точные данные об уровнях интенсивности света в зависимости от ширины полосы на каждой фотографии.
Спектроскопические исследования в инфракрасном свете будут проводиться в длинах волн, нерегистрируемых на фотопленке. Они обеспечат информацию, с помощью которой можно графически изобразить опознаваемые спектральные черты наблюдаемых явлений. Можно получить профили плотности и влажности атмосферы, действуя одновременно в частотах, пропускаемых атмосферой, и в частотах, поглощаемых атмосферой.
Микроволновое радиометрическое оборудование/даст возможность из-за Своей низкой чувствительности к атмосферной влажности получать н любую погоду информацию о влалсясееи и температуре на поверхности и о распространении растительности. Микроволновая радиометрия над океанами дает информацию о ветре и морских условиях.
158
Для работы о датчиками требуются два человека. Пульт управления содержит отдельные включатели, которые активируют и выбирают режим работы для пяти датчиков комплекта EREP. Имеются также главные переключатели мощности и регуляторы для магнитофона. Назначенный член экипажа будет нести ответственность за работу каждого датчика с пульта управления в период его работы Другие функции членов экипажа включают локализацию кад-
•'ис. 140. Программа исследования природных ресурсов Земли (EREP). Покахаиы области Земли, которые попадают в эону действия это* программы:
.'—исследования с помощью топографической камеры (эксперимент S190B): 2—исследования с помощью комплекта кадровых телевизионных камер MPF (эксперимент S190A); 3—исследования с помощью спектрометра (эксперимент S191); 4— исследования с помощью радиометра диапазона L (эксперимент S194): 5—исследования с помощью миогодиапаэонко* сканирующей телевизионной камеры MSS (эксперимент S192); S— исследования с помощью микроволнового зонда RSA (эксперимент SI93)
ровой камеры эксперимента S190A у смотрового окна, изменение комбинаций пленка—фильтр и изменение линзовых насадков по мере необходимости, а также замену и возвращение отснятых кассет с пленками. Один член экипажа будет осуществлять наведение телескопа-видоискателя, что позволит получать изображения объектов в видимых лучах со сканированием при помощи спектрометра, используемого в эксперименте SI91. Камера эксперимента S190B, предназначенная для получения изображений поверхности Земли, будет использована третьим членом экипажа для наблюдения со стороны, противоположной Солнцу, через шлюз в лабораторном отсеке. Замена и возвращение отснятой пленки в этом эксперименте осуществляется также членами экипажа. Другой важ-
159
ной функцией экипажа является обеспечение координирования деятельности наземных станций с работой приборов комплекта EREP. Требуется принятие решений в реальном масштабе времени из-за местных погодных условий и условий облачности. Эта важная функция космонавтов оптимизирует использование комплекта EREP и, следовательно, максимально увеличит полезную информацию для руководителей эксперимента. Охват поверхности Земли приборами комплекта EREP схематично показан на рис. 140. Шесть датчиков, составляющих комплект EREP, можно разделить по функциональным назначениям: фотографирований', ^фракрасные наблюдения и микроволновые исследования. Опк^^'всех датчиков дано ниже.
А. Фотографирование с орбиты
Эксперимент S190A.
Исследования с помощью комплекта кадровых телевизионных камер MPF (рис. 141, 142).
Руководитель проекта К. Демел.
Цель эксперимента.
Многоспектральнос фотографирцйд-пи!'путем отбора различных комбинаций пленка — фильтр ДЦ ДЦфсЖ-го диапазона научных изучений Земли. Можно проводить иаучедие деталей, которые не обнаруживаются при обычном,•'«уСтбг^'зфйровании. Пространственное разрешение составит 30 м, охла*- земной поверхности 161 км. Предполагается наблюдение таких характеря^ттнх, как загрязнение воды, геологические особенности, развитие столичных и городских районов и некоторых других. Шесть камер высокой точности с согласованным угловым разносом и фокальными длинами монтируются совместно. Используются следующие комбинации длина волны — пленка:
Д л и и а в о л н ы	П л с и к а
Нанометры	Микрометры	
500-600	0.5-0.6	Пан черно-белая
600-700	0,6-0,7	Пан черно-белая
700-800	0,7—0,8	Инфракрасная черно-белая
800—900	0.8—0,9	Инфракрасная черно-белая
500—800	0,5—0,8	Инфракрасная цветная
400-700	0,4-0,7	Цветная с высоким разрешением
Эксперимент S190B.
Исследования с помощью топографической камеры, выставляемой в шлюз, ориентированный «от Солнца» (рис. 143).
Руководитель проекта К. Демел.
Цель эксперимента.
Получение снимков высокого разрешения небольших районов в пределах поля зрения датчиков комплекта EREP. Полученные
160
данные помогут при интерпретации информации, собранной с помощью других датчиков (см. рис. 144). Будет представлена возможность осуществить фотографирование с высокой разрешающей способностью Земли с обитаемого космического летательного аппарата. Ожидают, что пространственное разрешение составит 11 м;
Рис. 141. Эксперимент SI90A. Миогодиапазонная камера для фогогра* фирования земной поверхности:
/—комплект кадровых телевизионных камер МРИ (эксперимент SI90A): 2—внутреннее переговорное устройство-, 3— ПК-спектрометр (эксперимент $191)
охват земной поверхности 109 км. Предполагаемая разрешающая способность будет значительно лучше, чем при фотографировании во время прежних управляемых полетов или при фотографировании с помощью камеры эксперимента S190A.
Для этого эксперимента потребуется один член экипажа для того, чтобы распаковать камеру, установить ее в шлюзе, осуществить управление ею и снова запаковать. Необходимо будет зарядить камеру, а после экспонирования возвратить пленку на Землю в отсеке экипажа ОБК «Аполлон».
161
Рис. 142. Эксперимент StSOA. Многодиапазокная камера иа станция <СкаАлэб> (а); вид снаружи <б); вид из окна причальной конструкции (в):
I—окно причальной конструкции: 2—одна из шести камер; 3— пульт управлении
Б. Наблюдения в инфракрасной части спектра
Эксперимент S191.
Исследования с помощью И К спектрометра
Руководитель проекта д-р Т. Л. Барнетт.
(рис. 144, 145).
Цель эксперимента.
Обеспечение данных для оценки природных ресурсов Земли с помощью датчиков в определенных диапазонах видимого и инфракрасного спектров и для качественной оценки эффектов атмосферного рассеяния. Полученная информация позволит ученым в различных областях науки определить полезность использования спектрометра. При использовании фильтров спектрометром можно проводить измерения в рабочем диапазоне 0,4—2,4 мкм и 6,2— 15,5 мкм (400—2400 и 6200—15500 нм). Используемый спектрометр обладает способностью наведения и слежения в диапазонах 0—45° вперед от надира, 0—10° назад от надира и 0—20° — вбок от надира с пространственным разрешением 0,46 км. Космонавт будет пользоваться видоискателем и следящим телескопом с целью увеличения электронного изображения для нахождения интересных областей на Земле, которые будут находиться в его поле зрения менее минуты.
162
Рае. 143. Эксперимент SI90B. Камера дли получения фотографий земной поверхности с высоким разрешением:
/—панель управления; J—контейнер с пленкой
163
Рис. 144. Эксперимент S191. Обзор земной поверхности камерами программы EREP на каждом витке:
/—след траектории: 8—эксперимент S190A (161X161 км2); 3—ограничения на поворот камеры в эксперименте S191: 45® вперед от линии надира, 20®—в сторону, 10®—назад; 4—эксперимент S191 (участок, диаметром 0,46 км)
164
Эксперимент SI92.
Исследования с помощью многодиапазонной сканирующей телевизионной камеры MSS (рис. 146).
Руководитель проекта д-р С. К Корб.
Рис 115. Эксперимент $191. Инфракрасный спектрометр: /—телескоп; 2—пульт управления; 3—камера; 4—переключатели
Цель эксперимента.
Получение и регистрация на пленке сигналов датчиков, представляющих собой изображения выбранных для изучения участков. Датчики будут работать в 13 диапазонах видимой и инфракрасной областей спектра (0,4—12,5 мкм). Исследователи затем могутопре-
Рис. ив. Эксперимент S192 Мпоюдиапазоппая сканирующая телевизионная камера MSS:
I 1к*11г»могателы1ыс детекторы; 2—калибровочное устройство; J—юс гм ролом пос устройство; 4 предварительные усилители и детекторы
Делить полезность полученных данных для идентификации сельскохозяйственных культур, картирования растительности, измерений содержания влаги в почве, обнаружения загрязненных участков в
185
больших водоемах и картирования температуры на поверхности. Расщепитель лучен используется для разложения падающего излучения на компоненты видимых, инфракрасных и тепловых инфракрасных длин волн. Тройная призма спектрометра будет рассеивать падающее излучение в видимой и инфракрасной областях спектра. Поле зрения аппарата составляет примерно 11°; с его помощью будут изучаться полосы поверхности Земли шириной 74 км с разрешением примерно 79 м.
В. Микроволновые исследования
Э к с п е р и мент S193.
Исследования с помощью микроволнового зонда RSA (рис. 147)
Руководитель проекта Д. Э. Эванс.
Цель эксперимента — обеспечить одновременное- измерение отраженных радиолокационных сигналов и испускаемого микроволнового излучения от поверхности Земли и океана; получить альтимет-рические данные, относящиеся к влиянию состояния океана на ре-
Рис. 147. Эксперимент S193. Микро волновой радиометр, радиолокатор и радиовысотомер:
/—ферма комплекта ЛТМ; 2—передний излучатель; 3—пластина с алюминиевым покрытием; -/—задний излучатель; 5—шарнирное устройство;
6—параболическая антенна
зультаты измерения. Полученные сведения обеспечат информацию относительно сезонных изменений снежного покрова и границы замерзания почвы, сезонных изменений растительного покрова, паводков и наводнений, типа и структуры почв, ледового покрова на морях и озерах и состояния поверхности океана. Передатчик радиолокационных сигналов и приемник отраженных сигналов, а также испускаемое микроволновое излучение будут работать на частоте 13,9 ГГц. Величины отраженного сигнала будут измеряться как функции угла падения. Прибор работает в нескольких режимах; максимальная направленность вперед составляет 48°, максимальная направленность вбок — 48Г Охват земной поверхности в надире составляет 11,1 км в диаметре. Импульсный радиолокационный высотомер имеет ту же антенну, что и комплект приборов в микроволновом эксперименте, он будет регистрировать нормальное отражение радиолокационных импульсов. Оценка этих импульсов обеспечит информацию о влиянии состояния океана на характеристики 166
импульсов. Высотомер обладает способностью определять надир, что позволит ему дать более точную ориентацию по вертикали, чем это может обеспечить другая аппаратура орбитальной станции.
Эксперимент S194.
Исследования с помощью радиометра диапазона /. (рис. 148) Руководитель проекта Д. Э. Эванс.
Рис 148. Эксперимент SIM. Радиометр диапазона I. дли намерения температуры леммой поверхности:
/—оборудование эксперимента SIM: ?—протонный спектрометр: Т- причальная конструкция: 4 раднопротрачпыП КОЛПАК пт исноиллем; S генита типом* покрытие
Цель эксперимента.
Определение яркостной температуры поверхности Земли с большой степенью точности с помощью радиометра на частоте 1,43 ГГц. Результаты подобных измерений послужат дополнением к эксперименту S193. Влияние облачного покрова на радиометрические измерения можно определить путем сравнения измерений на различных частотах в экспериментах S193 и S194 (13,9 ГГц и 1,43 ГГц). С помощью этого прибора будут изучаться полосы земной поверхности шириной в 111 км.
3.	ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОБЛЕМ
ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ В КОСМОСЕ
С самого начала полетов человека в космос существует проблема возможности человека жить и работать в условиях космической окружающей среды. Особый интерес представляет собой влияние на человека ускорения при запуске космического корабля, его адап-
167
к удооцяям невесомости, его способность выдержать нагрузки ;й|^:^аде.к&0иблк в плотные слон атмосферы, н его реадаптация к прнткжЛпио после возвращения па Землю.
‘ ’ п<5 время полетов космического корабля «Джемини-111» было проведено ограниченное количество медицинских экспериментов для изучения физиологических реакций человека в течение двухнедельного полета. Во время других полетов кораблей «Джеминн» и «Аполлон» проводились эксперименты по изучению физнологиче ского состояния человека до полета, во время полета и после по лета.
До того, как можно будет осуществлять продолжительные программы исследования в космосе, следует еще и еще раз удостове риться в жизнеспособности человека в условиях космоса. Этого можно добиться только в результате тщательных количественных изучений физиологической, психологической и социальной приспособляемости человека во время полета. Следует изучить и лимитирующие влияния, оказываемые окружающим космическим прост рабством, на возможности членов экипажа. Следует установить соответствующий порядок действия для любого данного времени во время полета. Эти изучения дадут временные профили адаптации человека в условиях космоса, они покажут, будут ли изменения организма в невесомости прогрессирующими или на определенной стадии произойдет стабилизация. Даже если члены экипажа успению пройдут период адаптации в условиях космоса, возвращение на Землю повлечет за собой реадаптацию, о которой следует узнать подробнее.
Программа «Скайлэб» предлагает возможность для глубокого изучения этих вопросов. Потеты человека в течение 28 и 56 дней являются достаточно продолжительными для изучения эффектов, могущих быть опасными для человеческой жизни, а также для наблюдения за медленно протекающими биологическими процессами. Моднкобиологические эксперименты на орбитальной станции «Скайлэб» планировались так, чтобы изучать предполагаемые изменения и исследовать основные механизмы, приводящие к этим изменениям. Медицинский контроль безопасности будет действенно осуществляться на станции «Скайлэб» с помощью известной и полностью проверенной биоаппаратуры, медицинских приемов и методов.
Медицинская программа на станции «Скайлэб» предусматривает интенсивное изучение нормального, здорового человека н его реакции «а воздействие факторов космического полета. Подготовка и проведение этих продолжительных полетов с экипажем на борту в несколько человек должны привести к успехам в развитии наземной медицины в таких областях, как создание косвенных биозондов (медицинские зонды, которые не нужно вводить в тело) и биотелеметрия, где ожидают получить важные результаты, касающиеся медицинского диагноза и лечения.
Биомедицинские сведения были собраны в процессе контролирования безопасности во всех полетах с человеком на борту по про
168
граммам «Меркурий», «Джемлни» и «Аполлон». Были зарегистрированы частота пульса, частота дыхания, температура тела и давление крови в разные периоды. Эти сведения были дополнены целым рядом пред- и послеполетных измерений таких факторов, как способность к физическим упражнениям, реакция на напряжение сердечно-сосудистой системы, гематологические и биохимические изменения, иммунологические и микробиологические исследования. При осуществлении программы «Джемини» в полете были проведены некоторые медицинские эксперименты с тем, чтобы исследовать временное течение изменений, которые были отмечены до и после этих полетов.
Наблюдались следующие физиологические эффекты во время полета человека в космос.
Потеря веса тела, потеря кальция в костях и изменение мышечной ткани и обычно после возвращения на Землю понижение способности кровяных сосудов активно распределять кровь в те участки тела, которые в ней нуждаются (ортостатическая нетерпимость).
Эти физиологические отклонения практически полностью исчезают в течение нескольких дней после возвращения на Землю. До сих пор не была выявлена связь между ними и продолжительностью полета (до 14 дней). Однако есть основания полагать, что в условиях продолжительного полета может происходить существенное снижение работоспособности человека и могут возникать трудности реадаптации после возвращения на Землю или на другое небесное тело.
Каждый следующий полет человека, предусмотренный программой освоения космоса в США, основывается на опыте, накопленном во время предшествующих полетов. Программа полетов на орбитальной станции «Скайлэб» предусматривает большее количество участников, ббльший по размеру летательный аппарат, более разнообразные виды деятельности во время пребывания в космосе, более продолжительное время нахождения в условиях невесомости по сравнению с предшествующими программами. Программа «Скайлэб» позволит провести более тщательную оценку медикобиологических наблюдений во время продолжительного пребывания в условиях невесомости, при этом будут использоваться более строгие методы анализа данных (рис. 149).
Программа медико-биологических исследований на орбитальной станции «Скайлэб» будет охватывать следующие четыре области.
Проект предусматривает продолжительное нахождение в космосе девяти человек: по три человека во время каждого из трех полетов. При этом будет осуществляться медицинский контроль и наблюдения за поведением членов экипажа при выполнении ими различных научных и практических задач.
Медицинские эксперименты предусматривают проведение глубоких исследований тех физиологических эффектов и периода их действия, которые наблюдались во время предшествующих полетов.
7	3069
169
Биологические эксперименты предусматривают изучение фундаментальных биологических процессов, на которые могут влиять условия невесомости.
Биотехнические эксперименты направлены на развитие эффективности систем человек — машина при работе в космосе и на улучшение техники использования биоаппаратуры.
Знания и опыт, накопленные за время проведения всех четырех частей программы, помогут установить критерии увеличения про-
Рис. 149. Медицинские эксперименты не станции «Скайлэб» н на Земле:
я—исследования изменений мышечной и костной ткани; б—исследования сердечно сосудистой деятельности и кровообращения; «—анализы крови на свертывание к иммунитет; е—исследование функционирования вестибулярного аппарата: Э—исследование влияния невесомости на
	биоритмы и на рост клеток
должительности полетов человека в будущем после 28-дневных и 56-дневных полетов на станции «Скайлэб».
Два эксперимента с животными, которые планируется провести на станции «Скайлэб» (S071 и S072), помогут определить, влияет ли сила тяжести на регуляторы некоторых основных ритмов живых организмов. На станции «Скайлэб» будут помещены небольшая колония мышей и мухи-дрозофилы и во время полетов будет проводиться наблюдение за изменениями специфических жизненных циклов в условиях невесомости в космосе.
Эксперимент М071.
Исследование солевого баланса.
Руководитель эксперимента Дж. Дональд Уэдон.
Цель эксперимента.
Собрать сведения о влиянии условий космического полета на изменения костной и мышечной ткани путем ежедневного измерения накоплений или потерь соответствующих биохимических элементов.
Необходимо собрать следующие данные: ежедневный вес тела, количество и состав принимаемой пищи, потребляемая жидкость, объем выделенной мочи за 24 ч, образцы суточных выделений мо
170
чи, для анализа берутся образцы крови до полета, во время полета и после полета.
Кроме того, будут собираться все фекалии и вся рвота (если таковая будет вообще), все это будет взвешиваться, обрабатываться и сохраняться до конца полета, с тем чтобы можно было провести соответствующие анализы после полета.
Будут проводиться анализы мочи для определения содерн^эния в ней кальция, фосфора, магния, натрия, калия, хлора, азота, моле-вины, гидрооксипролина и креатинина, а также фекалий для определения содержания в них кальция, натрия, фосфора, магния, калия и азота и крови для определения содержания в ней кальция, фосфора, магния, щелочной фосфотазы, натрия, калия, общего белка, глюкозы <и гидрооксипролина, креатинина, хлорида и электрофоретического показателя гомогенности.
Все приборы, используемые в эксперименте, являются частями других систем. Они будут описаны в соответствующих разделах. К этим приборам относятся следующие:
система для сбора и анализа мочи (часть системы жизнеобеспечения);
система сбора фекалий (часть системы жизнеобеспечения);
устройство для измерения массы образцов (часть прибора М074);
устройство для измерения массы тела (часть прибора Ml72); система питания;
прибор для взятия проб крови во время полета.
Эксперимент М073.
Биологические исследования жидкостей тела (рис. 150).
Руководитель эксперимента д-р Каролин С. Лич.
Цель эксперимента.
Определить влияние условий космического полета на эндокринно-метаболические функции,, включающие механизмы контроля жидкостей и электролитов’ Добрать ежедневные сведения о весе тела, приеме пищи (колйчссуцо и состав), потреблении жидкости, объеме выделения мочи «’течение 24 ч, образцах мочи, выделенной в течение суток (образцы собираются и обрабатываются во время полета и сохраняются для проведения анализов после полета), об образцах крови, взятых на анализ до полета, во время полета и после полета.
Будут проводиться анализы мочи на содержание в ней натрия, калия, альдостерона, эпинефрина, норэпинефрина, гидрокортизона, антидиуретических гормонов, осмос мочи, на общее содержание воды, на содержание общих и частичных кетостероидов. Будут проводиться анализы крови на ренин, натрид, калий, хлорид, осмос плазмы, объем внеклеточной жидкостд,.. гормон паращитовидных желез, тирокальцетоннн, тироксин, адррпркортикатронный гормон, гидрокортизон и на общее содержание воды в теле.
Все приборы, используемые в эксперименте, являются частями других систем. К этим приборам относятся:
7*
171
система сбора и анализа мочи (часть системы жизнеобеспечения);
устройство для измерения массы образцов (часть прибора эксперимента М074);
устройство для измерения массы тела (часть прибора эксперимента Ml 72).
Рис. 150. Эксперименты по контролю за изменениями массы космонавток: о—измерение массы продуктов жизнедеятельности; б—измерение массы тела космонавтов;
в—измерение потребления пищи
Эксперимент М074.
Измерение массы образцов в условиях невесомости (рис. 151).
Руководитель эксперимента космонавт Вильям Э. Торнтон, а также полковник медицинской службы Джон В. Орд.
Цель эксперимента.
Продемонстрировать возможность тщательного определения масс в диапазоне от 50 до 1000 г в условиях невесомости. Определить массы фекалий, рвоты, количества потребляемой пищи в условиях полета.
Сведения, которые должны быть собраны, включают следующие: тарировка перед полетом приспособления для измерения образцов масс (SMMD), измерение известных масс трижды в течение полета каждого из экипажей, измерение температуры в орбитальной станции. Устройство SMMD будет также использоваться для определения масс фекалий, рвоты и количества потребляемой пищи.
172
Устройство SMMD использует инерционное свойство образцов для определения их массы. Устройство SMMD состоит из поддона, укрепленного на пружине. Период колебаний пружины есть функция количества массы на поддоне. Период колебаний пружины измеряется электрооптическим способом, и результаты этого измерения с помощью электроники преобразуются в информацию о массе образцов.
рхс. 151. Эксперимент М074. Прибор для определения «яссы обрмцоа в условиях невесомости:
1—эластичное покрытие
Эксперимент М078.
Исследование изменений костной ткани.
Руководитель эксперимента Джон М. Фогель.
Цель эксперимента.
Определить влияние условий космического полета на появление и степень изменений костной ткани в левой пяточной кости и предплечья (лучевой кости) путем измерения масс костной ткани до и после полета станции «Скайлэб». Измерения будут показывать степень отложения кальция в костях. Нормальная химическая активность в костях стимулируется мускульной силой и силой тяжести, действующей на тело. Обе силы изменяются во время полета в невесомости.
Измерения массы костной ткани будут проводиться только на Земле до и после полета. Радиограммы костных тканей будут получены с помощью сканирующего зонда с использованием мягкого гамма излучения от радиоактивного изотопа йода-125, детектора гамма-лучей, и многоканального анализатора. Изменения в костных тканях можно определить путем сравнения фотографий, сделанных до полета и после полета. Тарировка достигается сравнением костного поглощения, главным образом, благодаря кальцию, с поглощением в контрольных слоях известной толщины и состава. Подобные измерения будут проводиться у всех членов экипажа и У членов контрольной группы.
173
Эксперимент М092.
Создание отрицательного давления на нижнюю часть тела в по-лете (рис. 152, 153, 154, 155).
Руководитель эксперимента Роберт Л. Джонсон при участии Джона Варда, полковника медицинской службы.
Рис. Т82 Вксперямеят MW2. Аппарат для совданяя отрицательного давления иа ияжнюю часть тела космонавтов (аппарат находится в открытом положении)
Цель эксперимента.
Определить степень и время адаптации сердечно-сосудистой системы в условиях невесомости. Обеспечить информацию об изменениях в сердечно-сосудистой системе для сравнения с измерениями сделанными до и после полета. Собрать во время полета сведения для предсказания ухудшения физических способностей и степени ортостатической нетерпимости, которую можно ожидать по возвращении на Землю (ортостатическая нетерпимость есть неспособность организма соответствующим образом распределять кровь, когда тело принимает вертикальное положение в земных условиях). Сведения, которые должны быть собраны, таковы: давление крови, частота пульса, температура тела, вектор-кардиограмма, отрицательное давление на нижнюю часть тела, изменения объема мышц ног п масса тела.
174
Эксперимент по созданию отрицательного давления на нижнюю часть тела (LBNP) предполагает изучение воздействия довольно пониженного внешнего давления на нижнюю половину тела человека. Это «отрицательное» давление (отрицательное по отношению к окружающей среде верхней части тела) будет создавать эффект
Рис. 153. Контрольная панель для проведения медицинских экспериментов
переполнения кровью в нижней части тела, подобно эффектам обычного гидростатического давления столбика крови у человека, стоящего прямо на поверхности Земли. Эксперимент позволит проверить, как сердечно-сосудистая система реагирует на контролируемое количество перекачиваемой крови в течение периода невесомости.
В эксперименте LBNP используются три основных элемента: 1 — цилиндр с перемычкой на уровне талии, в котором заключена нижняя часть тела космонавта. Давление в цилиндре может понижаться на 15—20% по сравнению с давлением в кабине, таким образом, нижняя часть тела подвергается ряду отрицательных давлений; 2 — система измерения объема мышц ног (плетизмограф), ко
175
торая регистрирует увеличение объема мышц в результате измерь ния окружности каждой ноги «а уровне икры; степень увеличения есть мера степени переполнения крови в мышцах ног; 3 — прибор для измерения давления крови, состоящий из манжеты, прикреп. ленной к верхней части руки, микрофона для улавливания звуков течения крови и необходимой электронной системы.
Рис. 154. Эксперимент М092. Наземные тренировки в аппарате для создания отрицательного давления на нижнюю часть тела космонавтов:
/—аппарат для создания отрицательного давления на кижлюю часть тела космонавтов; 5-» прибор для определения кровяного давления: 3—прибор для получения векторных кардиограмм
Программирующее устройство автоматически в соответствии с заданным циклом создает нужное давление. Регистрация и тарировка осуществляются с помощью системы обеспечения эксперимента.
В эксперименте используется оборудование для снятия вектор ной кардиограммы из эксперимента М093 и система измерения температуры тела из эксперимента М.171. Обе процедуры будут выполняться каждым космонавтом три раза в день. Для осуществления эксперимента требуется 60 мин, космонавту при этом необходима помощь ассистента при использовании оборудования.
Эксперимент М093.
Получение векторных кардиограмм (рис. 156, 157).
Руководитель эксперимента Ньютон В. Аллебах.
176
Цель эксперимента.
Измерять деятельность сердца путем регистрации электрических сигналов (векторно-кардиографические потенциалы) у каждого космонавта до полета, во время полета и после полета для получения информации об изменениях функций сердца, вызываемых усло-риями полета. Векторные кардиограммы будут сниматься через оп-
Рис. 155. Эксперимент М092. Работа с аппаратом LBNP на борту станции «Скайлэб» (рисунок)
ределенные промежутки времени в течение всего полета в период, когда члены экипажа будут отдыхать, а также до, в течение и после специфических упражнений на велоэргометре (часть эксперимента М171). Этот аппарат позволит космонавту строго дозировать уровни энергозатрат.
Система снятия векторной кардиограммы состоит из устройства с восемью электродами, сети, формирующей сигнал, схем калибрования и хронометража и трех каналов усиления сигналов электрокардиограммы (ЭКГ). Аппаратура выдает три сигнала ЭКГ и сигнал частоты пульса в систему космического аппарата и в систему обеспечения эксперимента, которая обеспечит снабжение энергией, дополнительное усиление сигнала и его регистрацию.
Э к с п е р и м е н т Ml 11.
Цитогенетические исследования крови.	j
Руководитель эксперимента Лилиам X. Локхарт.
177
Цель эксперимента.
Определить частоту изменения хромосом в лейкоцитах перифе. рической крови у членов экипажа до и после полета. Установить соотношение полученных результатов с дозами радиации, полученными космонавтами. Получить данные, которые послужат добавле-
Рис. 156. Эксперимент МОАЗ. Велоэргометр для получения векторимх кард искра мм
нием к результатам, сделанным во время проведения других цито-логических и метаболических исследований. Все эти сведения необходимы для определения генетических последствий для человека после продолжительного пребывания в космосе.
Хромосомы, расположенные в ядрах клеток, обеспечивают основу для контроля большинства биохимических функций в организме человека. Их внутренние структуры восприимчивы к изменениям под действием радиации, химических реагентов и некоторых других факторов окружающей среды, включая, возможно, и фактор невесомости.
Образцы крови будут браться периодически, начиная за месяц до полета, и закончатся через три недели после возвращения. Лейкоциты поместят на культуру ткани. В течение первого цикла деления клеток на изолированной культуре будет сделана стандартная подготовка хромосом лейкоцитов.
178
Лейкоциты из клеточной культуры будут удалены во время метафазы и «зафиксированы». Будет проведен визуальный анализ, который включает подсчет хромосом, число разрывов и, возможно, типы разрывов, а затем сравнение распознаваемых форм хромосом с группами нормальных хромосом.
Рис. 157. Эксперимент М093. Получение векторных кардиограмм при выполке* нии физических упражнений на орбите (рисунок)
Этот эксперимент даст сведения о частоте аберрации хромосом, если они будут обнаружены у девяти человек после полета. На основе этих данных будет изучена связь между дозой радиации, полученной каждым членом экипажа, и числом разрывов хромосом.
Эксперимент МН2.
Исследования иммунитета.
Руководитель эксперимента Стефан Э. Рицман.
Цель эксперимента.
Определить изменения в химии человеческой клетки, которые могут возникнуть в результате пребывания человека в условиях невесомости в течение продолжительного периода времени. Изучить гуморальный и клеточный иммунитет по концентрациям плазмы и протеинов крови в клетках, бластоидным превращениям и по синтезу рибонуклеиновой (РНК) и дезоксирибонуклеиновой (ДНК) кислот лимфоцитами.
179
На способность организма бороться £ .инфекцией или восстании, ливать поврежденные ткани могут влИетъ. Изменения в химии клетки, вызванные невесомостью.
Данные, отражающие нормальный клеточный обмен, будут полу. чены за 21, 7 и 1 день до полета у членов экипажа и у контрольной группы, состоящей из трех человек, по физическим данным похожих на членов экипажа. Эта группа будет также служить назем-ной контрольной группой во время полета. Во время полета образцы крови будут взяты четыре раза у каждого члена первого экижа-жа и по восемь раз у каждого члена второго и третьего экипажей. Через 7 и 21 день после возвращения на Землю образцы крови будут снова взяты у всех членов экипажей.
Будет проведен подробный анализ крови на кинетику и на распределение РНК и ДНК в лимфоцитах, на образование бластои-дов, морфологию лимфоцитов и реакцию антигенов, на функциональную реакцию лимфоцитов на количество антигенов в плазме, на наличие иммуноглобулинов, концентрацию альбумина и глобулина и на общее содержание протеина в плазме. Система сбора крови во время полета позволит брать кровь из вены и центрифугировать образцы для сохранности. Образцы крови будут заморожены и возвращены на Землю для последующего анализа после полета. Будет проведено сравнение результатов анализа образцов, взятых до, во время и после полета с тем, чтобы определить любые значительные изменения, вызванные условиями орбитального полета.
Эксперимент МПЗ.
Исследования изменений объема крови и продолжительности жизни красных кровяных телец (рис. 158).
Руководитель эксперимента Филлип С. Джонсон.
Цель эксперимента.
Определить влияние условий невесомости на объем плазмы крови и на популяцию красных кровяных телец. Особое внимание следует обратить на изменения общей массы красных кровяных телец, их разрушение, продолжительность жизни и скорость воспроизведения.
Красные кровяные тельца переносят кислород от легких во все части тела. Уменьшение общей массы красных кровяных телец обязательно приведет к учащению пульса и дыхания.
Этот эксперимент состоит из четырех частей, при проведении каждой части различные радиоизотопы будут вводиться в вену каждого члена экипажа и каждого члена контрольной группы на Земле.
Местом образования красных кровяных телец у взрослого человека является костный мозг перепончатых костей (например, грудины и позвоночника). Скорость образования зависит от метаболических потребностей и от наличной популяции красных кровяных телец. Скорость образования эритроцитов будет измеряться количественно путем инъекции членам экипажа известного количества радиоактивного ионного индикатора.
180
Рис. 158. Эксперимент М113. Автоматический анализатор крови:
/—перегородка; 2—вакуумная камера для крови; двухканалъная игла', 4—стопор; 5—камера для плазмы
Так как степень образования эритроцитов связана с их разрушением, что влияет на увеличение или уменьшение их общей массы в данное время, любые изменения в степени образования и разрушения эритроцитов обязательно будут отражаться на массе красных кровяных телец. Такие изменения в массе красных кровяных телец будут измеряться и анализироваться во время полета; членам экипажа будут вводиться инъекции красных кровяных телец меченых радиоактивным хромом (в виде хромата натрия).
Чтобы определить разрушение красных кровяных телец в зависимости от возраста и их среднюю продолжительность жизни, глицин, меченый радиоактивным углеродом, будет вводиться во внешнюю вену на руке каждого члена экипажа и каждого члена контрольной группы.
И наконец, изменения объема плазмы будут измеряться добавлением известного количества альбумина радиойодистой человеческой сыворот
ки в кровь каждого члена экипажа.
Система сбора крови во время полета обеспечит возможность брать образцы венозной крови и центрифугировать их для сохранения; образцы крови будут замораживаться и возвращаться на Землю для анализа после полета.
У каждого члена экипажа будут брать пробы крови до полета (за 21, 20, 14, 7 и 1 день), во время полета (четыре раза во время полета первого экипажа и восемь раз во время полетов второго и третьего экипажей) и после полета (в день возвращения, через 1, 3, 7, 14 и 21 день после возвращения).
Эксперимент М-1'14.
Исследования метаболизма красных кровяных телец.
Руководитель эксперимента Чарльз Э. Менгель.
Цель эксперимента.
Изучить влияние силы тяжести на мембрану и метаболизм красных кровяных телец. Определить, происходят ли изменения метаболизма или мембран в результате воздействия условий космического полета. Этот эксперимент явится дополнением к эксперименту М>113.
Взятие проб крови у каждого члена экипажа будет проводиться до полета (за 21, 7 и 1 день), во время полета (четыре раза во время полета первого экипажа и восемь раз во время полета второго и третьего экипажей) и после полета (в день возвращения, а также спустя 1 и 14 дней).
181
Будет проводиться анализ крови на метемоглобин, глицеральдегидфосфат, дегидрогеназу, киназу фосфоглицериновой кислоты, пониженный глютатион, аденозин трифосфат, глютатион редуктазы, уровни перекиси липида, ацетилхолннестеказу, фосфофруктокиназу, 2,3-дифосфоглицерат и гексокиназу.
Система сбора крови во время полета обеспечит возможность взятия проб образцов венозной крови и центрифугирования их для сохранения. Пробы крови будут заморожены и возвращены на Землю для анализа после полета.
Эксперимент 115.
Изучение специальных гематологических эффектов (рис. 159).
Руководители эксперимента д-р Стефан Л. Кимси, Грейг Л. Фишер.
Цель эксперимента.
Изучить важнейшие физиологические параметры крови, определяющие устойчивость состояния равновесия между определенными компонентами крови, и оценить влияние невесомости на эти параметры. Получить дополнительные данные о крови и ее циркуляции, которые помогут в интерпретации результатов гематологических и иммунологических исследований (серия Mill), исследований вопросов питания космонавтов и функций мышечных и костных тканей (серия М071). Красное кровяное тельце рассматривается как модель для оценки физиологических изменений, которые могут произойти у человека в условиях продолжительного состояния невесомости.
Изучение крови, взятой у космонавтов, летавших на космических аппаратах «Джемини» и «Аполлон», показали, что изменения мас-
Рис. 15». Эксперимент МПЗ. Ящик для хранения крови, взятой на анализ у космонавтов:
1—автоматический анализатор крови; 2—пузырек; 3— игла; 4—два тампона; 5—бинт
сы красных кровяных телец, состава крови и баланса жидкости и электролитов могут ожидаться в результате действия условий космического полета.
Взятие проб крови у каждого члена экипажа будет проводиться до полета (за 21, 14, 7 и I день), во время полета (четыре раза у членов первого экипажа и восемь раз у членов второго и третьего экипажей) и после полета (в день возвращения, через один день, 3, 7, 14 и 21 день после возвращения).
Будут проведены анализы крови на натрий, калий, клеточный гемоглобин, ге-
182
моглобин красных кровяных телец, РНК, распространение протеина, характеристику гемоглобина, электрофорезную мобильность, возрастной профиль красных кровяных телец, электролитное распространение красных кровяных телец, мембранную и клеточную ультраструктуру, критический объем, количество красных кровяных телец, количество белых кровяных телец, дифференциальный подсчет белых кровяных телец, микрогематокрит, число тромбоцитов, гемоглобин и число ретикулоцитов.
Рнс. 1W- Эксперимент М131. Исследование функционирования вестибулярного аппарата на вращающемся кресле
Система сбора крови во время полета обеспечит возможность брать венозную кровь и центрифугировать образцы для сохранения. Образцы крови будут замораживаться и возвращаться на Землю для анализа после полета.
Эксперимент Ml 31.
Исследования функционирования вестибулярного аппарата (рис. 160).
Руководитель эксперимента Эштон Грейбил.
Цель эксперимента.
Исследовать влияние невесомости на вестибулярный аппарат, т. е. на систему полукружных каналов уха, которые обеспечивают ощущение равновесия и ориентацию. Определить любые изменения в чувствительности человека к движению и вращению, изменения в его способности к координации в условиях продолжительной невесомости.
Проверить восприимчивость космонавтов к болезни укачивания на станции «Скайлэб», получить информацию, существенную для
183
понимания функций органов чувств человека в условиях продолжительной невесомости, а также проверить изменения чувствительности в полукружных каналах. Следует собрать следующие сведения: пороговый уровень ощущения движения, СйМДТОмы болезни укачивания, вызываемые произвольными движейййм» головы при вращении; способность члена экипажа определять еЬою ориентацию внутри орбитальной станции без визуальной информации. Сбор сведений будет производиться до, во время и после полета.
Будет использоваться следующее оборудование: вращающееся куполометрическое кресло с изменяющимся углом наклона.
Мотор для вращения кресла позволяет вращать сидящего в кресле космонавта со скоростью 1—30 об/мин, задаваемой с точностью ± 1 %.
Пульт управления. Пульт имеет селектор режима, селектор скорости, тахометр, индикаторы, таймеры и другие устройства для управления, а также чувствительную матрицу для кодирования реакции космонавтов на вращательные тесты.
Отолитные очки используются для определения визуальной ориентации в пространстве в двух измерениях. Они обеспечивают визуальную цель для проверки зрительных иллюзий.
Фиксирующий загубник используется для точной фиксации ото-лнтных очков относительно глаз космонавта.
Ориентирная сфера и магнитный указатель с отсчетным устройством предназначены для измерения пространственной ориентации без использования визуальной информации. Магнитный указатель устанавливается радиально по отношению к сфере и может перемещаться космонавтом. Это позволит определять способность космонавта судить о своей ориентации. Положение указателя измеряется с помощью трехмерного отсчетного устройства.
Эксперимент М133.
Изучение цикла сна и бодрствования в условиях космического полета (рис. 161).
Руководитель эксперимента Джеймс Д Фрост, младший.
Цель эксперимента.
Определить количественные и качественные показатели сна космонавтов в условиях продолжительной невесомости на основе анализа электроэнцефалограмм (ЭЭГ) и электроокулограмм (ЭОГ). Такая информация дополнит сведения, касающиеся исследования реакций центральной нервной системы в условиях космического полета Должны быть собраны следующие данные: предполетные ЭЭГ и ЭОГ. сняУые во время сна члена экипажа в течение трех ночей; периодические ЭЭГ и ЭОГ. снимаемые периодически во время полета, а также ЭЭГ и ЭОГ сна после полета примерно на первый, третий и пятый день после возвращения.
Один из космонавтов, выбранный для этого эксперимента, будет надевать на время сна шлем с электродами для снятия ЭЭГ, акселерометрами для регистрации движений головы и с электродами. фиксируемыми около одного глаза, для регистрации на ЭОГ
184
Рмс. 161. Эксперимент Ml33. Изучение сна и реакций во время сна космонавтов
185
быстрых движений глазного яблока. Сигналы от этих датчиков, записанные на магнитной ленте и проанализированные после возвращения на Землю, позволят сделать выводы относительно глу. бины и продолжительности стадий сна. Эти сигналы будут также передаваться на Землю в реальном масштабе времени. Записи, сделанные во время полета, будут сравниваться с наблюдениями, сделанными до полета и после полета.
Рис. 162. Эксперимент MI5I. Киносъемка некоторых рабочих операций космо* наатов:
о—портативная фотолампа; 5—16-миллиметровая кинокамера; в—фотографирование одноЛ из рабочих операций
Эксперимент М151.
Киносъемка космонавтов во время выполнения некоторых рабочих операций (рис. 162).
Руководитель эксперимента д-р Джозеф Ф. Кубис.
Цель эксперимента.
Наблюдать космонавтов в движении. Сравнивать их подвижность и навыки при выполнении различных рабочих операций в условиях невесомости и в земных условиях. Получить данные о поведении космонавтов в условиях невесомости, необходимые для разработки проектов и программ будущих полетов.
Для получения этих данных было предусмотрено:
изучение передвижения членов экипажа, когда они двигаются в условиях невесомости с грузом и без него;
изучение моторной активности членов экипажа при выполнении ими некоторых операций с использованием фиксаторов и без них;
186
изучение выполнения членами экипажа операций, которые требуют визуальной, тактильной и слуховой обратной связи или их комбинации;
изучение действии членов экипажа при выполнении различных операций внутри орбитальной станции и при выходе в открытый космос;
Рис 163. Эксперимент MI71. Изучение метаболических характеристик космонавта при экспериментах на велоэргометре:
I—велоэргометр; 1— метаболический анализатор- 3—мундштук; «—шланг; 5—зонд для измерения температуры; 6—электроды
изучение выполнения одних и тех же операций в начале, середине и конце полета для оценки адаптации к условиям невесомости.
Результаты этого эксперимента будут фиксироваться с помощью 16-миллиметровой кинокамеры при освещении портативной мощной лампой. Они будут также использоваться и для других целей. Кроме этого на магнитофонную пленку будет записываться словесная информация космонавтов об их впечатлениях во время работы в условиях невесомости.
Те же виды регистрации информации использовались на Земле во время тренировки экипажей.
Эксперимент М171.
Измерения скорости обмена веществ (рис. 163).
Руководитель эксперимента Эдвард Л. Мичел.
187
Цель эксперимента.
Определить состояние обмена веществ человека и его возмож-ные изменения при выполнении работ в условиях невесомости. По. лучить информацию о физиологических возможностях космонавта и об их пределах.
Получить сведения, которые могут оказаться полезными при проектировании космических летательных аппаратов в будущем и при составлении рабочих программ полетов.
Физиологическая реакция на физическую активность будет устанавливаться путем анализа вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, частоты пульса, давления крови и других функциональных параметров космонавтов при дозируемой физической нагрузке на велоэргометре.
Дать оценку велоэргометру как снаряду для выполнения физических упражнений во время продолжительных полетов.
Собрать сведения об интенсивности нагрузки на велоэргометре, числах оборотов педалей, потреблении кислорода, выделении углекислого газа, объеме дыхания в минуту, жизненной емкости легких, дыхательном коэффициенте, жизнеспособности, частоте пульса, давлении крови, векторной кардиограмме, весе тела, температуре тела и параметрах искусственной атмосферы на станции «Скайлэб».
Основным компонентом этого эксперимента является велоэргометр (бесколесный велосипед для выполнения физических упражнений). Сопротивление трения педального колеса велоэргометра контролируется кардиотахометром таким образом, что предварительно выбранная частота пульса члена экипажа остается постоянной. Этот контроль может также осуществляться с помощью постоянной предварительно выбранной нагрузки. Оборудование кроме того включает респираторный газовый анализатор, систему измерения давления крови, систему измерения температуры тела и систему снятия векторных кардиограмм (см. эксперимент М093). С помощью метаболического анализатора, содержащего спирометр и масс-спектрометр будет измеряться потребление кислорода, выделения углекислого газа и дыхательный объем.
Каждый член экипажа будет выполнять этот эксперимент пять раз до время 28-дневного полета и восемь раз во время 56-днавй0п> полета.
Э V спе'р и м е н т М172.
Измерение массы тела космонавта в условиях космического полета (рис. 164).
Руководитель	Э,-Торнтон.
Цель эксперим#^^ | | j Определить за ее изменения измерения массы дневного использс»&й|^' j 188 Жй	J^g5a экипажа и наблюдать деннть качества системы ръТ$фь4ЗД’для практического повсе-ЙнТ/'Г
Точные сведения об изменениях массы тела во время полета в значительной степени помогут взаимоувязке других медицинских показаний, полученных во время полета.
Измерение массы в условиях невесомости проводится на основе второго закона Ньютона, согласно которому сила равна массе, умноженной на ускорение. Сила создается пружиной; масса при-
Рис. 165. S015. Изучение влияния невесомости на живые клетки и ткани человека
Рис. 164 Эксперимент М172. Измерение массы тела
крепляется к платформе, подвешенной в виде маятника на четырех параллельных гибких пластинах. С помощью оптического датчика и электронных часов измеряется период колебаний. Для проведения измерения космонавт садится в компактной позе на платформу, взводит пружину и освобождает платформу, после чего она начинает совершать синусоидальные колебания. В результате анализа параметров этих колебаний определяется масса космонавта (см. эксперимент М074). При калибровке этой установки, проведенной в земных условиях, использовались эталоны с известными массами до 100 кг.
Эксперимент S015.
Исследования влияния невесомости на живые клетки и ткани человека (рис. 165).
Руководитель эксперимента Филип О. Монтгомери.
Цель эксперимента.
Наблюдение влияния невесомости на живые клетки и ткани человека. Определение влияния силы тяжести на отдельные клетки путем всестороннего исследования клеточных структур и биохимических функций.
Подобные наблюдения проводились над живыми человеческими клетками в земных условиях и в условиях действия больших ускорений. Во время полета наблюдения за клетками будут осу
18»
ществляться с помощью микроскопа с фотопрцсганками. Две оз-дельные клеточные культуры будут изучаться в течеиис 4 и 10 Дне? После того, как будет проведено несколько биохимических 9Ж60& рнментов, клетки будут законсервированы » о.'трд.влеры. на Землю для дальнейших биохимических исследований,. Будет рдреде-лено содержание в них ДНК, РКН и липида1, а <гкже их фермеш ная активность.
Контрольные группы клеток будут подвержены аналогичны» испытаниям в земных условиях и в условиях движения а большими ускорениями.
Аппаратура, используемая для этого эксперимента, включает микроскоп с фотоприставкой и автономную подсистему для исследования фактора роста. Оба эти прибора герметически закрыты в отдельном блоке. Два фазоконтрастных микроскопа с увеличением изображения в 20 и 40 раз, сфокусированные на исследуемые образцы, обеспечат получение изображения на 16-миллиметровую пленку двух фотокамер. Обе фотокамеры будут включаться автоматически с помощью встроенного временного устройства; каждая камера будет работать со скоростью 5 кадров в минуту по 40 мин дважды в день в течение всех 28 дней первого полета.
В камерах с образцами будет поддерживаться необходимая температура. Каждая камера будет иметь свой собственный независимый узел обмена среды для обеспечения культур клеток свежими питательными веществами дважды вдень.
Подсистема для исследования роста состоит из двух действующих независимо узлов, каждый из которых способен поддерживать жизнь клеток в девяти камерах. До начала исследований по программе в восемь камер будет введено фиксирующее вещество. Клеточные культуры будут возвращены на Землю для анализа после полета.
Эксперимент S071.
Исследование влияния условий космического полета на суточный ритм мышей (рис. 166, 167).
Руководитель эксперимента д-р Роберт Дж. Линдберг.
Цель эксперимента.
Определить, влияет ли состояние невесомости на суточные физиологические ритмы млекопитающих (карманчиковая мышь). Предполагают, что на суточные ритмы (24-часовые циклы сна и бодрствования) животных и человека влияют до некоторой степени гравитационные силы. Если бы такое влияние было обнаружено, оно бы явилось свидетельством того, что биоритмы, по крайней мере, животных, синхронизируются и контролируются факторами, связанными с ощущениями силы тяжести.
Изменения ритмов влекут за собой изменения метаболизма. В интересах сохранения здоровья и работоспособности космонавтов важно, чтобы нормальные биологические ритмы у человека сохранялись в течение всего космического полета. Если в опытах на животных будет установлено, что нормальные физиологические
190
Рис. Iftfi Эксперимент Sfl7l. Исследование суточного ритма мышей. Эксперимент S072. исследование мухи-дрозофилы а условиях невесомости:
/—системе жизнеобеспечения; 2—контейнер с мышами; 3 баки хладагента: 4— контейнер е куколками дрозофилы; 5—блоки питания и электроники; 6—баллон с кислородом
Рис. 1Й7. Подопытная мышь в эксперименте S07I
19L
ритмы остаются неизменными, то можно сделать вывод о том, что условия космического полета не приводят к нарушениям биоритмов и что человек может работать в космосе без снижения работоспособности.
Эксперимент заключается в наблюдении за шестью особями кар-манчиковой мыши, помещенными в абсолютно темную клетку, где поддерживается температура 15° С, относительная влажность 60% и атмосферное давление, равное давлению на уровне моря.
За три недели до полета мыши будут помещены в клетку. Температура тела и уровень активности автоматически регистрируются для того, чтобы установить естественный период, фазу и устой чивость ритмов в условиях земной гравитации. Клетка устанавливается в двигательном отсеке незадолго до запуска. Те же самые измерения проводятся во время полета. Данные будут автоматически регистрироваться и с помощью системы телеметрии передаваться на Землю для анализа.
Э к с п е р И м е л т S072.
Исследование суточного ритма мухи-дрозофилы.
Руководитель эксперимента д-р Колин С. Пнттендрай.
Цель эксперимента.
Определить, является ли в условиях невесомости суточный цикл развития дрозофилы из куколки в муху таким же, что и на Земле.
Обширные опыты показали, что если дрозофилы в стадии куколки развиваются по-разному в зависимости от температуры, взрослые особи не появятся из куколок до тех пор, пока не будет дан своего рода внутренний сигнал. Этот пусковой сигнал появляется ежедневно через один и тот же постоянный промежуток времени после вспышки света, независимо от температуры.
Эксперимент устанавливает время появления особей для четырех групп куколок при температуре 20° С, чтобы выяснить, изменяют ли условия космического полета механизм, который поддерживает постоянный ритм, несмотря на изменения температуры.
Каждая группа куколок делится на две подгруппы. Вспышки света положат начало появлению взрослых особей двух подгрупп в разное время. Если вторая подгруппа обнаружит тот же ритм появления, что и первая, то вероятно, что внешний фактор не влия-•ет на ритм и что ритмы внутренне синхронизованы со вспышками света.
Этот эксперимент проводится в связи с экспериментом с кар-манчиковыми мышами (S071). Если ритмы в обоих экспериментах нарушаются или изменяются в течение космического полета, можно предположить, что космический полет нарушает или изменяет обычные ритмические механизмы, и что невесомость, возможно, влияет также и на механизм биологического ритма человека.
Этот эксперимент проводится автоматически. После того, как появилась вспышка света — сигнал к началу цикла, слабый красный свет будет включаться каждые 10 мин, и 180 куколок будут просматриваться с помощью электронной системы. После появле-J92
ния дрозофилы оболочка ее куколки станет прозрачной, и фотоэлемент, установленный за куколкой, прореагирует на красный свет.
Сведения о появлении дрозофил будут накапливаться и позже передаваться на Землю.
Система обеспечения медицинских экспериментов.
Гис. 118. Система обеспечении медицинских експериментов
Оборудование (рис. 168), размещенное в орбитальном блоке станции, обеспечивает эксперименты необходимым электропитанием, средствами управления, индикации и обработки экспериментальных данных, а также обеспечивает подачу запрограммированных сигналов времени, подачу газа под давлением, выработку калибровочных сигналов для медико-биологических экспериментов М092, М093, М131 и М171. Специальные подсистемы будут обеспечивать измерения давления крови, измерения объема ног в зависимости от состояния кровеносных сосудов и регистрацию векторных кардиограмм.
4.	ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В КОСМОСЕ
Станция «Скайлэб» предоставляет возможность изучения влияния условий космического полета на материалы и технологические процессы. Станция «Скайлэб» может также быть использована как платформа для изучения условий среды как внутри, так и за
19.3
пределами космического аппарата. Ряд экспериментов на станции «Скайлэб» позволит получить сведения о выполнении некоторых технических и технологических операций в условиях космического полета; эти сведения будут очень важны при создании в будущем космических орбитальных станций и аппаратов. Таким образом, осуществление программы «Скайлэб» позволит существенно расширить наши знания о том, как человек действует в космосе, какие инструменты ему необходимы для выполнения своих задач, какое влияние он оказывает на окружающий космос, и как можно обрабатывать материалы в космосе.
Технические эксперименты на орбитальной станции «Скайлэб» можно разделить на ряд категорий, о которых будет сказано ниже.
А. Инструменты космонавтов
Кроме средств обеспечения экспериментов, космонавты будут располагать на борту станции «Скайлэб» разнообразным набором инструментов, источников электропитания и другого вспомогатель-
Pwc. t6U. Яшин для инструментов и типичные инструменты космонавтов
ного оборудования (рис. 169), включая рабочие комплекты инструментов, ремонтные комплекты, фиксаторы и др. На борту станции имеются хранилище для пленок, оборудование и материалы для фотографирования, телевизионные камеры. Два комплекта ин
194
струментов размещены и хранятся в стандартных инструментальных ящиках. В набор инструментов входят стандартные муфты, гаечные ключи, отвертки и различные насадки для обработки отверстий. Имеются также тиски, крестообразные рукоятки, рукоятка с храповым механизмом для торцевых ключей, рукоятки для ускоренного вращения инструмента, рихтовочное приспособление и другие ручные инструменты.
Рис. 170. Хранилище для кассет с пленкой:
/—отделение № 3; 2—отделение № 2; 3—ограничитель; 4—отделение № 1; 5—ящики для пленок; 6—дверная петля; 7—дверца хранилища; 8—рама хранилища
Ремонтный комплект инструментов также хранится в стандартном инструментальном ящике. Этот набор содержит ремонтные накладки из специального пластыря необходимых типов и размеров для устранения утечек в элементах конструкции. В комплекте имеются также плоские накладки, тефлоновая лента, замазка, зажимы, струбцины, ножницы и лента для ремонта повреждений в воздухопроводах.
Другой набор включает масштабные линейки, стальную рулетку, измеритель уровня звукового давления, анализатор частот, два цифровых термометра для измерения температуры поверхности, три термометра для измерения температуры среды и прибор для измерения скорости течения воздуха.
На борту станции имеется комплект фотокамер и телевизионные камеры. Существует специальное хранилище, где пленки на
195
дежно защищены от излучения (рис. 170). Имеются также фото-лампы, кабели для передачи энергии и сигналов, универсальные подвижные переносные фиксаторы и крепежные отверстия на элементах станции. Кинокамеры, предназначенные для использования внутри станции «Скайлэб», включают 16-миллиметровую камеру для регистрации экспериментальной информации (скорость кадров: 2, 4, 6, 12 и 24 кадра в секунду, время экспозиции от 1/60 до 1/1000 с), а также малошумные 35- и 70-миллиметровые стационарные камеры. Скорость съемки, разрешающая способность и поле зрения камеры зависят от типа пленки и объектива.
Б. Исследование свойств материалов в космосе
Условия невесомости, существующие на станции «Скайлэб», делают возможным технологические операции по обработке материалов, которые были бы невозможны или сопряжены с большими трудностями на Земле. Плавление и смешивание без загрязняющего влияния стенок, исключение конвекции и плавучести в жидкостях и расплавленном материала, контроль раковин, возможность использовать электростатические я магнитные силы, практически не проявляющие себя в земных условиях, открывают путь к знаниям о свойствах материалов, методах их обработки и чению новых ценных материалов для использования на Зшаф-' К числу таких материалов можно отнести композиционные конструкционные материалы со специальными физическими свойствами или большие высококачественные кристаллы с ценными полупроводниковыми или оптическими свойствами. Кроме того, можно будет оценить возможность использования электронно-лучевой термосварки в условиях невесомости.
Практический опыт решения принципиальных проблем организации на станции «Скайлэб» этих экспериментов и опыт разработки оборудования для них оказался очень ценным в проектировании оборудования по программе создания будущей воздушно-космической системы многоразового использования «Спейс Шаттл». Окончательный проект оборудования для таких систем будет основан на оценке результатов осуществления программы «Скайлэб».
Эксперимент М479.
Исследование воспламеняемости материалов в условиях невесомости.
Руководитель эксперимента Дж. Г. Кимзей.
Цф&г империя ента.
По^чШие фотографической информации о воспламеняемости различных материалов в условиях невесомости. Производится поджигание материалов в контролируемых условиях с тем, чтобы определить степень распространения пламени, опасность возгорания близлежащих материалов, поверхностное или объемное распространение пламени при отсутствии гравитационной конвекции, свойства самогашения, исследование тушения путем стравливания
196
воздуха и распыления воды. Камера для проведения этого эксперимента и средства управления им предусмотрены в эксперименте №512 (рис. 171). Камера выполнена из нержавеющей стали с низкой излучательной способностью внутренней поверхности (рис. 172). Большое отверстие на одном конце камеры позволяет устанавливать внутри воспламенитель. Через соединенные с камерой трубопроводы может осуществляться выпуск дыма и продуктов
Рис. 171. Эксперимент M5I2. Установка для проведения технологических операций: /— ксигейнер с образцами для исследования материалов иа воспламеняемость (эксперимент М479); 7—клапан ка емкости с водой; 3—клапан на распылителе воды; 1—клапан на трубопроводе подачи воздуха в камеру; б—панель управления; «—контейнер с материалами для операций по плавке металлов (эксперимент MSS1) и по получению сферических отливок (эксперимент М553); 7—контейнер с материалами для получения композиционных материалов (эксперимент M5S4); Я—батарея питания; У—панель рсгу ляторов батареи; Ю—электронно лучевая пушка; //—контейнер е материалами для операций по выращиванию монокристаллов; 12—главная рабочая камера: 13—контейнер с материалами для экзотермической пайки (эксперимент М515); /4—разъем для подключения вакуумной установки; 15— клапан системы промывки
сгорания в открытый космос или сообщение ее с атмосферой станции для выравнивания давления и возможности вскрытия камеры. Частички твердого пепла удаляются из камеры с помощью пылесоса, оснащенного фильтром-ловушкой. Камера снабжена также устройством для распыления воды с целью оценки эффективности тушения пламени таким способом. Комплекты для воспламенения помещаются в отдельном контейнере, который служит как средство защиты и как место хранения использованных комплектов. Ход эксперимента фотографируется, отснятая пленка возвращается на Землю для анализа. Устные комментарии о протекании эксперимента космонавты записывают на магнитную ленту.
Эксперимент М512.
Технологические операции в условиях невесомости (рис. 173). Руководитель эксперимента П. Дж. Паркс.
197
Цель эксперимента.
Эксперимент предусматривает выполнение фундаментальных исследований относительно влияния невесомости на процессы в расплавленных металлах. В земных условиях различия в плотно, сти, обусловленные неоднородностью поля температур в расплав^
Рис. 171. Эксперимент М471. Исследование воспламеняемости материалов в условия» невесомости:
I—электрический кабель; 1—державка
Рис 173. Эксперимент M5I2. Пульт управления и электронно-лучевая пушка:
I— пульт управления; 1—образцы для плав ления; 3— электронно-лучевая пушка
приводят к гравитационной конвекции. Во многих случаях на Земле это является большим недостатком. В условиях невесомости эта свободная конвекция будет отсутствовать.
Другой эффект гравитации, который удается устранить в космосе, это разделение материалов с различной плотностью при получении композитов. Можно получать материалы с превосходными характеристиками, если бы удалось добиться равномерной смеси веществ с различными плотностями. В земных условиях волокна или частицы, введенные в расплав, будут либо всплывать, либо оседать, если их плотность будет отличаться от плотности мат рицы. В условиях орбитального полета такого явления не произойдет.
Технологические операции обработки материалов и ряд других экспериментов в космосе будут осуществляться с помощью оборудования М512. Это оборудование, смонтированное в причальной конструкции, состоит из вакуумной рабочей камеры с соответствующими механическими и электрическими средствами регулирования, электронно-лучевой пушки (рис. 174) и пульта управления Вакуумная камера представляет собой сферу диаметром 40 см с люком, имеющим шарнирно подвешенную крышку. Камера мо-
198
гкет сообщаться с открытым космосом через трубопровод диаметром 10 см, снабженный клапаном с задвижкой.
Электронно-лучевая пушка крепится к сфере таким образом, что луч пересекает сферу по диаметру параллельно плоскости отверстия люка.
В камере имеются два встроенных цилиндрических нагревателя, используемых в эксперименте М555. На общей наружной головке нагревателей установлен электроразъем для подвода пита-
>мс. 174. Вакуумная камера с м е кт ровно -|учевоА пушкой для проведения технологических экспериментов:
—оборудование; 2—электрический кабель; t-дмсх с державками; 4—державки с обманами для получения сферических отли-юк; 5—рабочая камера: 6—электронно-лучевая пушка
ния и соединения с пультом управления. Результаты эксперимента регистрируются с помощью 16-миллиметровой кинокамеры. Во время некоторых операций в эксперименте М479 используется подсистема для распыления воды в камере.
Электронно-лучевая пушка действует при напряжении 20 кВ и силе тока 80 мА. Управление фокусирующей и отклоняющей катушками осуществляются с пульта управления, при этом регулируется размер сечения и положение луча на испытываемых образцах.
На пульте управления имеются регуляторы и индикаторы для управления экспериментом, в том числе индикатор датчика давления в вакуумной камере, вольтметр и амперметр для индикации параметров электронно-лучевой пушки и индикатор термопарного датчика температуры.
В функции экипажа будет входить установка специальной аппаратуры и образцов для каждого эксперимента в камере, управление экспериментом с пульта, наблюдение за ходом экспериментов через специальные окна, регистрация информации и демонтаж оборудования после выполнения эксперимента.
Полученные экспериментальные данные будут содержаться в образцах, в возвращаемой на Землю части оборудования, на кинопленке, отснятой при выполнении двух экспериментов с электрон
199
ной пушкой и в эксперименте М479, а также в комментариях членов экипажа, занятых проведением эксперимента.
Возвращенные на Землю образцы будут изучены и будет проведено их сравнение с контрольными образцами, полученными при выполнении таких же экспериментов в земных условиях.
Данный эксперимент включает следующие четыре операции.
1.	М551. Плавка металлов. Предусматривает исследование течения расплавов. Образцы металла плавятся с помощью электронно-лучевой пушки и фотографируются. Анализ образцов осуществляется по возвращении на Землю. Руководитель эксперимента Р. М. Пурмен.
2.	М552. Экзотермическая пайка. Предусматривается пайка трубок из нержавеющей стали при монтаже и ремонте в космосе. Предусматривается также изучение течения и капиллярного действия расплавленного материала при использовании в качестве источника нагревания экзотермической смеси. Демонстрируется возможность экзотермических реакций при пайке в космосе. Руководитель эксперимента Дж. Уильямс.
3.	М553. Полу4*»П?е сферических отливок. Предусматривается получение сферических отливок диаметром 6 мм из расплавленных образцов металлов под действием силы поверхноеткого натяжения в условиях невесомости. Оценка сферических отливок будет производиться на Земле. Руководитель эксперимента Э. А. Хейземейер.
4.	М555. Выращивание кристаллов арсенида галлия. Предусматривается выращивание монокристаллов арсенида галлия, отличающихся чрезвычайно высокой химической чистотой и совершенством. Арсенид галлия растворяется в жидком галлии на горячем конце (750° С) кварцевой трубки; кристаллы формируются на затравочном кристалле на холодном (550° С) конце трубки. Трубка вскрывается для анализа после возвращения на Землю. Руководитель эксперимента Д-р М- Рубинштейн.
Эксперимент
Использование «.'.эдтрспевд мяадоцелевого назначения (рис. 175).
Технический руководитель проекта Артур Бёзе.
Цель эксперимента.
Исследование средств проведения &£спериментов по затвердеванию, росту кристаллов,-получекию композиционных сплавов, исследованию проЧЙЭёЙЙЙ! херактердсгик сплавов и изучению термических процессов, приводящих К изменению свойств материалов в условиях невесомости.
Система состоит из трех основных элементов: печи многоцелевого назначения, блока управления и 33 патронов (для 11 серий экспериментов). Печь имеет три полости, куда помещаются образцы, так что одновременно может проводиться эксперимент с тремя образцами (патронами). Печь спроектирована таким образом, что
200
в пределах каждой полости обеспечиваются три различные температурные зоны:
1.	Зона с постоянной высокой температурой на конце полости, где температура достигает 1000° С.
2.	Градиентная зона, где могут создаваться градиенты температур от 20 до 200° на сантиметр.
3.	Холодная зона, в которой тепло (подводимое к образцам) отводится из системы по специальному теплопроводу.
Блок управления обеспечивает регулирование температуры печи и может быть настроен на любой заданный температурный ре-
Рис. 175. Многоцелевая электрическая печь и панель управления
жим в пределах от 0 до 1000° С. Два реле времени позволяют космонавтам программировать длительность задаваемого температурного режима и устанавливать затем скорость охлаждения печи. Патрон заключает в себе образец материала, распределение температуры в образце обеспечивается тепловыми свойствами конструкции патрона. После установки образцов в печи и включения системы электропечь будет работать автоматически до полного выключения системы.
Одиннадцать серий экспериментов запланированы для системы М518, цели этих экспериментов таковы:
М556. Парообразование соединений элементов IV—VI групп периодической системы, обычно являющихся полупроводниками. Предусматривается определение степени улучшения, которая может быть достигнута в отношении повышения качества и химической гомогенности кристаллов, полученных осаждением из паровой фазы в условиях невесомости. Руководитель эксперимента д-р Г. Видемайер.
М557. Получение сплавов несмешиваемых компонент. Предусматривается определение влияния невесомости на технологические процессы с композитными материалами, у которых в земных
8	3069
201
условиях обычно наблюдается разделение фаз из-за различия плот, ностей. Руководитель эксперимента Дж. Регер.
М558. Диффузия радиоактивного индикатора примесей. Предусматривается изучение диффузии примесей и самодиффузии в жидких металлах в невесомости, а также возможного влияния на эти процессы ускорений космического объекта. Руководитель эксперимента д-р Т. Уканва.
М559. Микросегрегация в германии. Предусматривается опреде-ление степени микросегрегации присадочных примесей в германии (добавляемых для его активации) под воздействием HajtpaMjwAtSA' кристаллизации без конвекции в условиях невесомост^'Д^ге^Шзд-тель эксперимента д-р Ф. Падовани.	-• ?
М560. Рост сферических кристаллов. Выращивание однородных кристаллов германия совершенной структура рующими примесями; сравнение свойств этих кристалле® ческими свойствами идеальных кристаллов. Руководитель эксперимента д-р Г. Волтер.
М561. Композиты, армированные нитевидными кристаллами. Предусматривается получение бездефектных образцов композиционных материалов на основе серебра и алюминия, армированных однонаправленными нитевидными кристаллами карбида кремния. Руководитель эксперимента д-р Т. Кавада.
М562. Выращивание кристаллов антимонида индия. Предусматривается выращивание химически однородных кристаллов полупроводников совершенной структуры с легирующими примесями, изучение влияния невесомости на процесс выращивания. Руководитель эксперимента д-р Г. Гатос.
М563. Рост кристаллов в смеси элементов III—V групп периодической системы. Предусматривается изучение влияния невесомости на направленность структуры бинарных полупроводниковых сплавов, исследование влияния состава сплава на полупроводниковые характеристики монокристаллов, если таковые удастся получить. Руководитель эксперимента д-р В. Вилкокс.
М564. Исследование галлоидных эвтектик.
Предусматривается получить эвтектику волокнистой структуры из хлорида и фторида натрия и измерить ее физические свойства (особый интерес представляют оптические свойства). Руководитель эксперимента д-р А. Иу.
М565. И(адеЛование серебряной решетки, расплавленной в космосе. Предусматривается исследовать изменение размеров и формы ячеек в сетках из тонкой серебряной проволоки, расплавленной и затвердевающей в невесомости. Руководитель эксперимента д-р А. Дерютер.
М566. Исследование медно-алюминиевой эвтй$Й$$. Предусматривается изучение влияния невесомости на обрС^Вй&ие слоистых структур в эвтектических сплавах при направленной кристаллизации.
Руководитель эксперимента Э. Хейзмейер.
202
В. Изучение систем в условиях невесомости
Эксперименты по изучению работы систем в условиях невесомости были отобраны с тем, чтобы получить техническую информацию о способностях человека работать в условиях невесомости и оценить качества устройств, разработанных для увеличения подвижности и работоспособности космонавта в таких условиях. Эти исследования обеспечивают осуществление целей, предусмотренных программой «Скайлэб» по развитию и улучшению способности человека жить и выполнять полезную работу в космосе. Будут проведены оценки способности экипажа выполнять в условиях невесомости операции, трабукццяе грубых и тонких манипуляций. Намечается проведений<?^£а измерений для определения влияния условий продолж^&чЛй невесомости на способность человека повторять выполненье синих и тех же операций квалифицированно и своевременно. Будут проведены точные измерения возмущений орбитальной станции, вызванных перемещениями экипажа. Эти результаты очень важны для определения допустимых (для членов экипажа) движений во время проведения экспериментов, требующих низких уровней ускорения (10~*—10~5g) или выдерживания ориентации с высокой точностью, а также для проектировки#} систем стабилизации и ориентации будущих космических arfo^ji--тов. Эксперменты позволят оценить также эксплуатационный £0*. можностн индивидуальных средств перемещения космонавтов в космосе. Полученные сведения будут использоваться при составлении программ работ космонавтов при выходе в открытый космос, например, в будущем при сборке больших космических сооружений, осмотре и техническом обслуживании, ремонте, очистке, выполнении спасательных операций, переносе на борт станции образцов и носителей информации и т. д. Во время полета будет произведена оценка нескольких средств передвижения космонавтов в космосе и средств, облегчающих труд космонавтов.
Эксперимент М487.
Оценка условий для работы и отдыха космонавтов.
Руководитель эксперимента С. Джонсон.
Цель эксперимента.
Эксперимент предусматривает оценку условий работы и отдыха космонавтов, обеспечивающих требуемый комфорт, безопасность и нормальную работоспособность экипажа. Оборудование, процедуры и конструкции, созданные для этих целей на основе «земного» опыта и опыта первых орбитальных полетов, могут потребовать изменений. Для оценки этого необходимо собрать данные, касающиеся ряда технических аспектов разработки и эксплуатации подобных систем. К ним относятся такие вопросы, как: физические параметры среды на станции (температура, влажность, освещенность, шум); архитектура (объем и планировка бытовых и лабораторных помещений); средства, облегчающие перемещение и фиксацию тела космонавта (около рабочего места и в спальных
8*
203
кабинах); питание и водоснабжение (хранение, приготовление, качество); одежда (удобство, износостойкость, покрой); личная гигиена (гигиена тела, ежедневный туалет, сбор и удаление отходов жизнедеятельности); уход за помещениями (уборка, удаление отходов); организация досуга (принадлежности для физических упражнений, индивидуальные и групповые средства для развлечения, необходимость в уединении); средства связи.
Рис. 176. Эксперимент М5О9 Ранцевая установка для перемещения космонавтов в открытом космосе
Аппаратура, используемая при проведении этого эксперимента, включает портативный цифровой термометр для измерения температуры поверхности, измеритель уровня звукового давления, частотный анализатор, измеритель скорости воздуха, мерную линейку (рулетку), термометры для измерения температуры среды. Могут использоваться кинокамеры, осветительные лампы и магнитофоны, предназначенные для других экспериментов. Информация будет регистрироваться на кинопленках и магнитофонных лентах. Оценка собранной информации будет проводиться на Земле после возвращения.
Эксперимент М509.
Испытания ранцевой установки для перемещения в космосе, (рис. 176, 177).
Руководитель эксперимента майор С. Э. Уитсетт.
204
Цель эксперимента.
Эксперимент предусматривает испытание способов управления ранцевой установкой для перемещения в открытом космосе при выполнении ряда операций, типичных для работы космонавтов. Ис-лользование активных систем управления перемещением является .необходимым элементом при выполнении спасательных операций,
Рис. 177. Отработка системы ручного управления ранцевой установки
проведении осмотров и ремонте космических летательных аппаратов в полете, доставке экипажей и грузов, развертывании (монтаже) на орбите сложных космических сооружений.
Расширение маневренных возможностей космонавтов снижает усталость и напряжение и сокращает время, требуемое для выполнения операций в открытом космосе. Ранцевая установка существенно расширяет подвижность космонавта в скафандре, обеспечивает управление ориентацией и стабилизацией тела космонавта в пространстве.
В эксперименте М509 будут исследованы две реактивные установки для управления перемещениями космонавтов в условиях невесомости. Первая установка — ранцевая, она крепится на спине и является устройством с ручным управлением, обеспечивающим
205
автоматическую стабилизацию. Другая установка — малая, ручная
Ранец, обслуживающий оба приспособления, содержит заряжае мый или сменный баллон со сжатым азотом, который создает реактивные струи в ранцевом либо ручном устройствах. Питание электросистем в ранце обеспечивается использованием сменных, либо перезаряжаемых батарей. Космонавт надевает ранец либо поверх скафандра, либо поверх рабочего комбинезона, используя подвесную систему, похожую на ту, которая используется на пара шютах.
Ранцевая установка обеспечивает маневрирование по шести степеням свободы (поступательные движения по осям х, у и z и угловые перемещения относительно этих осей), а также позволяет осуществлять рысканье и вращение с помощью 14 реактивных сопел, размещенных в разных положениях на ранце. Управление соплами осуществляется с помощью двух ручек управления, смонтированных на подлокотниках, соединенных с ранцем. Ручки управ ления идентичны тем, которые использовались на корабле «Аполлон».
Ручная установка представляет собой простое, небольшое устройство с ручным управлением, подобное тому, которое использовалось на корабле «Джемини». Она состоит из ручки и регуляторов для двух противоположно направленных реактивных сопел.
Ручная установка соединена коротким шлангом с азотным баком в ранце. Для изменения ориентации и поступательного перемещения космонавт направляет в нужную сторону сопла ручной установки, визуально оценивая свои положения в пространстве. Испытания ранцевой и ручной реактивных уч^овок для перемещения космонавта будет проводиться в п&йз&йнии орбитального блока станции.
Ранцевая установка оборудована приборами для регистрации многочисленных технических и медико-биологических данных во время работы в скафандре. Эти данные будут восприниматься, собираться и передаваться от свободно перемещающегося космонавта к приемнику в орбитальном блоке. Вместе с записанным на магнитофонную пленку устным комментарием полученная информация будет передаваться на Землю. Дополнительная информация’ будет обеспечиваться телевидением во время полета, фото- и кино-документами, а также записями в бортовом дневнике. Ожидается, что вс время эксперимента М509 будет получена ценная информация о качествах систем для маневрирования космонавтов, методах ЖШЭД&М потребляемой энергии, возможностях и ограниче-
-«пери ж е й т М516.
Изучение деятельности космонавтов в условиях невесомости.
Руководитель эксперимента Р. Л. Бонд.
Цель эксперимента.
Изучение деятельности членов экипажа в течение продолжительного полета в условиях невесомости, главным образом, путем
206
наблюдения за космонавтами при выполнении обычных операций, предусмотренных программой полета. Предусматривается получение информации, полезной при проектировании космического оборудования в будущем. Одним из требований этого эксперимента является систематическая регистрация данных, касающихся деятельности человека в течение продолжительного космического полета, получение и оценка информации об условиях пребывания экипажа на орбитальной станции, а также оценка информации, могу-
Рис 173. Эксперимент Т002. Ручной секстант для измерения углов между двумя звездами:
/—регуляторы фильтра для фиксированной линии визирования; 2— регулятор фильтра для сканирующей линии визирования; 3— ручка грубого управления сканированием; <—ручка точного управления сканированием; 5—регулятор подсветки шкалы; 6— регулятор подсветки сетки прибора; 7—замок крепления окуляра: 8—ручка управления отметкой времени; 9—диоптрическая шкала; 10-окуляр; /7—тумблер включения цифрового отсчета
щей служить в качестве проектных критериев при создании будущих пилотируемых космических аппаратов. Этот эксперимент не требует использования какого-либо специального оборудования, и все данные будут получены в процессе выполнения других запланированных работ. Информация будет фиксироваться на фото- и кинопленке, на магнитофонной ленте и отражаться в бортовых журналах, телевизионных репортажах и телеметрических записях.
Эксперимент Т002. Ручная астронавигация в космосе (рис. 178).
Руководитель эксперимента Роберт Дж. Рэндл.
Цель эксперимента.
Предусматривается изучение влияния условий продолжительного космического полета на способность космонавтов осуществлять навигационные измерения через окно бытового отсека с помощью ручных инструментов. Данные, полученные ранее на тренажерах, при полетах на самолетах и на корабле «Джемини» уже
207
показали, что человек в условиях космического полета может проводить точные навигационные измерения, используя простые ручные инструменты. Цель этого эксперимента — определить, существенно ли влияет продолжительный космический полет на способ ность человека проводить такие точные измерения. Измерения будут неоднократно повторяться, чтобы определить влияние длительности пребывания космонавтов в условиях невесомости на их способность выполнять операции, требующие высокой точности оператора. В эксперименте будут использоваться ручной секстант и ручной стадиметр. Секстант, подобный применяемому летчиками, будет использоваться для измерения углов между двумя звездами и между звездой и краем лунного диска. С помощью стали-метра будет определяться высота полета орбитальной станции. Информация будет представлена в виде записей показаний секстанта и стадиметра, комментарии космонавтов будут записывать-ся на магнитную ленту.
Эксперимент Т013.
Исследование возмущений станции под воздействием движении космонавтов.
Руководитель эксперимента Брюс А. Конвей.
Цель эксперимента.
Предусматривается определить влияние перемещений членов экипажа внутри станции на точность ее стабилизации. Многие эксперименты и астрономические исследования требуют точности ориентации станции в доли угловой секунды. Одним из наиболее существенных препятствий в достижении такой точности, возможно, является движение космонавтов внутри корабля. Для правильного расчета системы стабилизации и ориентации космических летательных аппаратов будущего нужны точные знания об эффектах подобного рода. В этом эксперименте будут точно измерены силы, с которыми действуют на аппарат тело космонавта и его конечности. Датчики движения, прикрепленные к костюму космонавта, будут регистрировать относительные движения тела, верхней и нижней частей рук и вог. Космонавт, выполняющий эксперимент, будет соединен с устройством, измеряющим силы, с которыми космонавт воздействует на станцию своими движениями. Движения конечностей и силы будут записываться на магнитную пленку, движения космонавтов будут сниматься на кинопленку.
Эксперимент 1020.
Испытания микродвигателей для перемещения в космосе, смонтированных в ботинках космонавтов (рис. 179).
руководитель эксперимента Дональд Э. Хьюз.
Цель эксперимента.
Предусматривается оценка характеристик микродвигателей для перемещения в космосе, смонтированных в ботинках космонавтов. Эта система, освобождающая руки космонавта, представляет собой экспериментальное устройство для обеспечения перемеще
на
ния в условиях невесомости. Это индивидуальное средство, работающее на сжатом холодном газе. Используется сжатый азот из баллона, предусмотренного для эксперимента М509. Космонавт, одетый либо в скафандр, либо в полетный комбинезон, будет выполнять повороты тела относительно трех взаимно перпендикулярных осей, а также поступательные перемещения в направлении ноги — голова. Баллон с сжатым азотом и батарея питания после использования заменяются. Предусматривается регистрация телеметрической информации, киносъемка и запись комментариев космонавтов на магнитную ленту.
Рис. 179. Эксперимент ТОМ. Микродвигатели, смонтированные на ботинках, для перемещения мосмомаятов в открытом космосе
209
Г. Исследование среды, окружающей станцию
Эксперименты на орбитальной станции «Скайлэб», связанные с изучением среды, окружающей станцию, предусматривают измерение радиации в помещениях станции и загрязнения среды вокруг нее, а также изучение влияния окружающей среды на теплозащитные покрытия.
Основным источником радиации, который встречает станция «Скайлэб» на околоземной орбите, является Южно-атлантическая аномалия — область, где радиационные пояса Ван Аллена расположены близко к Земле из-за несимметричной формы магнитного поля Земли. Кроме того, солнечные вспышки могут производить облучение протонами высокой энергии и альфа-частииами. Имеет место также непрерывное излучение от источников космических лучей. Измерение уровня радиации необходимо для предсказания дозы радиации, получаемой космонавтом в полете на околоземной орбите.
Теплозащитные покрытия с определенными свойствами поглощения и излучения используются на поверхности станции, чтобы обеспечить сохранение желаемой температуры внутри станции. К сожалению, окружающие условия, в которых эти теплозащитные покрытия находятся до и во время полета, часто изменяют их свойства, делая их менее эффективными. На станции «Скайлэб» предусмотрены два эксперимента для определения влияния окружающей среды на теплозащитные покрытия.
Облака частиц, окружающих станцию, являются загрязнением; эти загрязняющие частицы могут осаждаться на оптических поверхностях, а также могут давать фоновую засветку оптическим приборам станции. Эти частицы образуются в результате работы микродвигателей системы стабилизации, выбросов воды и мочи, а также из-за дегазации поверхности станции. В результате проведения двух экспериментов на станции «Скайлэб» предусматривается определение загрязнения среды, окружающей станцию.
Эксперимент D008.
Измерение уровня радиации внутри станции (рис. 180).
Руководитель эксперимента капитан Эндрю Д. Гримм.
Цель эксперимента.
Предусматривается измерение дозы радиации при полете на околоземной орбите. Эти измерения важны при определении качества дозиметрического оборудования, которое будет использоваться в космосе для предсказания доз радиации на орбите Земли и при изучении биологических реакций человека на радиацию. Оборудование для этого эксперимента состоит из портативного тканеэквивалентного дозиметра, линейной системы передачи энергии, включающей два детектора твердых частиц, которые измеряют эквивалентные уровни бомбардирующих частиц в тканях, и из пяти пассивных дозиметров. Пассивные дозиметры и линейная система передачи энергии помещаются в специальные ячейки и оста-
210
сотся там в течение всего полета станции. Тканеэквивалентный дозиметр будет переноситься в различные места на станции в периоды проведения измерений. Полученные данные будут передаваться на Землю с помощью системы телеметрии, в качестве дополнительной информации будут использоваться записи в бортовом журнале о периодах выполнения замеров, а также доставляемые на Землю для анализа пассивные дозиметры.
Рис. ISO. Эксперимент DOOS. Anna* датура для измерения уровня радиации внутри станции: /—стационарный дозиметр; 2— переносной дозиметр
Рис. 181. Эксперимент D024. Исследование влияния условий космического полета иа тепло* защитные покрытия:
/—контейнер с образцами; ?—образцы покрытий
Эксперимент D024.
Исследование влияния условий космического полета на теплозащитные покрытия (рис. 181).
Руководитель эксперимента д-р Уильям Лен.
Цель эксперимента.
Устанавливаемые на внешней поверхности станции образцы теплозащитных материалов подвергаются воздействию условий космического полета. По возвращении на Землю их сравнивают с образцами, подвергнутыми аналогичному воздействию в моделирующих установках. 3 рамках эксперимента М415 будет исследовано также воздействие предстартовых и стартовых условий. Экспериментальное оборудование состоит из двух панелей, каждая из которых содержит 36 образцов теплозащитного покрытия (диски диаметром 2,5 см). Панели с нанесенными на них различными по-
211
крытиямш будут подвергаться воздействию только окружающей космической среды. Одна панель будет снята, помещена в герметически закрываемый контейнер и затем возвращена на Землю для анализа после завершения работы в космосе первого экипажа. Другая панель возвращается на Землю после завершения второго полета.
Эксперимент М415.
Исследование стабильности свойств теплозащитных покрытий при старте и после выхода на орбиту (рис. 182).
Руководитель эксперимента Юджин К. Маккэннэн.
Рис. 152. Эксперимент M4I5. Исследование стабильности свойств теплозащитных покрытий при старте и после выхода на орбиту:
/—кабель к температурным датчикам; 2—кожух; 3—сбрасываемые крышки; 4— образцы теплозащитных покрытий, монтируемые иа температурных датчиках;
5— корпус отсека оборудования; 6— панели на корпусе отсека оборудования
212
Цель эксперимента.
Исследование ухудшения теплозащитных характеристик различных материалов под влиянием внешних условий в предстартовый период, во время старта и в космическом полете. В эксперименте используются две панели, на каждой из которых установлены 12 термодатчиков, расположенных в четыре ряда (по три в каждом ряду) на внешней поверхности ракеты «Сатурн-IB». Три различных образца теплозащитного покрытия монтируются на датчики в каждом ряду. Один ряд образцов покрытия будет подвергаться воздействию всех окружающих условий (рассматриваются условия до запуска, во время запуска и в космосе). Второй ряд образцов начинает подвергаться воздействию окружающей среды перед самым сбрасыванием фермы стартовой системы аварийного спасения экипажа. Третий ряд образцов подвергается воздействию струи двигателя при отделении последней ступени и условиям космического полета. Четвертый ряд подвергается воздействию только открытого космоса. По телеметрическим каналам передаются данные о температуре под покрытием, что позволят определить изменение его свойств на участке выведения и на орбите. В отличие от^кд^еримента D024 в этом эксперименте нельзя провести подро&^^ззмерения спектрального отражения, так как покрытия не буДУ^^вращаться.
Эксперимент ТООЗ.
Замеры концентрации аэрозолей в пробах воздуха на станции 183).
; .^ководитель эксперимента д р Уильям 3. Ливитт.
t эксперимента.
Предусматривается измерение размера, концентрации и состава мельчайших частиц, имеющихся в атмосфере станции «Скайлэб». Полученная информация будет использоваться не только как мера качества атмозферы на станции «Скайлэб», но и как источник сведений при анализе Других явлений. Причины дискомфорта космонавтов, касаюшаеся д»бо дыхания, либо состояния их кожи, могут быть связаны с образованием аэрозолей. Аномалии могут быть определены npj< исиолъзсфайиа информации, полученной в данном эксперименте. Кроме «того, аолучаыная информация будет полезной при проектировании будущих космических кораблей и оборудования. Эксперимент осуществляется автоматически: ящик размером примерко-!эХ2оХЗЗ ем’ ймеет-отверстия для входа и выхода воздуха, фильтр с яёреключателем,, трехканальный индикатор и регистратор количеству чустиц. Трехканальный регистратор измеряет соответствующую концентрацию частиц в диапазонах 1,0—3,0 мкм, 3,0—9,0 мкм и 9,0—100 мкм. Настройка фильтра выбирается в зависимости от того, в какой части станции проводятся измерения. Фильтр используется для улавливания частиц и их последующего исследования. Размер частиц и их количество определяются путем пропускания известного объема воздуха через из
213
мерительную камеру и измерением количества света, рассеиваемого каждой частицей с помощью фотодетектора, а также путем определения числа световых импульсов, которые соответствуют числу частиц. Измерения в выбранном месте станции производятся три раза в день. Каждые десять дней измерения производятся в нескольких других местах. Еще десять измерений могут быть
Рис. ibJ. Эксперимент ТООЗ. Определение наличия м концентрации пыли н дру* гик частиц в атмосфере станции
сделаны в любых местах по усмотрению членов экипажа. Фильтры, используемые при каждом измерении, будут возвращены на Землю для анализа.
Эксперимент Т025.
Изучение облака частиц искусственного происхождения вокруг станции, вызывающего помехи при наблюдениях (рис. 184).
Руководитель эксперимента д-р Майо Гринберг.
Цель эксперимента.
Предусматриваются визуальные наблюдения, фотографирование и оценка облака частиц, окружающего станцию «Скайлэб» на орбите. Предусматривается также изучение изменений (размера, количества, распределения), происходящих в этих частицах при включении двигателей системы стабилизации или при выбросах воды на результаты фотографирования солнечной короны. Для проведения этого эксперимента используют специальный небольшой коронограф, вынесенный в космос через ориентированный на Солнце шлюз. Особый интерес представляет вуаль от фоновой засветки пленки светом, рассеянным на частицах при экспозиции. Полученные фотоснимки будут возвращены на Землю для подробного анализа.
214
Эксперимент 1027.
Изучение влияния облака частиц искусственного происхождения вокруг станции на загрязнение оптических поверхностей комплекта ATM (рис. 185).
Руководитель эксперимента д-р Джозеф А. Маскари.
Рис. IM. Эксперимент T02S. Исследование облака частиц вокруг етан-цим с помощью коронографа:
7—камера; 2—контейнер с коронографом: .7—устройство со световой заслонкой; выдвижной стержень
Цель эксперимента.
В эксперименте предусматривается определить изменения оптических свойств различных поверхностей, вызываемые облаком частиц вблизи корабля, измерить количество отложившихся за-
Рне. ISS. Эксперимент Т027. Изучение влияния облака частиц вокруг станции на загрязнение оптических поверхностей приборов:
а— телескоп фоточетр и автоматическое устройство управления, используемые в экспериментах 1027 и SO73; б—телескоп-фо тометр. в—комплект образцов оптических поверхностей; I—раздвижной кронштейн
215
Л-грязнений на испытываемой поверхности во-эреьгя тсл^а и наблюдать яркость небесной сферы, обусловленную ^ас^ейванием нами солнечного света. Система, состоящая из 2(И1 образцов оптических поверхностей 16 различных материалов (стекло’ для око^, зеркала, дифракционные решетки и другие оптические повэрхпос-ти) и двух кварцевых микровесов, будет гю.пвергатъся воздействии» космической окружающей среды при разл1нчиых*вроиежутхах Времени в течение пятисуточного периода. С помощью иварпеэыХ'Нйю ровесов будет измеряться масса частиц, осаждающихся ид *г. сверю7 ностях. С использованием фотоэлектрического поляриметрического фотометра, применяемого в экспериментах S073 и Т027, будет измерена яркость свечения частиц в лучах Солнца при элонгации более 15° к направлению на Солнце. 16-миллиметровая кинокамера будет использоваться для регистрации фотометрической и поляриметрической информации. После экспозиции образцы поместят в вакуумированный контейнер для возвращения на Землю и последующего анализа.
5.	ПРОЕКТЫ УЧАЩИХСЯ
С целью стимулирования интереса к науке и технике непосредственным вовлечением учащихся 9—12 классов в научную программу в октябре 1971 г. Национальная научная ассоциация преподавателей при содействии НАСА распространила сообщение о научных возможностях и методах участия в программе «Скайлэб». В результате было получено свыше 3400 предложений по экспериментам. Затем ассоциация отобрала наиболее интересные предложения 25 учащихся. 25 финалистов приняли участие в неделе предварительного рассмотрения проекта в Центре Маршалла НАСА, где к ним присоединились преподаватели, ученые, инженеры, техники и проектанты, участвующие в составлении программы «Скайлэб».
После детального рассмотрения в НАСА 19 из 25 предложений были отобраны для включения в программу «Скайлэб». 19 учащихся, чьи работы были отобраны, принимали непосредственное участие в разработке необходимого для проведения эксперимента оборудования и в подробном планировании своих исследований, включая возвращение информации и обработку, планирование полета и подготовку экипажа. После завершения полета учащиеся изучат полученную информацию и сделают сообщения по результатам своих экспериментов.
Джо Б. 3 моле к, преподаватель-наставник Уильям Л. Боринг.
Поглощение излучаемого тепла атмосферой Земли, ED11.
Целью эксперимента является получение информации о потере тепловой энергии в атмосфере Земли. В эксперименте будет использована информация, полученная с помощью аппаратуры EREP, эксперимент S19L Аналогичные измерения для сравнения будут проведены одновременно на Земле.
216
Трой А. Кри те с, преподаватель-наставник, Ричард К. Путнэм. Наблюдения космического пространства и предсказание извержения вулканов, ED12.
Цель этого изучения — анализ снимков, сделанных в инфракрасных лучах в районах, где находятся известные вулканы, с помощью датчиков комплекта EREP (эксперименты S190A, S1190B, SI91, S192). Полученные данные будут сравниваться с данными, полученными на Земле, чтобы определить, могут ли приборы, удаленные на большие расстояния, зарегистрировать увеличенное тепловое излучение, которое может предшествовать приближающемуся извержению вулкана.
Элисон Хопфильд, преподаватель-наставник Норман Сперлинг. Фотографирование облаков либрации, ED21.
С помощью камер солнечного телескопа на станции «Скайлэб», используемых в эксперименте S052, будет получено изображение двух районов на орбите Луны, в которых существует условие гравитационного равновесия, что вызывает накопление космических частиц. Когда каждый из этих районов входит в поле зрения солнечных телескопов на станции «Скайлэб», производится фотографирование, а яркость и поляризация отраженного света измеряться в экспериментах ТО27 и SO73.
^^Даниэль К. Б о кс л ер, преподаватель-наставник Джоя F?: ДУйли. Возможное подтверждение существования объектов на орбите, внутренней по отношению к орбите Меркурия, ED22.
Во время этого наблюдения будет осуществлена попытка идентифицировать планетарное тело, которое, возможно, вращается вокруг Солнца на расстоянии приблизительно 0,1 расстояния от Солнца до Земли (радиус орбиты Меркурия составляет примерно одну треть радиуса орбиты Земли). Эксперимент предусматривает изучение примерно 30000 фотографий, сделанных с помощью коронографа из комплекта ATM, эксперимент S052.
-Еа м ильтои, преподаватель-наставник Джеймс А. Фуйкг^Ми .Спектрография некоторых квазаров, ED23.
будет'лрбэеден анализ некоторых фотографий, полученных с вОмОЩьЮ оборудования для наблюдения за звездами в ультра-фисдетовом диапазоне спектра (S019).
Будут Изучал! фотографии некоторых областей, в которых были •ндеетифици^бваны квазары, с тем чтобы получить информацию О СДбКТре s ультрафиолетовом диапазоне. Это послужит дополне-йнс-м к/имеющийся сведениям, полученным в диапазоне радиоволн к	диапазоне спектра.
Джо У-' Рейс, преподаватель-наставник Хелен У. Бойд, fl и	рентгеновского излучения с другими спектральны-
ми. xapfixie^ticriiJKaMu звезд, ED24.
— провести наблюдения областей небесной сфе-
вгаяХтнИбвском диапазоне длин волн и попытаться связать peHTfeiWjfCltOfc изучение звезд с их спектральными характеристикам^.	будут изучены результаты наблюдений Солнца
щп. гъ.	217
в рентгеновском излучении и других диапазонах спектра с тем, чтобы вновь исследовать Солнце и его связь со звездами. Будет проводиться оценка изображений, полученных с помощью приборов комплекта ATM в экспериментах SO54 и S056.
Джин Л. Левенталь, преподаватель-наставник Гарри Э. Шулетт. Рентгеновское излучение от планеты Юпитер, ED25.
Целью данного исследования является обнаружение рентгеновского излучения, исходящего от Юпитера. Рентгеновское излучение, если оно будет обнаружено на станции «Скайлэб», будет соотнесено с солнечной активностью и радиоизлучением Юпитера, чтобы получить дополнительную информацию о механизме излучения этой планеты. Будут использоваться изображения, полученные с помощью комплекта приборов ATM в эксперименте S054.
Нил У. Шэннон, преподаватель-наставник Поль X. Кнап-пенбергер. Поиск пульсаров в ультрафиолетовых длинах волн, ED26.
Будут использоваться наблюдения в ультрафиолетовом диапазоне некоторых областей небесной сферы в попытке связать ультрафиолетовые излучения с известными радиойзлучакмцими пульсарами и с пульсаром в туманности Рака, который излучает импульсы в рентгеновском диапазоне, видимом свете и радиодиапазоне. Будет проведена оценка изображений, полученных с помощью прибора S019.
Роберт Л. Стэль, преподаватель-наставник Ален Г. Со-унз. Поведение бактерий и бактериальных спор в условиях космического полета на станции «Скайлэб», ED31.
В этом эксперименте будут изучены колонии бактерий различных видов в условиях невесомости, чтобы определить, вызывают ли эти условия какие-либо изменения в выживаемости, росте и мутации бактерий и спор по сравнению с идентичными колониями на Земле.
Тодд А. Майстер, преподаватель-наставник Винсент Дж. Галассо. Изучение in vitro отдельных иммунных явлений, ED32.
Цель эксперимента — определить, влияет ли на действие антител невесомость. Антитело — это вещество, действие которого направлено на разрушение специфических чужеродных веществ (антигенов), таких как токсины, бактерии и пыль. Микроскопические слайды, используемые в эксперименте, «фиксируются» добавлением уксусной кислоты, чтобы остановить активность антител, возникающую в результате введения антигенов.
Эти слайды затем фотографируются космонавтом, фотографии возвращаются на Землю для анализа.
Кати Л. Джексон, преподаватель-наставник Мэри К. Кимзи. Количественное измерение сенсомоторных реакций космонавтов во время продолжительного полета в условиях невесомости ED41 (рис. 186).
В этом эксперименте используется стандартный аппарат для проверки глазо-двигательной координации с целью оценки изме-218
нений сенсомоторных навыков членов экипажа. Космонавт должен осуществить электрические контакты с помощью ручной иглы на системе отверстий в перфорированной пластине. Время, необходимое для этой процедуры, есть мера эффективности координации. Результаты записываются на пленку.
Рис. 186. Эксперимент BD41. Изучение сенсомоторных реакций космонавтов в условиях невесомости
Джудит С. Майлз, преподаватель-наставник Дж. Майкл Конли. Образование паутины в условиях невесомости, ED52 (рис. 187).
Будут проводиться фотонаблюдения процесса образования паутины и подробного строения паутины паука araneus diadematus в земных условиях и в условиях невесомости на станции «Скайлэб».
Джо ль Дж. Водекемпер, преподаватель-наставник Льюс М. Шааер. Рост растений в условиях невесомости, ED61.
Дональд У. Шлак, преподаватель-наставник Джин К. Битон. Роль света в ориентации растения эмбриона в условиях невесомости, ED62.
Эти два эксперимента были объединены в один эксперимент, для следующих целей.
1. Определить различия между саженцами риса, выращенными в условиях невесомости, и саженцами риса, выращенными на
219
Земле, в отношении роста их корневой системы и стебля, а также ориентации.
2. Определить, можно ли использовать свет как замену гравитации, заставляя корни и стебель саженцев риса расти в желаемом направлении в условиях невесомости и, если это так, то определить минимальный требуемый уровень света.
Фотоснимки эксперимента будут возвращаться на Землю.
Рис 187. Эксперимент БОИ. Изучение влияния невесомости на создание паутины пауками
Чернл А. Пелитц, преподаватель-наставник Гордон Б. Бильз. Движение цитоплазмы в условиях невесомости, ED63 (рис. 188).
Космонавт будет выполнять наблюдения с помощью микроскопа за клетками листьев элодеи* в условиях невесомости, чтобы определить, существует ли различие между движением внутриклеточной цитоплазмы в условиях невесомости и на Земле.
Роджер Дж. Джонстон, преподаватель-наставник Теодор Э. Молитор. Изучение капиллярного эффекта в условиях невесомости, ED72 (рис. 189).
Цель этого эксперимента — определить, приводят ли условия невесомости к изменениям в характеристиках капилляров и фнти-
* Элодея — яркозеленое, быстрорастущее растение, растущее а прудах со светлой водой.
220
Рис 186. Эксперимент EDM. Исследование движения цитоплазмы в условиях невесомости
Рис. 1*9. Эксперимент ED72. Изучение капиллярного эффекта в невесомости
22 Г
лей по сравнению с теми же характеристиками в земных условиях. Движение жидкостей по капиллярным трубкам будет регистрироваться с помощью фотокамер.
Винсент У. Конверс, преподаватель-наставник Мэри Дж. Трумбауэр. Измерение массы в условиях невесомости, ED74 (рис. 190).
Этот эксперимент дополняет прибор, существующий на станции «Скайлэб» для измерения массы образцов и массы тела. Обо-
Рис. 1Э0. Эксперимент ED74. Измерение массы  условиях невесомости с помощью пружинною устройства
рудование состоит из листовой рессоры, закрепленной на одном конце; масса, которую следует измерить, находится на другом конце. Осуществление эксперимента основывается на том же принципе, что и измерение массы в медико-биологической части программы «Скайлэб».
Терри К. Кв ист, преподаватель-наставник Майкл Стюарт. Анализ нейтронов на околоземной орбите, ED76.
Детекторы внутри станции «Скайлэб» будут регистрировать нейтроны от трех потенциальных источников: диффузно отраженные Землей нейтроны, нейтроны высоких энергий от Солнца и нейтроны от вторичных процессов на станции «Скайлэб». Детек
222
торами, установленными на стенках баков с водой на борту орбитальной станции, будут регистрироваться нейтроны, которые были замедлены при прохождении через воду в баках. Детекторы, установленные в других местах на борту станции, будут собирать контрольную информацию. Химическая обработка пластиковых детекторов после возвркжелйя на Землю обнаружит следы ионизации.
У. Брайан -Джцлэп, преподаватель-наставник Поль Дж. Палант. Волновое движение в жидкости в условиях невесомости, ED78.
Во время этого эксперимента будет проведено наблюдение движения	газа в жидкости при возбуждении ее известной
движущ^	'
6. ОЦШМД Д6НЛЫХ, ПОЛУЧЕННЫХ ПОСЛЕ ПОЛЕТА ОРБИМЯЬЙОЙ СТАНЦИИ «СКАЙЛЭБ»
Ответственность за обработку и оценку данных, полученных во' время проведения экспериментов на орбитальной станции «Скайлэб», лежит на руководителях экспериментов. Телеметрическая информация будет поступать к исследователям через Центр управления полетом в Хьюстоне сразу же после получения этой информации. Фильмы, пленки, образцы, дневники и другие виды информации, которые будут возвращаться на Землю в отсеке экипажа, будут доставляться вернувшимся экипажем в Центр управления полетом, а затем передаваться руководителям экспериментов. Дополнительные сведения, такие как положение станции на орбите, детали, касающиеся ее характеристик, информация о траектории полета, ориентация станции, как функция времени и положения на орбите, сведения об условиях среды, регистрация уровня радиации и загрязнения и другие сведения, представляющие специфический интерес для исследователей, будут предоставляться НАСА.
Большинство экспериментов будет выполняться в течение работы каждого из трех экипажей. Предварительная «быстрая» оценка результатов экспериментов после полетов первого и второго экипажей имеет очень большое значение, так как результаты одного полета могут подсказать, следует ли вносить изменения в какой-либо эксперимент во время последующих полетов.
УЙЛ-.ЙА 6
Программа исследований с Земли
Каждая программа экспериментов на орбитальной станции «Скайлэб» представляет собой расширенные исследования, которые проводились на Земле в течение некоторого времени. В связи с этим особый интерес представляют возможности сравнить и соотнести результаты экспериментов на орбитальной станции с результатами, полученными в земных условиях. Фактически, несколько программ исследований, выполненных на Земле, планировались и готовились специально для того, чтобы обеспечить сведения для поддержки экспериментов, sta станции «Скайлэб». Такие программы включают программу астрономических исследований с Земли, программу Национального управления по исследованию атмосферы и океаМ; программу для определения точности предсказания земных 5®Е^рсов с орбиты, и программу медицинских исследований.
Эти программы исследований с Земли послужат дополнением к исследованиям на станции «Скайлэб» в следующих направлениях. Во-первых, сравнением наблюдений на Земле с наблюдениями на станции «Скайлэб» тоРб же объекта экспериментатор может определить степень превосмйетва, которую наблюдения в космосе могут иметь над наблюдениями с Земли. Во-вторых, благодаря наблюдениям такого объекта, как группа солнечных пятен в течение продолжительного периода времени до и после полета станции «Скайлэб», можно глубже понять эволюционные процессы, которые могут значительно расширить ценность наблюдений, проведенных на орбитальной станции. В-третьих, благодаря наблюдениям на близком расстоянии определенных явлений на поверхности Земли, напрем-эр, тектонических образований, океанских течений, роста раследцЙ, можно создать «калибровочную» таблицу для интерпретации изображений тех же явлений, полученных с помощью аппаратуры на орбитальной станции. Эта калибровка может затем использоваться для интерпретации других изображений, сделанных на станции «Скайлэб», которые не удастся получить с Земли. В-четвертых, в случае медико-биологических исследований, наземные наблюдения позволят исследователю выяснить влияние невесомости на живые организмы путем сравнения данных, полученных на станции «Скайлэб», с результатами наблюдений, сделанных в тех же условиях на Земле.
224
Подробности некоторых наземных проектов изложены в следующих разделах.
1.	АСТРОНОМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ С ЗЕМЛИ
Эта программа предусматривает получение информации о явлениях на Солнце с помощью обсерваторий, расположенных в разных районах земного шара в то же самое время, когда приборы комплекта ATM наблюдают эти явления с орбиты. Информация, собранная на Земле, дополнит информацию, собранную в космо-
Pwc. 111. Солнечная обсерватория в Халнкала (Гавайские о-ва>
се, и, таким образом, поможет получить максимум пользы от применения комплекта ATM.
Еще в 1971 г. НАСА начала собирать предложения от астрономов для проведения наземных наблюдений, которые бы поддержали и расширили наблюдения за Солнцем на станции «Скайлэб». Многие организации представили свои предложения, девять из них были отобраны для осуществления.
Ниже приводится перечень астрономических обсерваторий и предложенные ими проекты.
А. Институт астрономии Гавайского университета в Халикала (рис. 191) строит фотометр для наблюдения активных областей короны. Этот прибор будет одновременно измерять интенсивность видимого излучения в зоне нескольких линий спектра короны с целью определения скорости рассеивания и поступления энергии в активных зонах и влияние солнечных вспышек на корону.
Б. В солнечной обсерватории в Квтт-Пик (рис. 192) создается спектрогелиограф для составления карты физических параметров
225
атмосферы Солнца. Солнечный телескоп и вакуумный спектрограф, снабженные объективом с высокой светосилой и скоростной кинокамерой, позволят получить спектральные карты активных участков солнечного диска с высоким пространственным разрешением
Рис. 192. Солнечная обсерватория в Китт-Пик (Аритона)
(до 1/2 угловой секунды). Быстродействующая фотометрическая система (с ЭВМ) позволит проводить быстрый анализ спектральных данных для получения скоростей движения солнечной плазмы и карт магнитных полей районов, представляющих интерес.
В. Национальное бюро стандартов улучшает точность измерений, проводимых с помощью комплекта ATM:
1)	разрабатывается водородно-дуговой источник радиационного теплового потока известной величины для тарировки систем спектрометрического детектора в диапазоне длин волн от 50 до 370 нм (500—3700 А);
2)	проводится исследование влияния на фотокатоды отщепления или добавления монослоев загрязняющих частиц в вакууме в диапазоне длин волн от 50 до 150 нм (500—1500 А);
3)	устанавливается возможность радиометрической тарировки длин волн до 20 нм (200 А) с помощью синхротрона Национального бюро стандартов.
Г. Калифорнийский политехнический институт устанавливает в своей обсерватории в Биг-Биэр-Лейк в Калифорнии 65-сантимет-ровый фотогелиограф (рис. 193). Условия для наблюдения там
226
исключительно хороши. Новый прибор будет использоваться для изучения активных участков Солнца вместе с комплектом ATM в случаях, когда требуется чрезвычайно высокое разрешение. Спектрогелиограммы будут выполнять-
ся в диапазоне длин волн от 393,3 нм (3933 А, К — линии кальция) до 1083 нм (10830 А, линии гелия).
Д. Солнечная обсерватория в Рай-Каньон, Калифорния (рис. 194) готовит обе свои системы телескопов для наблюдения во время работы комплекта ATM. С помощью одного телескопа будут проводиться на длине волны D3 линии гелия-1 наблюдения за солнечными вспышками и нестационарными явлениями в периоды высокой активности солнечного диска; будут также проводиться наблюдения протуберанцев в периоды слабой активности диска. Другой телескоп будет использован для фотографического исследования на длине волны 854,2 нм (8542 А, линия каль-
Ряе. IDS. Спяягчяая обсерватория  Бяг-Биэр-Лейк (Калифорния)
ЦИЯ-П).
Е. Калифорнийский университет в Сан-Диего создает фотометрическую систему для наблюдения в инфракрасном диапазоне спектра солнечных вспышек. Наблюдения будут проводиться в обсерватории на горе Леммон около Таксона в Аризоне (рис. 195). Наблюдения с помощью зеркального телескопа с оптической системой Кассегрена и диаметром зеркала 1,52 м будут проводиться в диапазоне длин волн от 700 мкм до 1 мкм. Эти наблюдения в инфракрасной части спектра будут сравниваться с наблюдениями, выполненными с помощью комплекта ATM.
Ж. В исследовательском центре Пало-Альто, Калифорния, будет проведено теоретическое исследование эмиссий гелия на активных участках поверхности Солнца в видимой и ультрафиолетовой части спектра. Результаты этих исследований позволят провести интерпретацию наблюдений с помощью ATM на частотах отдельных линий спектра в зависимости от распределения плотности электронов и температуры для активных участков Солнца.
3.	Государственная обсерватория Уттар Прадеш в Найни Тал, Индия, проводит изучение равновесия распада и возбуждения различных молекул в фотосфере, в солнечных пятнах и факелах. Программа предусматривает улучшение существующих моделей солнечной атмосферы.
227
Рис. 194. Солнечная обсерватория  Рай-Каньон (Калифорния)
Рис. 195. Обсерватория на горе Леммон (Аризона)
228
И. Лаборатория прикладной физики Университета в Балтиморе (рис. 196) выполнит программу наблюдений радиовзрывов на Солнце в диапазоне частот от 500 до 1000 МГц. С помощью спект-
Рис. 196. Радиотелескоп Университета в Балтиморе (Мврнлснд)
рографа с разрешающей способностью 0,01 с и антенны диаметром 18,3 м можно определить, существует ли в радиовзрывах конечная скорость дрейфа частот. Это в свою очередь повлияет на уточнение существующих моделей механизма эмиссии и плотности электронов в районе радиоисточника. Результаты этих исследований будут сопоставлены со сведениями, полученными на станции «Скайлэб».
2.	ПРОГРАММА НАЦИОНАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ
ПО ИССЛЕДОВАНИЮ АТМОСФЕРЫ И ОКЕАНА
Национальное управление по исследованию атмосферы и океана (NOAA) координирует сведения, получаемые «з обсерваторий США и зарубежных стран. Эти обсерватории будут предоставлять NOAA сведения для использования в постоянной работе по изучению солнечной активности. По соглашению с НАСА в NOAA создана программа изучения космической окружающей среды. Эта программа дополняет программу «Скайлэб» по изучению Солнпа с помощью комплекта ATM. Осуществление программы позволит расширить и улучшить имеющуюся информацию, а также обеспечит передачу непрерывных прогнозов солнечной активности руководителям экспериментов с комплектом ATM. во время полета орбитальной станции «Скайлэб».
NOAA будет использовать информацию многих обсерваторий,
229
чтобы обеспечить ею НАСЛ до, во время и после полета станции «Скайлэб». На основании сведений о Солнце, полученных от различных наземных обсерваторий, NOAA будет предсказывать вспышки и другие явления солнечной активности, информировать НАСА о важных явлениях, развивающихся на Солнце, а после полета станции «Скайлэб» подготовит книг}', куда войдут все сведения, собранные во время полета.
3.	ПРОГРАММА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЧНОСТИ ПРЕДСКАЗАНИЯ ЗЕМНЫХ РЕСУРСОВ С ОРБИТЫ
Точные данные будут получены путем непосредственных наблюдений на Земле тех областей, объектов и явлений, которые будут также наблюдаться со станции «Скайлэб» на околоземной орбите. Будут проведены почти одновременные наблюдения погоды, условий освещенности и других факторов, которые могут повлиять на сведения, собранные на станции «Скайлэб». Путем сравнения наземных наблюдений с орбитальными наблюдениями опытного участка будут получены тарировочные данные, которые позволят точно интерпрепировать результаты измерений, проведенных при различных положениях станции на орбите. Принцип, которого будут придерживаться при получении наземных сведений для соотнесения с орбитальными, состоит в том, чтобы использовать возможность каждого руководителя эксперимента иметь точные результаты на Земле. Руководители экспериментов предоставят свои наземные сведения в отдел НАСА, где эти сведения будут накапливаться вместе со сведениями, полученными на орбите.
Центр им. Джонсона НАСА установит систему связи так, что-руководители экспериментов будут (извещены о времени, когда станция «Скайлэб» будет пролетать над интересующими их территориями. Таким образом, они смогут проводить наземные измерения одновременно с измерениями, выполняемыми на орбитальной станции с помощью комплекта EREP.
Наземные наблюдения будут включать фотографирование, измерения температурке, сведшая о местности наблюдения погоды и-описательные матерзША- характеризующие рост растений, условия сосхшйия почКы' ГлубйНу снежного покрова, состояние сель-скохо$й&да?енных культур, геологические характеристики и неко-торые другяе специфич&скцб подробности.
4.	ПРОГРАММА ИССЛЕДОВАНИЙ С БОРТА САМОЛЕТА
Самолеты НАСА будут использоваться для наблюдения нал теми же областями, над которыми будут вестись наблюдения с орбитальной станции. На этих самолетах будут установлены различная кино-, фотосъемочная аппаратура н другие приборы для наблюдений, которые по своим возможностям приближаются к оборудованию станции «Скайлэб». Подобно данным, получаемым наземными средствами, результаты измерений с борта самолета будут использованы при анализе сведений, полученных из космоса.
ГЯАЙА 7
Заключение
Полет орбитальной станции «Скайлэб» знаменует собой переходный период в развитии программы космических полетов в США. Он является ступенью перехода в США от небольших к большим искусственным спутникам, от непродолжительных пилотируемых полетов к полетам продолжительным, от роли космонавта-наблюдателя к роли оператора, активно действующего в космическом пространстве, от летательных аппаратов одноцелевого назначения к космическим станциям многоцелевого назначения, от периода изучения космоса к периоду его практического использования. Мы стоим на пороге эры, когда ближний космос с его условиями невесомости и его превосходными условиями для наблюдений предлагает человеку такое место для работы, какое невозможно найти на Земле с ее ограниченными условиями для наблюден^.
Существование станции «Скайлэб» рассчитано на период в восемь месяцев. Анализ и оценка многочисленных измерений, сделанных в орбитальном полете, потребуют гораздо более продолжительного иерйбда времени. Результаты экспериментов, проведенных на орбитальной станции «Скайлэб», не только обогатят наши знания в области науки и техники, но несомненно повлияют на многие другие проекты освоения космоса, которые будут разрабатываться в США и других странах в последующие годы. Новое поколение пилотируемых аэрокосмических аппаратов, которое еще больше расширит наши возможности в космосе, начнется с осуществления примерно в конце 70 х годов программы полетов многоразового воздушно-космического самолета «Спейс-Шаттл». На осуществление программы «Спейс-Шаттл» существенное влияние окажут результаты исследований, проведенных на первой долговременной орбитальной станции США — станции «Скайлэб».
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие редактора перевода .....................................
Предисловие.........................................................
Глава 1. Программа «Скайлэб» — научные исследования на околоземной орбите ...................................................... :
1.	Аванпост в космосе..........................................
2.	Эксперименты вне пределов земной атмосферы .................
3.	Условия невесомости.............................. .	.	.	.
4.	Исследования поверхности Земли ....	.	.	.	.
Глава 2. История развития программы «Скайлэб»	....
Глава 3. Принципиальные черты программы Скайлэб»	.	.	.	.
1.	Задачи орбитальной станции	....	.	.	.	.
2.	Элементы орбитальной станции	«Скайлэб*	.	.	.	.
3.	План полета...................................... .	.	. .
4.	Спасательные возможности......................... .	.	.	.
5.	Действия экипажа................................. .	.	.	.
6.	Программа тренировок экипажа ....	.	.	.	.
7.	Члены экипажей..............................................
8.	Приготовления к запуску ....	.....................
Глава 4. Конструкция и системы орбитальной станции «Скайлэб» 1. Элементы станции..................................................
2.	Системы орбитальной станции «Скайлэб».......................
«Скайлэб»................................................
Глава 5. Программы научных исследований на орбитальной станции 1. Исследование космического пространства............................
2.	Программа исследования природных ресурсов Земли	.	. . .
3.	Исследования проблем жизнедеятельности в космосе	. . . .
4.	Технологические процессы в космосе..........................
5.	Проекты учащихся............................................
6.	Оценка данных, полученных после полета орбитальной станции «Скайлэб»................. .....................................
Глава 6. Программа исследований с Земли.............................
I.	Астрономические исследования с Земли.........................
2.	Программа Национального управления по исследованию атмосферы и океана ........................................................
3.	Программа для определения точности предсказания земных ресурсов с орбиты ........................................................
4.	Программа исследований с борта самолета.....................
Глава 7. Заключение................................................:
Стр.
5 7
9 9
И 12 14
15 19
19 21
26 36 41 51
60 61
67 67
99 123
125
193
216
223
224
225
229
230
230
231
ИБ № 148
Л. Бзлъю, Э. Стулингер ОРБИТАЛЬНАЯ СТАНЦИЯ «СКАЙЛЭБ»
Редактор издательства Е. В, Сербиновская	Художник Л. С. Вендров
Технический редактор Т. С. Старых	Корректор Е. П. Карнау*
Сдано в набор 12/VII1977 г.	Подписано к печати 18/Х1-1977 г.
Формат 60x907.»	Бумага № 2	Печ. л. 14,5	Уч.-изд. л. 15.13
Цена I р 20 к.	Тираж 10 000 экэ.	Изд. зах. 1238
Издательство «Машиностроение». 107885 Москва. Б-78. 1-й Басманный пер,. X Московская типография ЛЬ 8 Союзполипрафпрома при Государственном комитете Совета Министров СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли.
Хохловский пер.. 7. Тип. зак. 3069