«… Dans les temps anciens, les gens regardaient le ciel pour voir les images de leurs héros parmi les constellations. Beaucoup de choses ont changé depuis: les gens de chair et de sang sont devenus nos héros. D'autres suivront et trouveront certainement le chemin du retour. Leurs recherches ne seront pas vaines. Cependant, ces personnes étaient les premières, et elles resteront les premières dans nos cœurs. Désormais, tous ceux qui ne fixeraient pas leurs yeux sur Vénus se souviendront qu'un tout petit coin de ce monde extraterrestre appartient à jamais à l'humanité. »
- Discours du président Barack Obama dédié au 40e anniversaire de l'envoi d'une mission habitée sur Vénus, M. Canaveral, 31 octobre 2013
À ce stade, vous ne pouvez que hausser les épaules et admettre honnêtement qu'il n'y a jamais eu de vol habité vers Vénus. Et le « discours du président Obama » lui-même n'est qu'un extrait du discours préparé de R. Nixon en cas de mort des astronautes envoyés à la conquête de la lune (1969). Cependant, la mise en scène maladroite a des justifications bien précises. C'est ainsi que la NASA a vu ses futurs projets d'exploration spatiale dans les années 1960:
- 1973, 31 octobre - le lancement du lanceur Saturn-V avec une mission habitée vers Vénus;
- 1974, 3 mars - le passage du navire près du Morning Star;
- 1974, 1er décembre - le retour du module de descente avec l'équipage sur Terre.
Maintenant, cela ressemble à de la science-fiction, mais il y a un demi-siècle, les scientifiques et les ingénieurs étaient remplis des plans et des attentes les plus audacieux. Ils ont entre leurs mains la technologie la plus puissante et la plus parfaite pour conquérir l'espace, créée dans le cadre du programme lunaire "Apollo" et des missions automatiques pour étudier le système solaire.
Le lanceur Saturn V est le lanceur le plus puissant jamais construit par l'homme, avec une masse de lancement dépassant les 2900 tonnes. Et la masse de la charge utile lancée en orbite terrestre basse pourrait atteindre 141 tonnes !
Estimer la hauteur de la fusée. 110 mètres - d'un immeuble de 35 étages !
Vaisseau spatial lourd à 3 places "Apollo" (poids du compartiment de commandement - 5500 … 5800 kg; poids du module de service - jusqu'à 25 tonnes, dont 17 tonnes de carburant). C'était ce vaisseau qui était censé être utilisé pour aller au-delà de l'orbite terrestre basse et voler vers le corps céleste le plus proche - la Lune.
Étage supérieur S-IVB (troisième étage du Saturn-V LV) avec un moteur réutilisable, utilisé pour lancer le vaisseau spatial Apollo sur une orbite de référence autour de la Terre, puis sur une trajectoire de vol vers la Lune. L'étage supérieur pesant 119,9 tonnes contenait 83 tonnes d'oxygène liquide et 229 000 litres (16 tonnes) d'hydrogène liquide - 475 secondes de feu solide. La poussée est d'un million de newtons !
Des systèmes de communication spatiale à longue portée qui assurent une réception et une transmission fiables des données provenant d'engins spatiaux à des distances de centaines de millions de kilomètres. Le développement de la technologie d'amarrage dans l'espace est la clé de la création de stations orbitales et de l'assemblage de lourds engins spatiaux habités pour des vols vers les planètes intérieures et extérieures du système solaire. L'émergence de nouvelles technologies dans la microélectronique, la science des matériaux, la chimie, la médecine, la robotique, l'instrumentation et d'autres domaines connexes signifiait une percée imminente inévitable dans l'exploration spatiale.
L'atterrissage d'un homme sur la lune n'était pas loin, mais pourquoi ne pas utiliser la technologie disponible pour réaliser des expéditions plus audacieuses ? Par exemple - un survol habité de Vénus !
En cas de succès, nous - pour la première fois de toute l'ère de notre civilisation - serions chanceux de voir ce monde lointain et mystérieux à proximité de l'étoile du matin. Marchez 4000 km au-dessus de la couverture nuageuse de Vénus et dissolvez-vous dans la lumière aveuglante du soleil de l'autre côté de la planète.
Apollo - vaisseau spatial S-IVB à proximité de Vénus
Déjà sur le chemin du retour, les astronautes se familiariseront avec Mercure - ils verront la planète à une distance de 0,3 unité astronomique: 2 fois plus près que les observateurs de la Terre.
1 an et 1 mois en open space. Le chemin fait un demi-milliard de kilomètres de long.
La mise en œuvre de la première expédition interplanétaire de l'histoire a été planifiée en utilisant exclusivement des technologies existantes et des échantillons de fusée et de technologie spatiale créés dans le cadre du programme Apollo. Bien sûr, une mission aussi longue et complexe nécessiterait un certain nombre de décisions non standard lors du choix de la configuration d'un navire.
Par exemple, l'étage S-IVB, après épuisement du combustible, a dû être ventilé, puis utilisé comme compartiment habité (atelier humide). L'idée de convertir les réservoirs de carburant en logements pour les astronautes semblait très attrayante, d'autant plus que le "carburant" signifiait l'hydrogène, l'oxygène et leur mélange "toxique" de H2O.
Le moteur principal du vaisseau spatial Apollo devait être remplacé par deux moteurs-fusées à propergol liquide provenant de l'étage d'atterrissage du module lunaire. Avec la même poussée, cela avait deux avantages importants. Premièrement, la duplication des moteurs a augmenté la fiabilité de l'ensemble du système. Deuxièmement, les buses plus courtes ont facilité la conception d'un tunnel adaptateur qui serait plus tard utilisé par les astronautes pour naviguer entre le module de commande Apollo et les quartiers d'habitation à l'intérieur du S-IVB.
La troisième différence importante entre le "vaisseau spatial vénusien" et le bundle S-IVB - Apollo habituel est associée à une petite "fenêtre" pour annuler le lancement et renvoyer le module de service de commande sur Terre. En cas de dysfonctionnement de l'étage supérieur, l'équipage du navire disposait de quelques minutes pour enclencher le moteur de freinage (moteur-fusée à propulsion de la sonde Apollo) et repartir en cap.
Dispositions du vaisseau spatial Apollo en conjonction avec l'étage supérieur S-IVB. Sur la gauche se trouve l'étape de départ de base avec un "module lunaire" emballé. A droite - une vue du "navire vénusien" à différentes étapes de vol
En conséquence, même AVANT le début de l'accélération vers Vénus, la séparation et le réamarrage du système ont dû être effectués: l'Apollo s'est séparé du S-IVB, a "chuté" au-dessus de sa tête, et après cela il a amarré à l'étage supérieur du côté du module de commande. Dans le même temps, le moteur principal d'Apollo était orienté vers l'extérieur, dans le sens du vol. Une caractéristique désagréable de ce schéma était l'effet non standard de la surcharge sur le corps des astronautes. Lorsque le moteur de l'étage supérieur du S-IVB a été mis en marche, les astronautes ont volé littéralement avec "les yeux sur le front" - la surcharge, au lieu d'appuyer, au contraire, les a "tirés" de leurs sièges.
Réalisant à quel point une telle expédition est difficile et dangereuse, il a été proposé de préparer le vol vers Vénus en plusieurs étapes:
- vol d'essai autour de la Terre du vaisseau spatial Apollo avec un modèle de masse et de taille amarré S-IVB;
- un vol habité d'un an de l'amas Apollo - S-IVB en orbite géostationnaire (à 35 786 km d'altitude au-dessus de la surface de la Terre).
Et seulement alors - le début de Vénus.
Station orbitale "Skylab"
Le temps passait, le nombre de problèmes techniques augmentait, tout comme le temps nécessaire pour les résoudre. Le « programme lunaire » a considérablement dévasté le budget de la NASA. Six atterrissages à la surface de l'astre le plus proche: priorité atteinte - l'économie américaine ne pourrait tirer plus. L'euphorie cosmique des années 1960 est arrivée à sa conclusion logique. Le Congrès a de plus en plus réduit le budget de l'étude de l'Agence nationale aérospatiale, et personne n'a même voulu entendre parler de vols habités grandioses vers Vénus et Mars: les stations interplanétaires automatiques ont fait un excellent travail d'étude de l'espace.
En conséquence, en 1973, la station Skylab a été lancée sur une orbite proche de la Terre au lieu du cluster Apollo - S-IVB. Un design fantastique, de nombreuses années en avance sur son temps - il suffit de dire que sa masse (77 tonnes) et le volume des compartiments habitables (352 mètres cubes) étaient 4 fois plus élevés que ceux de ses pairs - les stations orbitales soviétiques du Saliout / Série Almaz…
Le secret principal du SkyLab: il a été créé sur la base du tout troisième étage du S-IVB du lanceur Saturn-V. Cependant, contrairement au vaisseau Vénus, l'intérieur du Skylab n'a jamais été utilisé comme réservoir de carburant. Skylab a été immédiatement mis en orbite avec un ensemble complet d'équipements scientifiques et de systèmes de survie. À bord se trouvaient 2 000 livres de nourriture et 6 000 livres d'eau. La table est mise, c'est l'heure de recevoir les convives !
Et puis ça a commencé… Les Américains ont fait face à un tel flot de problèmes techniques que le fonctionnement de la station s'est avéré pratiquement impossible. Le système d'alimentation était en panne, le bilan thermique était perturbé: la température à l'intérieur de la station s'élevait à + 50° Celsius. Pour remédier à la situation, une expédition de trois astronautes a été envoyée d'urgence à Skylab. Pendant les 28 jours passés à bord de la station d'urgence, ils ont ouvert le panneau solaire coincé, ont monté un "bouclier" de protection thermique sur la surface extérieure, puis, à l'aide des moteurs du vaisseau spatial Apollo, ont orienté le Skylab dans un angle tel que le surface de la coque éclairée par le Soleil avait la superficie minimale.
Skylab. Le bouclier thermique installé sur les bretelles est clairement visible
La station a été en quelque sorte mise en état de marche, l'observatoire embarqué dans les domaines des rayons X et des ultraviolets a commencé à fonctionner. Avec l'aide de l'équipement Skylb, des « trous » dans la couronne solaire ont été découverts et des dizaines d'expériences biologiques, techniques et astrophysiques ont été réalisées. En plus de la "brigade de réparation et de restauration", la station a été visitée par deux autres expéditions - d'une durée de 59 et 84 jours. Plus tard, la station capricieuse a été mise en veilleuse.
En juillet 1979, 5 ans après la dernière visite humaine, Skylab est entré dans l'atmosphère dense et s'est effondré au-dessus de l'océan Indien. Une partie des débris est tombée sur le territoire australien. Ainsi l'histoire du dernier représentant de l'ère "Saturne-V" s'est terminée.
TMK soviétique
Il est curieux qu'un projet similaire ait été travaillé dans notre pays: depuis le début des années 1960, OKB-1 dispose de deux groupes de travail sous la houlette de G. Yu. Maximov et K. P. Feoktistov a développé un projet de vaisseau spatial interplanétaire lourd (TMK) pour envoyer une expédition habitée vers Vénus et Mars (étude des corps célestes à partir d'une trajectoire de vol sans atterrir à leur surface). Contrairement aux Yankees, qui cherchaient initialement à unifier complètement les systèmes du programme d'application Appolo, l'Union soviétique a développé un tout nouveau navire avec une structure complexe, une centrale nucléaire et des moteurs à jet électrique (plasma). La masse estimée de l'étage de départ du vaisseau spatial en orbite terrestre était supposée être de 75 tonnes. La seule chose qui reliait le projet TMK au « programme lunaire » national était le lanceur super-lourd N-1. Un élément clé de tous les programmes dont dépendaient nos futurs succès dans l'espace.
Le lancement de TMK-1 vers Mars était prévu pour le 8 juillet 1971 - à l'époque de la Grande Confrontation, lorsque la planète rouge s'approche de la Terre au plus près. Le retour de l'expédition était prévu pour le 10 juillet 1974.
Les deux versions du TMK soviétique avaient un algorithme d'injection complexe en orbite - la version "plus légère" du vaisseau spatial proposée par le groupe de travail de Maximov prévoyait le lancement du module sans pilote TMK en orbite terrestre basse suivi de l'atterrissage d'un équipage de trois cosmonautes livrés dans l'espace dans une « Union » simple et fiable. La version de Feokistov prévoyait un schéma encore plus sophistiqué avec plusieurs lancements N-1 avec l'assemblage ultérieur du vaisseau spatial dans l'espace.
Au cours des travaux sur le TMK, un complexe colossal d'études a été réalisé pour créer des systèmes de support de vie pour un cycle fermé et la régénération de l'oxygène, des questions de radioprotection de l'équipage contre les éruptions solaires et le rayonnement galactique ont été abordées. Une grande attention a été portée aux problèmes psychologiques du séjour d'une personne dans un espace confiné. Lanceur super-lourd, utilisation de centrales nucléaires dans l'espace, moteurs à plasma les plus récents (à l'époque), communications interplanétaires, algorithmes d'amarrage-désamarrage de pièces de navires de plusieurs tonnes en orbite proche de la Terre - TMK est apparu avant ses créateurs sous la forme d'un système technique extrêmement complexe, pratiquement impossible à mettre en œuvre à l'aide de la technologie des années 1960.
La conception du vaisseau spatial interplanétaire lourd a été gelée après une série de lancements infructueux du "lunaire" N-1. À l'avenir, il a été décidé d'abandonner le développement de TMK au profit de stations orbitales et d'autres projets plus réalistes.
Et le bonheur était si proche…
Malgré la présence de toutes les technologies nécessaires et toute la simplicité apparente des vols vers les corps célestes les plus proches, un survol habité de Vénus et de Mars était au-delà du pouvoir des glorieux conquérants de l'espace dans les années 1960.
En théorie, tout était relativement bon: notre science et notre industrie pouvaient recréer presque n'importe quel élément d'un vaisseau interplanétaire lourd et même les lancer séparément dans l'espace. Cependant, dans la pratique, les spécialistes soviétiques de l'industrie des fusées et de l'espace, comme leurs homologues américains, ont été confrontés à un nombre si monstrueux de problèmes insolubles que le projet TMK a été enterré "sous la rubrique" pendant de nombreuses années.
Le principal problème dans la création d'engins spatiaux interplanétaires, comme maintenant, était la FIABILITÉ d'un tel système. Et il y avait des problèmes avec ça…
Même aujourd'hui, avec le niveau actuel de développement de la microélectronique, des moteurs à réaction électriques et autres hautes technologies, envoyer une expédition habitée sur la planète rouge semble pour le moins risqué, difficile à remplir et surtout, mission excessivement coûteuse pour un tel projet à s'effectuer dans la réalité. Même si la tentative d'atterrir à la surface de la planète rouge est abandonnée, le séjour prolongé d'une personne dans les compartiments exigus de l'engin spatial, couplé à la nécessité de relancer des lanceurs super-lourds, oblige les spécialistes modernes à dresser un conclusion sans ambiguïté: avec le niveau de technologie actuel, les missions habitées vers les planètes les plus proches du "groupe terrestre" sont pratiquement impossibles.
Distance! Tout est question de distances colossales et de temps qu'il faut pour les surmonter.
Une véritable percée ne se produira que lorsque des moteurs à poussée élevée et à impulsion spécifique non moins élevée seront inventés, ce qui assurera l'accélération du navire à une vitesse de centaines de km / s en un court laps de temps. La vitesse de vol élevée éliminera automatiquement tous les problèmes liés aux systèmes de survie complexes et au séjour à long terme de l'expédition dans l'immensité de l'espace.
Module de commande et de service Apollo
