異なる人々が同じ問題をどのように解決するかを見るのは興味深いです。 誰もが独自の経験と初期条件を持っていますが、目標と要件が似ている場合、この問題の解決策は機能的に似ていますが、特定の実装では異なる場合があります。 1950年代後半、ソ連とアメリカはともに、宇宙への第一歩として有人宇宙船の開発を開始しました。 要件は似ていました-乗組員は一人で、宇宙で過ごした時間は数日まででした。 しかし、デバイスは異なっており、私には思えるように、それらを比較することは興味深いでしょう。
はじめに
ソ連も米国も、宇宙で人間が何を待っているのかを知りませんでした。 はい、飛行機で飛行する場合、無重力状態を再現できますが、持続時間はわずか30秒です。 長期にわたる無重力状態の人はどうなりますか？ 医師は、呼吸すること、飲むこと、見ること（恐らく、眼の筋肉の機能不全のために目が形を失うはずです）、考える（精神異常または意識の喪失によって怖がる）ことを恐れました。 高エネルギーの宇宙粒子の知識は、放射線損傷の考えにつながりました（そして、飛行後でも、飛行中の宇宙飛行士の放射線病のひどいバージョンは新聞で定期的に浮上しました）。 したがって、最初の船は宇宙で過ごす短い時間のために設計されました。 最初の飛行の持続時間は分単位で測定され、次の時間は数時間単位で、または地球を一周します（1回転-約90分）。
撤退手段
船の設計に影響を与えた主な要因は、打ち上げロケットの積載量でした。 2段式のR-7とアトラスの両方が、低地球軌道に約1300 kgをもたらすことができました。 しかし、セブンの場合、彼らは1959年の月面打ち上げの第3段階であるブロックEをうまく処理し、3段階ロケットの積載量を4.5トンに増やしました。 しかし、アメリカはまだ基本的な2段階アトラスを作成することができず、アトラスアジェンの最初の理論的に可能なバージョンは1960年の初めにのみ飛行しました。 結果は冗談でした-ソビエトの「ボストーク」は4.5トンの重さで、「水銀」の質量は「スプートニク-3」の質量に相当しました-1300 kg。
外部構造要素
最初に船の外側部分を考慮してください：
「東」
水銀
体形
繁殖地の「ボストーク」は捨てられたフェアリングの下にありました。 したがって、設計者は船の空力形状を気にしませんでした。また、アンテナ、シリンダー、温度調節ブラインド、その他の壊れやすい要素をデバイスの表面に簡単に配置することもできました。 そして、「E」ブロックの構造的特徴が、船の特徴的な円錐形の「尾」を決定しました。
水星は重いフェアリングを軌道に引き込む余裕がありませんでした。 したがって、船は空力的な円錐形をしており、潜望鏡などの敏感な要素はすべて取り外し可能でした。
熱保護
「East」を作成するとき、設計者は最大の信頼性を提供するソリューションから始めました。 したがって、降下ビークルの形状はボールの形で選択されました。 重量の不均等な分布は、制御なしで単独で降下車両が正しい位置に設置されたときに、「バンカ-ブスタンカ」の効果を保証しました。 そして、降下車両の表面全体に熱保護が適用されました。 密度の高い大気層に対してブレーキをかけると、ボールの表面への影響は不均一であったため、熱保護層の厚さは異なりました。
左：極超音速で球体の周りを流れる（風洞内）、右：不均一に燃焼した降下車両Vostok-1
水星の円錐形は、熱保護が下からのみ必要であることを意味しました。 一方では、これにより重量が節約され、他方では、密な大気に入ったときの船の方向が間違っていたため、破壊される可能性が高くなりました。 船の上には特別な空力スポイラーがあり、これは「水星」の船尾を前方に向けることになっていた。
左：風洞内の極超音速のコーン、右：着陸後の水銀の熱保護。
奇妙なことに、熱保護材料は類似していた-樹脂で含浸された「東」アスベスト上、「水銀」上で-ガラス繊維とゴム。 どちらの場合も、フィラーを含む布のような素材が層状に燃焼し、フィラーが蒸発して、熱保護の追加の層が作成されます。
ブレーキシステム
「東」のブレーキエンジンは複製されませんでした。 セキュリティの観点から、これは良い解決策ではありませんでした。 はい、Vostoksは1週間以内に大気について自然に減速するように打ち上げられましたが、第一に、すでに飛行中のGagarinの軌道は計算された軌道よりも高く、実際にこのバックアップシステムを「オフ」にし、第二に、自然な制動を意味しました北緯65度から南緯65度までの任意の場所に着陸します。 この理由は建設的です。2つのロケットエンジンが船に適合せず、固体燃料エンジンはマスターされませんでした。 信頼性TDUにより、設計のシンプルさが最大限に向上しました。 TDUが必要とするよりもわずかに小さいインパルスを与えた場合もありましたが、完全な失敗はありませんでした。
TDU「東」
マーキュリーでは、熱シールドの後ろに、分離エンジンとブレーキエンジンのブロックがありました。 両方のタイプのエンジンは、信頼性を高めるために3連でインストールされました。 離陸エンジンは、打ち上げロケットのエンジンがオフになった直後にオンになり、船が打ち上げロケットから安全な距離まで移動した。 ブレーキモーターは軌道から外れ始めました。 軌道から戻るためには、作動したブレーキエンジンが1台あれば十分でした。 エンジンブロックはスチールテープに取り付けられ、制動後に廃棄されました。
TDU「水銀」
着陸システム
ボストークでは、パイロットは船とは別に上陸しました。 高度7 kmで、宇宙飛行士は独立して飛び出し、落下傘降下しました。 信頼性を高めるために、パラシュートシステムが複製されました。
マーキュリーでは、水に着陸するというアイデアが使用されました。 水が打撃を和らげ、大規模な米国艦隊は海でカプセルを見つけるのに苦労しませんでした。 水への影響を軽減するために、特別なエアバッグショックアブソーバーが開かれました。
歴史は、着陸システムがプロジェクトで最も危険であることが判明したことを示しています。 ガガーリンはほとんどヴォルガ川に入り、ティトフは列車の隣に着陸し、ポポビッチはほとんど岩の上で壊れた。 グリソムは船でnearlyれそうになり、彼らはカーペンターを1時間以上捜索し、すでに彼が死んでいると考え始めました。 後続の船では、パイロットの救済措置、衝撃吸収材のクッションはありませんでした。
緊急救助システム
ボストークの宇宙飛行士の通常の駆出システムは、軌道の最初の部分で救助システムとして機能します。 宇宙飛行士の着陸と緊急脱出のためのフェアリングに穴がありました。 飛行の最初の数秒で事故が発生した場合、パラシュートには開く時間がありません。そのため、落下を軽減するためにグリッドが発射台の右側に引き伸ばされました。
前景のグリッド下部
高高度では、船は標準的な分離手段を使用してロケットから分離することになっていた。
マーキュリーシステムには緊急救助システムがあり、大気の密集した層の始まりから終わりまで、崩壊しているロケットからカプセルを離すことが想定されていました。
高地での事故の場合、標準的な分離システムが使用されました。
救助システムとしてのイジェクションシートは、ジェミニとスペースシャトルのテスト飛行で使用されました。 「水星」のスタイルのCACは「アポロ」の上に立っており、依然として「連合」の上に置かれています。
オリエンテーションモーター
圧縮窒素は、ボストーク船でのオリエンテーション用の作動流体として使用されました。 このシステムの主な利点はシンプルでした-ガスはバルーンに含まれており、シンプルなシステムを使用して放出されました。
水星船では濃過酸化水素の触媒分解が使用されました。 特定のインパルスの観点から、これは圧縮ガスよりも有利ですが、水星での作動流体の貯蔵量は非常に少なかった。 積極的に操作することにより、1回転未満で過酸化物の供給全体を費やすことができました。 しかし、彼女のストックは着陸中にオリエンテーション操作のために保管されなければなりませんでした...宇宙飛行士は過酸化物をあまり費やさない彼らの間で密かに競争しました、そして写真に興味を持ったカーペンターは深刻な変更になりました-彼は作業媒体を不経済にオリエンテーションに費やし、過酸化物は着陸中に終了しました。 幸いなことに、高度は約20 kmで、災害は発生しませんでした。
その後、最初のソユーズでは作動流体として過酸化物が使用され、その後すべてがUDMH / ATの高沸点成分に切り替えられました。
体温調節システム
Vostoksは、開いて船の放射領域を広げる、または閉じたブラインドを使用しました。
マーキュリーでは、真空での水分蒸発を使用するシステムがありました。 それはよりコンパクトで軽量でしたが、たとえばクーパーの飛行では、「ホット」と「コールド」の2つの状態しか知りませんでした。
内部構造要素
船「ボストーク」の内部レイアウト：
船「Mercury」の内部レイアウト：
ツールバー
ツールバーは、設計アプローチの違いを最も明確に示しています。 「East」はロケットデザイナーによって作成されたため、ツールバーは最小限のコントロールで特徴付けられます。
写真撮影
左パネル。
メインパネル。
「水星」は元航空機設計者によって作られ、宇宙飛行士はキャビンが彼らに馴染みがあるように努力しました。 したがって、さらに多くのコントロールがあります。
写真撮影
スキーム。
同時に、タスクの類似性は同一のデバイスを生み出しました。 ボストークとマーキュリーの両方に、時計仕掛けの地球があり、デバイスの現在の位置と着陸予定地が示されていました。 VostoksとMercuryの両方にフライトのステージのインジケーターがありました。水星では左パネルの「フライトオペレーションマネジメント」、Vostoksのインジケーターは「降下-1」、「降下-2」、「降下- 3中央パネルの「救済の準備」。 どちらの船にも手動オリエンテーションシステムがありました。
「東」の「ビジョン」。 周辺部分で地平線がすべての側面にあり、中央の地球が下から上に移動する場合、ブレーキをかける方向は正しいです。
水星のペリスコープ。 マークは正しいブレーキ方向を示します。
生活支援システム
両方の船で、飛行は宇宙服で行われました。 「東」では、地球に近い大気が維持されました-1気圧の気圧、空気中の酸素と窒素。 マーキュリーでは、大気を純粋な酸素で減圧し、重量を節約しました。 これは不便さを追加しました-宇宙飛行士は、打ち上げの約2時間前に船内の酸素を呼吸する必要があり、カプセルから大気を放出し、換気バルブを閉じ、着陸時に再び大気圧とともに圧力を上げるために開けなければなりませんでした。
衛生衛生システムは、Vostoksでより高度でした。数日間の飛行には、大小のニーズを満たす機会がありました。 「水星」には、大きな衛生問題から救われた特別な食事である小便器しかありませんでした。
電気系統
どちらの船もバッテリー電源を使用していました。 「ボストーク」はより耐久性があり、「マーキュリー」クーパーの毎日の飛行では、楽器のかなりの半分が故障した状態で終了しました。
おわりに
どちらのタイプの船も、それぞれの国の技術の頂点でした。 最初に、両方のタイプに成功したソリューションと失敗した両方がありました。 水星で具現化されたアイデアは、救助システムと円錐形のカプセルに住んでおり、東の孫はまだ飛んでいます-フォトンとビオンは同じ球体降下車を使用しています：
一般に、「ボストーク」と「水銀」は良い船であることが判明したため、宇宙への最初の一歩を踏み出し、致命的な事故を回避できました。