В фильме «Марсианин» присутствовал момент, когда главного героя запускают на орбиту Марса в корабле с куском брезента вместо носового обтекателя, на что он обоснованно возмущается. Однако в реальности жизни на рубеже 60-70х годов в качестве спасательных аппаратов для астронавтов разрабатывались конструкции, которые вполне могут дать фору и тому, и большинству самых безумных конструкций из Kerbal Space Program.
Запуск первого спутника застал США врасплох: к тому моменту у США не было крупных ракет и если наши космонавты во всю пользовались довольно просторной кабиной «Востоков» весившей 4,7 тонны, то американским астронавтом в тоже время приходилось ютится в минималистской капсуле «Меркурий» весом всего 1,4 тонн. В целом с ней не было проблем до полёта Меркурий-Атлас-9 с Гордоном Купером: в этом 34-часовом полёте произошло короткое замыкание в центральной шине питания корабля, в связи с чем в капсуле осталось работать только радио (питаемое от отдельной батареи) и часы на руке Купера.
С помощью CAPCOM-а ответственного за связь с астронавтом (которым в этом полёте выступал Джон Гленн) ему удалось верно сориентировать капсулу вручную и выдать тормозной импульс для схода с орбиты. В итоге это стало одной из немногих ручных посадок в истории пилотируемой космонавтики, а также самой точной посадкой по программе «Меркурий» с отклонением всего в 6 км от расчётной точки. По программе должен был быть осуществлён ещё один полёт длительностью в 3 дня, но после этого полёта Купера NASA решило не искушать судьбу и отменила его.
Несмотря на довольно высокую надёжность, Шаттл не имел САС, так что эвакуация экипажа из терпящего бедствие корабля осуществлялась довольно оригинальными способами. В частности, с начала и до конца программы «Спейс шаттл» эвакуация экипажа со стартового стола обеспечивалась за счёт того, что астронавты должны были самостоятельно отстегнуться от кресел, выбраться из Шаттла и добравшись до специальных корзинок отцепить их от креплений, после чего они съезжали по тросам под действием гравитации. У земли корзинки ловились при помощи конструкции схожей с аэрофинишёром:
На случай аварийной посадки (которой к слову за 135 полётов Шаттлов так и не было) NASA предусмотрело возможность возврата Шаттла на мыс Канаверал или в один из аэропортов Европы и Африки (если набранной Шаттлом скорости хватало на трансатлантический перелёт). Как планер Шаттл имел довольно посредственную аэродинамику (аэродинамическое качество 4,5 против около 30 у нормальных планеров), при этом шанса на второй заход у пилота бы просто не было, поэтому для него требовалась полоса значительно большей площади, нежели для коммерческого самолёта. Из-за этого NASA даже пришлось модернизировать за свой счёт Гамбийский аэропорт Юндум, что в итоге привлекло внимание уфологов к нему.
Перед каждым запуском Шаттла из этого списка выбирались 2 аэропорта по пути его следования, при этом если в этих аэропортах погода была неудовлетворительной для посадки – то запуск отменялся даже в случае идеальных условий на самом мысе Канаверал. К сожалению такие предосторожности никак не могли спасти от катастрофы «Челленджера» и «Колумбии». Так что после первой из этих аварий астронавтам стали выдавать парашюты, а на Шаттлы установили выдвигающиеся при открытом входном люке направляющие, предназначенные для того чтобы экипаж мог безопасно выпрыгнуть из планирующего Шаттла, не ударившись об крыло. После второй аварии также предприняли ряд мер по повышению надёжности, но саму программу это уже никак спасти не могло.
Personal rescue enclosure (индивидуальный спасательный корпус) – представлял из себя шар с диаметром в 86 см имевшим три слоя ткани (уретан, кевлар и внешний белый слой для тепловой защиты), с небольшим иллюминатором из лексана и молнией для входа. Система разрабатывалась в 70-80х годах для спасения астронавтов Шаттла, терпящего бедствие, в случае если скафандров на всех будет не хватать (стандартно на борту находилось только 3 скафандра при том что в среднем экипаже составлял 6 человек). Несмотря на кажущийся малый размер, в нём вполне хватало места для размещения астронавта:
Перемещать шар должен был астронавт в полноценном скафандре, а внутри размещался баллон с кислородом и поглотителем углекислого газа с запасом примерно на час. Молнии в конструкции скафандров также к тому времени уже летали в космос (в миссии Джемини-7 в 1965 году) и показали свою надёжность:
Так что такая конструкция была вполне жизнеспособна, хотя и выглядела дико на первый взгляд:
Теоретически такую систему можно бы было использовать для спасения Шаттла «Колумбия» (часть 1, часть 2, часть 3), но по факту после первой катастрофы все шансы оказаться двум Шаттлам в космосе одновременно падали практически до нуля, а на случай подготовки спасательной операции вполне можно было успеть за одно и подготовить тройку запасных скафандров, пока к старту готовился бы Шаттл. В итоге проект не получил поддержки ни NASA, ни Пентагона и был закрыт.
MOOSE («лось» в дословном переводе) или Man Out Of Space Easiest (простейшее возвращение человека из космоса) — это разрабатываемая в 60-х годах спасательная система весом всего в 126 кг (из которых 59 кг приходилось та теплоизоляционную пену) предназначенная для схода с орбиты в случае повреждения корабля.
После катапультирования из корабля пилот должен был влезть в пластиковый мешок из майлара и заполнить его специальной быстро-затвердевающей пеной из канистр. Форма мешка придавала внешней стенке пены необходимую форму для стабилизации при вхождении в атмосферу, в то время как внутренняя стенка принимала анатомическую форму тела, защищающую тело астронавта от перегрузок. Таким образом обеспечивался минимальный объём (устройство занимало объём примерно двух чемоданов) и вес этой конструкции.
После затвердевания пены астронавт должен был выдать импульс свода с орбиты. Для этого предусматривалось специальное устройство в виде якоря с двумя двигателями на его концах, что позволяло выдавать тормозной импульс в обратном направлении (чтобы пилоту не пришлось разворачиваться на 180° чтобы выдать импульс и обратно чтобы правильно сориентироваться для входа в атмосферу). Из-за того что для этого использовались твердотопливные ракетные двигатели, у пилота был только один шанс правильно выполнить этот манёвр.
На 9 км раскрывался парашют. На случай приземления на сушу пена кроме теплоизоляционной роли выполняла ещё и амортизирующую, гася скорость спуска с парашютом. В составе конструкции также предусматривались радиомаяк с батареей, набор для выживания и медикаменты весом около 16 кг. Теплоизоляционная защита этого устройства испытывалась в ходе программы «Меркурий», но в целом этот проект General Electric развития не получил.
Paracone — это разработка фирмы Douglas, также направленная на спасение астронавта из терпящего бедствие корабля. Конструкция должна была встраиваться в катапультное кресло и раскрываться после катапультирования. За счёт большого размера предполагалось снизить тепловую нагрузку на конструкцию при входе в атмосферу (что позволяло обойтись только тугоплавкими материалами, без абляции), а также снизить скорость падения до 42 км/ч у земли, что в свою очередь позволяло обойтись только сминаемой частью внизу конструкции для мягкой посадки.
Масса полезной нагрузки (астронавта со скафандром) ограничивалась 89 кг, а общая масса конструкции составляла 227 кг. Перегрузки при вхождении в атмосферу должны были достигать 9,6g.
Спасательная система фирмы Rockwell 1966 года разработки. Была схожа с идеей Paracone по встраиванию в катапультное кресло, но предусматривала использование для торможения 10-метровый надувной баллон, подходящих материалов для производства которого в тот момент правда не было. Проект не ушёл дальше разработки общих концепций.
Кроме этих систем для спасения астронавтов из повреждённых космических кораблей и станций разрабатывалось множество других проектов. Однако астероидная угроза, из-за которой и разрабатывалось большинство этих систем, оказалась явно завышена — по факту практически единственной угрозой для МКС в данный момент является космический мусор который планомерно отслеживается, а если появляется угроза для станции — МКС производит корректировку курса, чтобы мусор не мог оказаться в опасной близости, так что необходимость в данных системах не подтвердилась.
Как известно, ракета-носитель Сатурн-5 была и остаётся мощнейшей ракетой на протяжении уже 50 лет (и останется таковой на многие годы вперёд, как минимум до появления тяжёлой версии SLS или BFR от SpaceX). Тем не менее, и она была не всесильна: в частности практически с самого начала проекта пришлось отказаться от посадки всего корабля разом (в результате чего появились Командный и Лунный модуль), а впоследствии с ростом веса корабля пришлось объединить стенку баков водорода и кислорода второй ступени, чтобы уложиться в ограничения по массе. Модернизация ракеты и корабля шла практически до конца их производства, что чуть не погубило экипаж Аполлона-13, но позволило в итоге с Аполлона-15 использовать Лунный автомобиль и увеличить время пребывания на Луне с 1 суток до 3-х, что кардинально повысило мобильность астронавтов. В дальнейшем время пребывания астронавтов на Луне собирались повысить до двух недель.
Часть из улучшений к моменту закрытия программы «Аполлон» так и не успели реализовать, другую часть — отбросили ввиду её рискованности. В частности, во вторую категорию попал Lynar flyer от фирмы North American: этот 618-килограммовый аппарат должен был быть способен поднять 1 астронавта и до 168 кг груза, перевозя его на 3,2-8,5 км со скоростью до 300 км/ч. В итоге от этой идеи отказались в пользу более лёгкого и надёжного Лунного автомобиля. Но о ней не забыли, и когда встал вопрос о том, как можно повысить безопасность астронавтов на Луне (а Лунный модуль имел лишь один двигатель и в случае его отказа вернуть астронавтов было бы невозможно) к этой идее вернулись снова. Так на свет появился Lunar Escape System (Лунная спасательная система) или LESS:
Что может быть безумнее двух кресел летящих над Луной, подвешенных над несколькими баками заполненными аэрозином и амилом (сравнимых по ядовитости с ОВ) посреди которых присобачены ракетные двигатели? И всё-таки безумие на этом не заканчивалось: прежде чем отправиться в полёт, астронавтом бы потребовалось собрать эту конструкцию воедино и заправить её топливом от баков взлётной ступени, которая так не вовремя вышла из строя.
Аппарат не имел системы навигации, и как в случае с Гордоном Купером — единственными навигационными приборами в помощь астронавтам оказались бы радио и часы. Ну а, чтобы астронавты совсем уж не расслаблялись, в качестве средства управления креном аппарата рассматривалось… наклонение пилотом собственного тела. Так как до появления MMU было ещё 12 долгих лет, пилотам Командного модуля и LESS необходимо было состыковаться, после чего два астронавта перебирались в Командный модуль и отправлялись бы обратно на Землю.
Джебедай Керман, наверное, был бы доволен данной конструкцией. Некоторые игроки в Kerbal Space Program отправляя своих кербонавтов с одним только креслом на Муну или планету Иилу даже и не подозревая, что их конструкции значительно уступают в своей безумности тому что NASA готовилось сделать ещё полвека назад с реальными астронавтами.
Среди советских аппаратов самым подходящим к этой категории была спасательная капсула «Спирали», которая разрабатывалась в то время когда в США существовали свои проекты боевых кораблей, так что разработчиками вполне рассматривался вариант спасения пилота из «подбитого» аппарата. Для этого пилот размещался в отделяемой капсуле имевший собственные двигатели и тепловую защиту, требовавшихся для безопасного входа в атмосферу.
