Вопрос о наиболее целесообразном способе выхода в космос тщательно изучался специалистами, и, прежде чем они пришли к окончательному решению, были взвешены все плюсы и минусы.
Практически возможны два основных способа выхода человека в открытое космическое пространство: с помощью шлюзования и разгерметизации кабины корабля. Шлюзование - более сложный способ, но зато менее опасный, а выход с разгерметизацией кабины менее сложен, но зато в этом случае в вакууме оказываются все члены экипажа и все оборудование, находящееся здесь. Уже тогда было ясно, что наибольшее распространение получит первый способ. И, несмотря на то, что установка шлюза на корабле типа «Восход» была сопряжена с определенными трудностями, специалисты пошли на это.
С созданием кораблей «Союз» роль шлюза стал выполнять орбитальный отсек, оснащенный соответствующим оборудованием. В январе 1969 года советские космонавты Алексей Станиславович Елисеев и Евгений Васильевич Хрунов перешли через открытое космическое пространство из корабля в корабль, выполнив по пути ряд научных экспериментов.
Выход человека в открытый космос имел огромное значение. Он открыл путь большому направлению в разработке космических аппаратов и в космических исследованиях.
Не следует думать, что работать за бортом корабля просто и легко. Как только человек выходит в открытый космос, сразу возникает несколько проблем: как и с помощью чего передвигаться, как и с помощью чего фиксировать свое тело в нужном положении для работы. Здесь нужен специальный безынерционный рабочий инструмент: ключи, отвертка. Нужны специальная технология монтажных и ремонтных работ, комплекс устройств для передвижения космонавтов.
Простейшее приспособление, обеспечивающее выход космонавта и его возвращение в корабль, - это тросовая система, гибко связывающая космонавта с аппаратом. Однако, как показывают исследования, тросовая система позволяет космонавту удаляться от корабля лишь на сравнительно небольшое расстояние - порядка десяти метров. При дальнейшем увеличении расстояния может возникнуть нежелательное вращение корабля относительно его центра масс, в результате чего трос будет накручиваться на корабль, а это в свою очередь приведет к увеличению скорости сближения космонавта с кораблем и чрезмерному натяжению троса. Конечно, можно устранить закручивание троса за счет активного управления пространственным положением корабля, созданием реактивной тяги на обоих концах троса, применением дополнительной, «якорной», массы и другими способами. Но вполне очевидно, что подобная система не даст возможности космонавту работать на значительном удалении от корабля.
Для проведения работ в открытом космосе, когда возникает необходимость в передвижении космонавта от одного космического объекта к другому, он должен будет располагать специальным устройством.
К настоящему времени с этой целью созданы или создаются различные устройства такого рода. Уже существуют устройства ручные, ножные, ранцевого типа. Есть проекты специально оборудованных платформ.
Ручное устройство, представляющее в простейшем случае реактивное сопло или систему из нескольких сопел, смонтированных на рукоятке, создает небольшую тягу и позволяет космонавту перемещаться в пространстве в непосредственной близости от корабля. Рабочая смесь (например, гидразин с водой) хранится в бачке, который крепится к рукоятке или помещается в ранце на спине космонавта.
Подобная система при всей простоте имеет, однако, существенные недостатки: небольшие запасы рабочего тела, а, следовательно, ограниченный радиус действия, заняты руки космонавта, не обеспечивается стабилизация тела.
Ножное устройство перемещения в космосе отличается от ручного тем, что реактивные сопла устанавливаются на ботинках космонавта под некоторым углом к плоскости подошвы. Освобождаются руки космонавта. Однако испытания такого устройства, проводившиеся на орбитальной станции «Скайлэб», показали, что пользоваться им практически невозможно из-за трудностей управления пространственным положением тела.
Устройства ранцевого и контейнерного типа предназначаются для перемещения космонавта на значительно большие расстояния от космического аппарата. Ранцевая установка может быть довольно массивной (свыше ста килограммов) и состоять из нагрудного и заплечного ранцев. В этих ранцах наряду с элементами системы жизнеобеспечения можно разместить баллоны с рабочим телом для двигательной установки, гироскопическую систему управления, телеметрическую и радиотехническую аппаратуру. Датчики расхода, связанные со световыми и звуковыми сигнальными устройствами, вовремя предупредят космонавта, если запас рабочего тела или кислорода для дыхания будет на исходе. Такая установка, имеющая несколько групп реактивных сопел, в состоянии обеспечить не только перемещение в пространстве, но и стабилизацию работающего в космосе относительно осей тангажа, рыскания и крена. Управлять ею может как сам космонавт, так и другие члены экипажа, оставшиеся на космическом аппарате.
Поскольку мы коснулись дистанционного управления установками для перемещения космонавтов в открытом космосе, очевидно, следует несколько слов сказать о беспилотных устройствах такого рода. Специалисты считают, что беспилотные устройства (среди них дистанционные манипуляторы, управляемые оператором с Земли или с борта орбитальной станции) найдут применение в первую очередь при выполнении операций, не гарантирующих безопасности космонавтов. Это операции по сборке и обслуживанию ядерных энергетических установок и двигателей. При выполнении опасных для человека операций они обеспечат гибкость, недоступную полностью автоматизированным системам.
Одна из наиболее важных операций в открытом космосе - проведение спасательных работ. Здесь может понадобиться установка, управляемая дистанционно с космического аппарата, например, с помощью телевизионной или радиолокационной системы.
Представим себе, что вышедший в открытый космос потерял способность управлять установкой для перемещения. В этом случае находящиеся на борту корабля возьмут дистанционное управление на себя и возвратят установку и космонавта на борт корабля.
При возникновении каких-либо технических неисправностей во время работы в открытом космосе члены экипажа, оставшиеся на базовом корабле, могут выслать своему товарищу установку с оборудованием для ремонта или с запасными частями.
Еще более сложными аппаратами, предназначенными для различных операций на орбите, могут стать специально оборудованные платформы.
