“… Antigamente, as pessoas olhavam para o céu para ver as imagens de seus heróis entre as constelações. Muita coisa mudou desde então: pessoas de carne e osso se tornaram nossos heróis. Outros o seguirão e certamente encontrarão o caminho de casa. Suas buscas não serão em vão. No entanto, essas pessoas foram as primeiras e continuarão sendo as primeiras em nossos corações. De agora em diante, todos que não fixaram seus olhos em Vênus vão se lembrar que um pequeno canto deste mundo estranho pertence para sempre à humanidade."
- Discurso do presidente Barack Obama dedicado ao 40º aniversário do envio de uma missão tripulada a Vênus, M. Canaveral, 31 de outubro de 2013
Nesse ponto, você só pode encolher os ombros e admitir honestamente que nunca houve um vôo tripulado para Vênus. E o próprio “discurso do presidente Obama” é apenas um excerto do discurso preparado de R. Nixon em caso de morte de astronautas enviados para conquistar a lua (1969). No entanto, a encenação desajeitada tem justificativas muito específicas. É assim que a NASA viu seus planos futuros de exploração espacial na década de 1960:
- 1973, 31 de outubro - o lançamento do veículo de lançamento Saturno-V com uma missão tripulada a Vênus;
- 3 de março de 1974 - passagem do navio próximo ao Morning Star;
- 1974, 1º de dezembro - o retorno do módulo de descida com a tripulação à Terra.
Agora parece ficção científica, mas então, meio século atrás, cientistas e engenheiros estavam cheios dos planos e expectativas mais ousados. Eles têm em mãos a mais poderosa e perfeita tecnologia para a conquista do espaço, criada no marco do programa lunar "Apollo" e das missões automáticas de estudo do sistema solar.
O veículo de lançamento Saturn V é o veículo de lançamento de fabricação humana mais poderoso de todos os tempos, com uma massa de lançamento superior a 2.900 toneladas. E a massa da carga lançada na órbita da Terra baixa pode chegar a 141 toneladas!
Estime a altura do foguete. 110 metros - de um prédio de 35 andares!
Nave espacial pesada de 3 lugares "Apollo" (peso do compartimento de comando - 5500 … 5800 kg; peso do módulo de serviço - até 25 toneladas, das quais 17 toneladas eram de combustível). Era esta nave que deveria ser usada para ir além da órbita da Terra baixa e voar para o corpo celeste mais próximo - a Lua.
Estágio superior S-IVB (terceiro estágio do Saturn-V LV) com um motor reutilizável, usado para lançar a espaçonave Apollo em uma órbita de referência ao redor da Terra e, em seguida, em uma rota de vôo para a lua. O estágio superior pesando 119,9 toneladas continha 83 toneladas de oxigênio líquido e 229.000 litros (16 toneladas) de hidrogênio líquido - 475 segundos de fogo sólido. O impulso é de um milhão de newtons!
Sistemas de comunicação espacial de longo alcance que garantem a recepção e transmissão confiáveis de dados de espaçonaves a distâncias de centenas de milhões de quilômetros. O desenvolvimento da tecnologia de acoplamento no espaço é a chave para a criação de estações orbitais e para a montagem de naves espaciais pesadas para voos aos planetas internos e externos do sistema solar. O surgimento de novas tecnologias em microeletrônica, ciência dos materiais, química, medicina, robótica, instrumentação e outros campos relacionados significou um avanço iminente inevitável na exploração espacial.
O pouso de um homem na Lua não estava longe, mas por que não usar a tecnologia disponível para realizar expedições mais ousadas? Por exemplo - um sobrevôo tripulado de Vênus!
Se tivermos sucesso, nós - pela primeira vez em toda a era de nossa civilização - teremos sorte de ver aquele mundo distante e misterioso nas proximidades da Estrela da Manhã. Ande 4000 km acima da cobertura de nuvens de Vênus e se dissolva na luz do sol ofuscante do outro lado do planeta.
Apollo - nave espacial S-IVB nas proximidades de Vênus
Já no caminho de volta, os astronautas se familiarizarão com Mercúrio - eles verão o planeta a uma distância de 0,3 unidades astronômicas: 2 vezes mais perto do que os observadores da Terra.
1 ano e 1 mês em espaço aberto. O caminho tem meio bilhão de quilômetros de extensão.
A implementação da primeira expedição interplanetária da história foi planejada usando exclusivamente tecnologias existentes e amostras de foguetes e tecnologia espacial criadas no programa Apollo. Claro, uma missão tão complexa e longa exigiria uma série de decisões fora do padrão ao escolher o layout de um navio.
Por exemplo, o estágio S-IVB, após a queima do combustível, teve que ser ventilado, e então usado como um compartimento habitado (oficina úmida). A ideia de converter tanques de combustível em alojamentos para astronautas parecia muito atraente, especialmente considerando que "combustível" significava hidrogênio, oxigênio e sua mistura "tóxica" de H2O.
O motor principal da espaçonave Apollo deveria ser substituído por dois motores de foguete de propelente líquido do estágio de pouso do módulo lunar. Com o mesmo impulso, isso tinha duas vantagens importantes. Primeiro, a duplicação de motores aumentou a confiabilidade de todo o sistema. Em segundo lugar, os bocais mais curtos facilitaram o projeto de um túnel adaptador que mais tarde seria usado pelos astronautas para navegar entre o módulo de comando Apollo e os aposentos dentro do S-IVB.
A terceira diferença importante entre a "espaçonave venusiana" e o usual S-IVB - pacote Apollo está associada a uma pequena "janela" para cancelar o lançamento e retornar o módulo de serviço de comando à Terra. No caso de avarias no estágio superior, a tripulação do navio tinha alguns minutos para ligar o motor de freio (motor do foguete de propulsão da espaçonave Apollo) e retornar ao curso.
Layouts da espaçonave Apollo em conjunto com o estágio superior S-IVB. À esquerda está o estágio básico de partida com um "módulo lunar" embalado. À direita - uma vista do "navio venusiano" em vários estágios do voo
Como resultado, mesmo ANTES do início da aceleração para Vênus, a separação e re-docking do sistema teve que ser realizada: o Apollo separou-se do S-IVB, "tombou" sobre sua cabeça, e depois disso foi encaixado com o estágio superior na lateral do módulo de comando. Ao mesmo tempo, o motor principal do Apollo foi orientado para fora, na direção do vôo. Uma característica desagradável desse esquema foi o efeito não padrão da sobrecarga nos corpos dos astronautas. Quando o motor do estágio superior S-IVB foi ligado, os astronautas voaram literalmente com "os olhos na testa" - a sobrecarga, ao invés de pressioná-los, ao contrário, os "puxou" para fora de seus assentos.
Percebendo o quão difícil e perigosa é essa expedição, foi proposto preparar o voo para Vênus em várias etapas:
- voo de teste ao redor da Terra da espaçonave Apollo com massa ancorada e modelo de tamanho S-IVB;
- um voo tripulado de um ano do aglomerado Apollo - S-IVB em órbita geoestacionária (a uma altitude de 35 786 km acima da superfície da Terra).
E só então - o início para Vênus.
Estação orbital "Skylab"
O tempo foi passando, o número de problemas técnicos cresceu e o tempo necessário para resolvê-los. O "programa lunar" devastou drasticamente o orçamento da NASA. Seis pousos na superfície do corpo celeste mais próximo: prioridade alcançada - a economia dos EUA não poderia puxar mais. A euforia cósmica da década de 1960 chegou à sua conclusão lógica. O Congresso cortou cada vez mais o orçamento para o estudo da Agência Aeroespacial Nacional, e ninguém queria saber de nenhum voo tripulado grandioso para Vênus e Marte: as estações interplanetárias automáticas faziam um excelente trabalho no estudo do espaço.
Como resultado, em 1973, a estação Skylab foi lançada em uma órbita próxima à Terra em vez do aglomerado Apollo - S-IVB. Um desenho fantástico, muitos anos à frente de seu tempo - basta dizer que sua massa (77 toneladas) e o volume dos compartimentos habitáveis (352 metros cúbicos) eram 4 vezes maiores que os de seus pares - estações orbitais soviéticas da Salyut / Série Almaz …
O principal segredo do SkyLab: foi criado a partir do terceiro estágio do S-IVB do lançador Saturno-V. No entanto, ao contrário da nave Vênus, o interior do Skylab nunca foi usado como tanque de combustível. O Skylab foi imediatamente colocado em órbita com um conjunto completo de equipamentos científicos e sistemas de suporte de vida. A bordo estavam 2.000 libras de comida e 6.000 libras de água. A mesa está posta, é hora de receber os convidados!
E aí começou … Os americanos enfrentaram tamanha torrente de problemas técnicos que o funcionamento da estação acabou sendo praticamente impossível. O sistema de alimentação estava avariado, o equilíbrio térmico foi perturbado: a temperatura no interior da estação subiu para + 50 ° Celsius. Para remediar a situação, uma expedição de três astronautas foi enviada com urgência ao Skylab. Durante os 28 dias passados a bordo da estação de emergência, eles abriram o painel do painel solar emperrado, montaram um "escudo" de proteção contra o calor na superfície externa e, em seguida, usando os motores da espaçonave Apollo, orientaram o Skylab em um ângulo que o superfície do casco iluminada pelo Sol tinha a área mínima.
Skylab. O escudo térmico instalado nas braçadeiras é claramente visível
A estação foi de alguma forma posta em funcionamento, o observatório de bordo nas faixas de raios-X e ultravioleta começou a funcionar. Com a ajuda do equipamento Skylb, “buracos” na coroa solar foram descobertos e dezenas de experimentos biológicos, técnicos e astrofísicos foram realizados. Além da “brigada de reparos e restauros”, a estação foi visitada por mais duas expedições - com duração de 59 e 84 dias. Mais tarde, a estação caprichosa foi desativada.
Em julho de 1979, 5 anos após a última visita humana, o Skylab entrou na densa atmosfera e desabou sobre o Oceano Índico. Parte dos destroços caiu no território da Austrália. Assim, a história do último representante da era "Saturno-V" terminou.
TMK soviético
É curioso que um projeto semelhante tenha sido realizado em nosso país: desde o início dos anos 1960, o OKB-1 tem dois grupos de trabalho sob a liderança de G. Yu. Maximov e K. P. Feoktistov desenvolveu um projeto para uma nave espacial interplanetária pesada (TMK) para enviar uma expedição tripulada a Vênus e Marte (estudo de corpos celestes de uma trajetória de vôo sem pousar em sua superfície). Ao contrário dos Yankees, que inicialmente procuraram unificar completamente os sistemas do Appolo Application Program, a União Soviética desenvolveu um navio completamente novo com uma estrutura complexa, uma usina nuclear e motores a jato elétrico (plasma). A massa estimada do estágio de partida da espaçonave na órbita da Terra era supostamente de 75 toneladas. A única coisa que conectava o projeto TMK ao "programa lunar" doméstico era o veículo de lançamento superpesado N-1. Um elemento-chave de todos os programas dos quais dependeram nossos sucessos futuros no espaço.
O lançamento do TMK-1 para Marte estava programado para 8 de julho de 1971 - durante os dias do Grande Confronto, quando o Planeta Vermelho se aproxima da Terra o mais próximo possível. O retorno da expedição estava previsto para 10 de julho de 1974.
Ambas as versões do TMK soviético tinham um algoritmo de injeção complexo em órbita - a versão "mais leve" da espaçonave proposta pelo grupo de trabalho de Maximov previa o lançamento do módulo não tripulado TMK em órbita terrestre seguida do pouso de uma tripulação de três cosmonautas entregues ao espaço em uma "União" simples e confiável. A versão do Feokistov previa um esquema ainda mais sofisticado com vários lançamentos N-1 com a montagem subsequente da espaçonave no espaço.
No decorrer dos trabalhos no TMK, um colossal complexo de estudos foi realizado para criar sistemas de suporte de vida para um ciclo fechado e regeneração de oxigênio, questões de proteção contra radiação da tripulação de explosões solares e radiação galáctica foram discutidas. Muita atenção foi dada aos problemas psicológicos da permanência de uma pessoa em um espaço confinado. Veículo de lançamento superpesado, o uso de usinas nucleares no espaço, os mais recentes (naquela época) motores de plasma, comunicações interplanetárias, algoritmos para encaixe-desencaixe de peças de naves de várias toneladas em órbita próxima à Terra - TMK apareceu antes de seus criadores na forma de um sistema técnico extremamente complexo, praticamente impossível de implementar com a ajuda da tecnologia dos anos 1960.
O projeto de conceito da nave espacial interplanetária pesada foi congelado após uma série de lançamentos malsucedidos do N-1 "lunar". No futuro, decidiu-se abandonar o desenvolvimento do TMK em favor de estações orbitais e outros projetos mais realistas.
E a felicidade estava tão perto …
Apesar da presença de todas as tecnologias necessárias e de toda a aparente simplicidade dos voos para os corpos celestes mais próximos, um sobrevôo tripulado de Vênus e Marte estava além do poder dos gloriosos conquistadores do espaço durante a década de 1960.
Em teoria, tudo era relativamente bom: nossa ciência e indústria podiam recriar quase qualquer elemento de uma nave interplanetária pesada e até mesmo lançá-los separadamente no espaço. No entanto, na prática, os especialistas soviéticos na indústria espacial e de foguetes, como seus colegas americanos, enfrentaram um número tão monstruoso de problemas insolúveis que o projeto TMK ficou enterrado "sob o título" por muitos anos.
O principal problema na criação de espaçonaves interplanetárias, como agora, era a CONFIABILIDADE de tal sistema. E houve problemas com isso …
Ainda hoje, com o atual nível de desenvolvimento de microeletrônica, motores a jato elétricos e outras tecnologias de ponta, enviar uma expedição tripulada ao Planeta Vermelho parece pelo menos arriscado, difícil de cumprir e, o mais importante, missão excessivamente cara para um projeto como esse. ser realizado na realidade. Mesmo que a tentativa de pousar na superfície do Planeta Vermelho seja abandonada, a longa permanência de uma pessoa nos compartimentos apertados da espaçonave, juntamente com a necessidade de reviver veículos de lançamento superpesados, obriga os especialistas modernos a desenhar um conclusão inequívoca: com o nível de tecnologia existente, as missões tripuladas aos planetas mais próximos do "grupo terrestre" são praticamente impossíveis.
Distância! É tudo uma questão de distâncias colossais e o tempo que leva para superá-las.
Um verdadeiro avanço só ocorrerá quando forem inventados motores com alto empuxo e não menos alto impulso específico, o que garantirá a aceleração do navio a uma velocidade de centenas de km / s em um curto período de tempo. A alta velocidade de vôo removerá automaticamente todos os problemas com sistemas complexos de suporte de vida e a permanência de longo prazo da expedição na vastidão do espaço.
Comando Apollo e módulo de serviço
