Орбитальная станция весом 86,5 т имеет цилиндрическую форму (длина 24,6 м, максимальный диаметр 6,6 м) и состоит из пяти основных частей: комплекта астрономических приборов ATM, стыковочного узла, шлюзового отсека, приборно-агрегатного отсека и основного помещения станции — так называемой орбитальной мастерской. После выхода станции на орбиту комплект астрономических приборов разворачивается на 90° относительно продольной оси станции, освобождая тем самым стыковочный узел, при помощи которого осуществляется стыковка транспортного корабля «Аполлон», доставляющего на станцию экипаж из трех космонавтов. С двух сторон орбитальной мастерской, которая представляет собой надлежащим образом оборудованную и приспособленную для длительного обитания космонавтов третью ступень ракеты-носителя «Сатурн-5», установлены панели с солнечными элементами (размер каждой панели 8,5´9 м). Еще четыре панели с солнечными элементами, напоминающие в развернутом положении крылья ветряной мельницы, крепятся к корпусу комплекта астрономических приборов; эти панели снабжают электроэнергией шесть астрономических приборов, предназначенных главным образом для исследований Солнца,
Непосредственно после выхода станции на орбиту на ней обнаружились серьезные неполадки. Во-первых, разрушились и оторвались панели противометеоритного экрана, которые играют важную роль в системе терморегулирования станции: их блестящее алюминиевое покрытие отражает солнечные лучи и предотвращает тем самым перегрев обращенной к Солнцу стороны. В результате солнечная сторона станции нагрелась до 120—150°С, а температура внутри станции поднялась до 58°С. Во-вторых, не раскрылись две основные панели с солнечными элементами. Как было впоследствии установлено, одна панель оторвалась, другую заклинило при развертывании, по-видимому, куском противометеоритного экрана. Для питания бортовых систем пришлось подводить электроэнергию от солнечных батарей комплекта ATM, однако таким путем обеспечивалась лишь половина энергии, необходимой для нормальной работы станции с космонавтами на борту.
Из-за неполадок запуск транспортного корабля «Апполон» с тремя космонавтами, первоначально намечавшийся на 15 мая 1973 г., был отложен на 10 дней. За это время был подготовлен теплозащитный экран, которым космонавты должны были закрыть освещенную сторону корпуса. Экран длиной 13 м и шириной 3,6 м был изготовлен из трехслойной алюминизированной и золоченой пластмассовой пленки, хорошо отражающей солнечные лучи. Космонавтам предстояло также осуществить ремонтные операции: попытаться развернуть заклинившую панель с солнечными элементами.
Транспортный корабль «Аполлон» стартовал 25 мая 1973 г. На борту корабля находился первый экипаж орбитальной станции «Скайлэб» в составе: Чарльз Конрад (командир), Поль Вейц и Джозеф Кервин.
После выхода на орбиту экипажу пришлось в течение 7,5 часа осуществлять маневрирование кораблем, чтобы сблизиться со станцией, произвести осмотр повреждений, а затем состыковаться со станцией. Первая стыковка с орбитальной станцией прошла без осложнений. Затем космонавты приступили к первому этапу ремонтных работ: попытке раскрыть заклинившую панель с солнечными элементами. Для этого «Аполлон» отстыковался от станции и подошел к корпусу со стороны этой панели. П. Вейц в скафандре высунулся из люка корабля и при помощи удлиненного пробоотборника, который использовался членами лунных экспедиций, попытался освободить защемленную панель. Однако все попытки оказались неудачными.
Первый экипаж орбитальной станции «Скайлэб»: астронавты Ч. Конрад» Дж. Кервин и П. Вейц
Вторичная стыковка с орбитальной станцией удалась только с четвертой попытки, Операция заняла 4,5 часа: пришлось надеть скафандры, разгерметизировать кабину корабля, чтобы иметь доступ к стыковочному узлу и устранить там неполадки.
С соблюдением необходимых предосторожностей экипаж перешел на борт орбитальной станций. Предосторожности были вызваны тем, что опасались ядовитых газов, выделившихся вследствие длительного нагрева внутренних стенок станции. Поэтому космонавты надели специальные газозащитные маски, а ступивший на станцию первым П. Вейц держал газовый детектор. Космонавты не обнаружили никаких ядовитых газов, за исключением неопасной концентрации угарного газа.
После осмотра станции экипаж приступил ко второму этапу ремонтных работ: установке теплозащитного экрана. Через шлюз в одном из отсеков космонавты на длинной складывающейся штанге выдвинули в открытый космос особым способом свернутый экран. Развертывание экрана производилось при помощи четырех подпружинных ребер, однако полностью развернуть экран не удалось, на нем остались три большие складки. Но и не полностью развернувшийся экран обеспечил защиту от перегрева, температура внутри станции постепенно снизилась до 38°С к 28 мая, а в дальнейшем — до 26—28°С.
27 мая экипаж приступил к расконсервации различных бортовых систем и научной аппаратуры орбитальной станции, а 28 мая 1973 г. — к выполнению программы научно-технических экспериментов. Начала функционировать вторая после запущенного в 1971 г, советского «Салюта» пилотируемая орбитальная станция.
В последующий период пребывания на орбитальной станции экипаж проводил медицинские эксперименты, дистанционное изучение природных ресурсов Земли, исследования Солнца. Из-за неполадок на станции и необходимости провести ремонтные работы космонавтам не удалось выполнить полностью программу научных экспериментов: от одних пришлось отказаться вовсе, выполнение других существенно сократить, но и то, что им удалось сделать, является крупным вкладом в изучение Земли и Солнца, в наши представления о возможности жить и работать в условиях невесомости.
22 июня 1973 г. космонавты перешли в транспортный корабль «Аполлон», который отделился от орбитальной станции и приводнился в расчетном районе Тихого океана. Первый экипаж пробыл в космосе 28 суток О часов 50 минут.
Космический корабль «Аполлон» со вторым экипажем в составе Алана Бина (командир), Оуэна Гэрриота и Джека Лусмы стартовал с Земли 28 июля 1973 г. и через 8 часов 30 минут после запуска совершил стыковку с орбитальной станцией.
Первые трое-четверо суток пребывания на «Скайлэбе» космонавты испытывали симптомы укачивания (головокружение, тошноту) вследствие невесомости, поэтому работы по расконсервации станции были проведены более медленными темпами и научные исследования начались позже, чем предусматривалось программой полета, рассчитанной на 59 суток.
6 августа астронавты Дж. Лусма и О. Гэрриот вышли в открытый космос, чтобы установить дополнительный теплозащитный экран. Выход продолжался 6 часов 31 минуту, работы вне станции были выполнены и экран установлен. В результате через двое суток средняя температура внутри «Скайлэба» снизилась с 27 до 24°С, а в помещениях станции, которые не были защищены установленным первым экипажем экраном, с 49 до 32°С.
Космонавты провели много наблюдений при помощи комплекта астрономических приборов ATM. Общая продолжительность этих наблюдений составила 305 часов. Было получено в общей сложности 77 602 снимка Солнца, зарегистрировано около сотни его вспышек, из них несколько крупных (солнечная активность оказалась значительно выше, чем ожидалось по прогнозам). Полученная информация уже позволила сделать важное открытие : одна сильная вспышка способна вызвать другую, причем в отдаленной области Солнца. При съемках в рентгеновских лучах удалось обнаружить яркие пятна, происхождение которых пока не объяснено. Кроме того, в короне были зарегистрированы неизлучаю-щие черные места, получившие название «дыры».
Космонавты наблюдали ряд интересных явлений на Солнце. 21 августа в короне и восточной части солнечного диска был обнаружен гигантский пузырь», поперечник которого составлял три четверти поперечника Солнца. Полагают, что появление «пузыря» явилось следствием мощной вспышки на той стороне Солнца, которая не видна с Земли.
Космонавтам удалось заснять также гигантский протуберанец, который А. Вин назвал «самым огромным и невероятным явлением из всех, которые нам удалось наблюдать на Солнце». Было зарегистрировано самое крупное пятно из всех наблюдавшихся ранее с борта станции: его поперечник составлял 30 тыс. км. 5—7 сентября экипаж заснял несколько мощных вспышек, причем наблюдения одной вспышки велись на протяжении всего процесса развития с момента зарождения до затухания. Как показали снимки, при вспышке образуется «гриб», подобный «грибу» при ядерном взрыве.
Результаты наблюдений Солнца имеют большую научную и практическую ценность. Полученная информация позволит лучше понять характер развития солнечных бурь, будет способствовать повышению надежности прогнозирования солнечной активности и в конечном счете составлению более надежных метеорологических прогнозов.
Астронавты А. Вин, О. Гэрриот и Дж. Лусма (второй экипаж орбитальной станции «Скайлэб») направляются к космическому кораблю «Аполлон»
Кроме исследований Солнца при помощи приборов комплекта ATM проводились съемки Млечного Пути, наблюдался самый мощный из известных источник рентгеновского излучения в созвездии Скорпион (расстояние от Земли — 5 тысяч световых лет).
Большое место в научной программе отводилось изучению природных ресурсов Земли. Космонавты провели 39 сеансов наблюдений общей длительностью 14 часов 55 минут. Было обследовано примерно 400 тыс. км2 земной поверхности, получено 16 800 снимков и 29 км пленки с записями. Изучались степень поражения вредителями посевов сельскохозяйственных культур, загрязнение окружающей среды и биологические ресурсы океанов, проводилось картографирование труднодоступных районов Земли, исследовались водные ресурсы, в том числе выявлялись возможные подземные водоемы в засушливых районах Африки, фотографировались отдельные районы с точки зрения определения геологических формаций, связанных с полезными ископаемыми, а также в интересах метеорологии, лесного и рыбного хозяйства, землепользования, городского строительства.
Астронавт Лусма провел в бортовой электрической печи ряд технологических экспериментов. В специальных капсулах в условиях невесомости сплавлялись металлы, сплавы которых на Земле получать не удается, поскольку под влиянием тяготения компоненты разделяются. Суть другого эксперимента заключалась в следующем: расплавлялись и испарялись два кристалла и затем осуществлялся непосредственный переход из газообразной фазы в твердую. Цель эксперимента — изучить возможности повышения качества и химической однородности кристаллов, полученных в условиях невесомости. Если «небесные» кристаллы будут содержать значительно меньше примесей, чем «земные», и если удастся смешивать вещества, не смешивающиеся в условиях тяготения, то, по мнению специалистов, у промышленности чрезвычайно расширятся возможности изготовления сверхпрочных и сверхчистых материалов, которые можно будет использовать, например, в электронике или лазерной технике.
В лабораторном отсеке станции космонавты провели испытания ранцевой установки для перемещения в открытом космосе, а также установки, у которой микродвигатели, работающие на сжатом азоте, смонтированы на ботинках.
Много внимания второй экипаж уделял медико-биологическим экспериментам. Космонавты взяли на борт двух пауков: Аниту и Арабеллу. Если в первые дни полета пауки, потеряв ориентацию в условиях невесомости, «ткали» паутину беспорядочно в углах стеклянного контейнера, то затем они сориентировались и узор их паутины стал столь же правильным, как и на Земле. 16 сентября Анита погибла, как полагают, от голода, Арабелла же выжила и была благополучно доставлена на Землю.
В отличие от пауков миноги так и не приспособились к условиям невесомости и продолжали плавать рывками по спирали. Однако мальки, появившиеся из икринок, сразу же стали плавать по прямой. В связи с этим ученые высказывают предположение, что адаптация к невесомости, по-видимому, происходит еще в зародышевой стадии.
Вследствие неисправности аппаратуры не удалось провести эксперимент по исследованию суточного ритма у дрозофил и мышей.
В целом, по мнению американских ученых, объем научной информации, полученной в период пребывания второго экипажа на орбитальной станции «Скайлэб», настолько велик, что для полного изучения этих данных потребуется около двух десятилетий.
25 сентября 1973 г. космонавты перешли в транспортный корабль «Аполлон», который отделился от станции и благополучно приводнился в Тихом океане. Второй экипаж пробыл в космосе 59 суток 11 часов 9 минут 4 секунды, совершив 859 витков вокруг Земли.
26 ноября 1973 г. с космодрома на м. Кеннеди отправился в полет третий экипаж в составе: Джеральд Карр (командир), Уильям Поуг и Эдвард Гибсон. После необходимого маневрирования «Аполлон» произвел стыковку со «Скайлэбом», и экипаж перешел наборт орбитальной станции. Его пребывание в космосе продлилось 84 дня и закончилось 8 февраля 1974 г.
Наука и человечество. 1975. Сборник – М., «Знание», 1974.