W 1959 roku, grupa entuzjastów z 3 Sekcji Specjalnego Biura Projektowego numer 1, pod przywództwem G.U. Maksymowa, rozpoczęła planowanie inżynieryjne tej niezwykłej załogowej wyprawy międzyplanetarnej. Ważący 75 ton statek TMK-1 miał zabrać trzyosobową załogę na przelot badawczy koło Marsa. Po trwającej dziesięć i pół miesiąca podróży, miał przelecieć w pobliżu czerwonej planety i wystrzelić trzy zdalnie sterowane lądowniki, a następnie obrać kurs powrotny na Ziemię. Pierwszy przelot TMK-1 miał się rozpocząć 8 czerwca 1971, a zakończyć powrotem załogi na Ziemię 10 lipca 1974 – wyprawa trwać miała trzy lata, jeden miesiąc i dwa dni.

Źródło: http://www.astronautix.com/craft/tmk1.htm

Tłumaczenie: Joanna Jodłowska

Nazwa produkcyjna: ciężki załogowy statek międzyplanetarny. Klasa: lot załogowy. Typ: przelot badawczy koło Marsa. Państwo: ZSRR. Projektant: Sergiej Korolow

W 1959 roku, grupa entuzjastów z 3 Sekcji Specjalnego Biura Projektowego numer 1, pod przywództwem G.U. Maksymowa, rozpoczęła planowanie inżynieryjne tej niezwykłej załogowej wyprawy międzyplanetarnej. Ważący 75 ton statek TMK-1 miał zabrać trzyosobową załogę na przelot badawczy koło Marsa. Po trwającej dziesięć i pół miesiąca podróży, miał przelecieć w pobliżu czerwonej planety i wystrzelić trzy zdalnie sterowane lądowniki, a następnie obrać kurs powrotny na Ziemię. Pierwszy przelot TMK-1 miał się rozpocząć 8 czerwca 1971, a zakończyć powrotem załogi na Ziemię 10 lipca 1974 – wyprawa trwać miała trzy lata, jeden miesiąc i dwa dni.

W roku 1959 jasne było, że nie ma raczej szans na wykonanie czy nawet zatwierdzenie w sensownej przyszłości pierwszego radzieckiego projektu – monumentalnego Załogowego Kompleksu Marsjańskiego. W związku z tym, ludzie z 3 Sekcji Specjalnego Biura Projektowego numer 1, rozpoczęli opracowywanie kolejnego projektu, którego podstawowym założeniem był przelot badawczy koło Marsa lub Wenus. Zbudowany w tym celu ciężki, załogowy statek międzyplanetarny (w skrócie TMK, a później TMK-1) miał zostać wysłany na orbitę przy pomocy jednej rakiety typu N1. Decyzja ta wpłynęła zresztą na los wyścigu na Księżyc – jednym z powodów porażki ZSRR było to, że rakieta N1 konstruowana była pod TMK a nie lądowanie na Księżycu.

Zaprojektowany z myślą o trzyosobowej załodze, TMK-1 miał zostać wyniesiony na dość niską orbitę przy użyciu jednej rakiety N1. Co do następnej części misji, istniały dwie możliwości – statek mógłby od razu startować z załogą lub też astronauci mogliby polecieć na orbitę oddzielnie, w statku typu Sewer lub Sojuz, dokować koło TMK-1 i przenieść się na jego pokład. Planowanym paliwem, które miało wysłać TMK-1 w podróż na Marsa, był ciekły tlen lub nafta. Po wypaleniu się rakiety, służącej za początkowy napęd, statek ważyłby o ponad połowę mniej – 30 zamiast 75 ton.

Według podstawowego planu, po dziesięciu i pół miesiącach lotu, statek miał znaleźć się w pobliżu Marsa i wystrzelić swoje zdalnie sterowane lądowniki. Następnie, grawitacja czerwonej planty miała ustawić go na trajektorii powrotnej – podczas lotu powrotnego konieczne byłyby tylko drobne manewry korygujące. Istniała też rozszerzona wersja, według której podczas swej podróży powrotnej TMK-1 miałby dokonać przelotu badawczego koło Wenus (ten wariant planu otrzymał kryptonim „Mavr” (po rosyjsku słowo to oznacza Maura, a tu zastosowane zostało jako skrót od: Mars VeneRa)

Podczas rozpędzania statku, kapsuła w której załoga wchodziłaby w atmosferę, miałaby być umieszczona przed pomieszczeniami mieszkalnymi. Po wejściu w dryf, z kapsuły opadłoby zabezpieczenie a następnie zostałaby ona przeniesiona na sam koniec statku przy pomocy zewnętrznych mechanizmów. Odsłoniłyby się także anteny i baterie słoneczne, a statek miałby zacząć się obracać wokół własnej osi, by zapewnić sztuczne ciążenie. Pomieszczenia dla załogi miały ważyć 15 ton, mieć średnicę 6 metrów i długość 12.

W fazie dryfu, od dziobu ku rufie TMK-1 składać się miał z:

  • Pomieszczeń mieszkalnych o objętości 25 m3.
  • Części będącej pracownią i składem sprzętu, z włazem pozwalającym na prace na zewnątrz oraz schronem mającym chronić załogę w okresach wzmożonego promieniowania słonecznego – całkowita objętość: 25 m3.
  • Części zawierającej systemy biologiczne, w szczególności panel kontrolny systemu SOŻ, o objętości 75 m3
  • Części zawierającej agregaty, kapsuły z sondami-lądownikami, silnik KDU (pozwalający na poprawki kursu), koncentrator słoneczny systemu SOŻ, baterie słoneczne i anteny radiowe – całkowita objętość: 75 m3
  • Kapsuły, w której załoga miała ponownie wejść w atmosferę Ziemi – o średnicy ok. 4 metrów i układzie „odwróconego Sojuza” (został wykorzystany w programie US Discoverer czyli w satelitach Corona).

Elementem o kluczowym znaczeniu dla projektu TMK-1 był system kontroli warunków wewnątrz statku o nazwie SOŻ. Wykorzystywać miał głownie procesy biologiczne (oraz kilka fizyko-chemicznych) by imitować ziemski ekosystem. Glony z gromady sinic miały posłużyć do przetwarzania wydychanego przez załogę dwutlenku w tlen i do odzyskiwania większości zużytej wody oraz utylizowania produktów przemiany materii. Również woda wydychana przez członków załogi miała być odzyskana, przepuszczona przez warstwę żywicy jonowymiennej i odprowadzona do zbiorników chlorofilowych. Od 1/5 do połowy jedzenia miało być hodowane w szklarniach hydroponicznych (w których wykorzystuje się składniki odżywcze w płynie, bez gruntu). Kluczowym problemem było pytanie jak to wszystko zmieścić i skutecznie realizować w niewielkiej przestrzeni – dostarczenie odpowiednio intensywnego światła słonecznego możliwe byłoby tylko przy użyciu potężnego kolektora słonecznego o skomplikowanym kształcie.

Partnerami Specjalnego Biura Projektowego podczas tworzenia systemu SOŻ były: Instytut Problemów Medyczno-Biologicznych (IMBP) i biuro projektowe Zvezda (zaprojektowało katapulty do foteli, kombinezony i system kontroli warunków statków typu Wostok). Zbudowano także naziemny symulator, zwany Ziemskim Kompleksem Eksperymentalnym (w skrócie NEK lub SU-100). Trzech astronautów W. Ulibiszew, G. Manowcew i A. Bożko spędzili rok w tymże symulatorze, poczynając od 5 marca 1967. Podobny eksperyment został przeprowadzony później również w USA, między czerwcem a sierpniem 1970 roku, ale trwał zaledwie 90 dni.

Szczególnym problemem w dziedzinie lotów kosmicznych, było zapewnienie załodze odpowiedniej ochrony przed wiatrem słonecznym i promieniowaniem kosmicznym. Odczyty bezzałogowych satelitów wskazywały, że w rozłożeniu na cały czas wyprawy, skumulowana dawka promieniowania mieściłaby się w granicach normy. Jednak potrzebna byłaby dodatkowa ochrona w okresach największej aktywności słońca. W związku z powyższym, zaplanowano, że takie okresy załoga spędzać będzie w specjalnym schronie. Składać się miał z osłoniętego tunelu, wyposażonego w uproszczony układ sterowniczy i znajdować się w części statku służącej jako skład sprzętu.

Innym problemem, co do którego nie miano w tamtych czasach żadnej wiedzy, był wpływ długiego przebywania w nieważkości na zdrowie. Początkowo, rozważano stałe obracanie statku wokół jego własnej osi, jako sposób na zapewnienie sztucznego ciążenia. Okazało się jednak, że przy tak niewielkiej średnicy statku, efekt Coriolisa powodowałby u załogi nudności i prawdopodobnie miał gorsze skutki niż nieważkość. W związku z tym, zadecydowano że statek powinien tylko okresowo się obracać, aby „przypominać” załodze o ziemskich warunkach.

By umożliwić lot tak złożonym statkiem jak najmniejszej załodze, kontrolę działania jego systemów przekazano by automatom. Informacja o stanie systemu miała się znajdować na głównym panelu kontrolnym – przewidziano trzy określenia: normalny, odchylenie od normy i awaria. Kosmonauci mogliby na podstawie tych wskazań zadecydować o przeprowadzeniu naprawy i naprawić dany system elektryczny lub elektroniczny – wszystkie bowiem miały być dla nich dostępne, dzięki umieszczeniu na lekkich wspornikach.

Wstępny projekt TMK-1 ukończono 12 października 1961 roku – w jego tworzeniu brały udział niemal wszystkie sekcje Specjalnego Biura Projektowego numer 1. Wśród osób związanych z projektem, byli: A.I. Dylniew, A.K. Algrypow, A.A Kockin, A.A. Daszkow, W.N. Kubasow, W.E. Bugrow i N.N. Protasow. Kubasow został następnie, w 1966 roku, wybrany na kosmonautę.


TMK-1 – streszczenie:

  • Pierwszy radziecki plan przelotu badawczego koło Marsa, spowodował ustalenie wymogów konstrukcyjnych rakiety N1
  • Napęd: ciekły tlen lub nafta
  • Hamowanie na Marsie: przelot badawczy koło planety
  • Typ misji: według propozycji Gaetano Arturo Crocco
  • Pojedynczo czy wszyscy naraz: wszyscy naraz
  • Wykorzystywanie marsjańskich surowców: nie, przelot badawczy koło planety
  • Planowany rok startu: 1971
  • Załoga: 2
  • Lot do celu, w dniach: 315
  • Pobyt na Marsie, w dniach: 0
  • Powrót, w dniach: 780
  • Całkowite trwanie misji, w dniach: 1095
  • Całkowity ładunek potrzebny na niskiej orbicie ziemskiej, w tonach: 75
  • Całkowite potrzebne paliwo, w tonach: 45
  • Wypełnienie paliwem: 0,60
  • Masa w przeliczeniu na członka załogi, w tonach: 37
  • Udźwig pojazdu wynoszącego na orbitę, w tonach: 75
  • Liczba lotów wymaganych do wyniesienia całego ładunku na orbitę: 1
  • Wynoszenie za pomocą: rakiety N1

Załoga: 3. Trwałość: 1095 dni. Długość: 12,00 m. Największa średnica: 6,00 m. Rozpiętość: 12,00 m. Masa: 75.000 kg. Paliwo głównego silnika: ciekły tlen lub nafta. Impuls właściwy silnika głównego: 350 sek. Zasilanie: baterie słoneczne, ogrzewanie słoneczne. Wyniesienie na orbitę za pomocą: N1


TMK-1 - kalendarium:

  • 1 stycznia 1959 - ciężki załogowy statek międzyplanetarny TMK - Wyniesienie na orbitę za pomocą: N1

W 1959 grupa entuzjastów z 3 Sekcji Specjalnego Biura Projektowego numer 1, pod przywództwem G.U. Maksymowa, rozpoczęła planowanie inżynieryjne tej niezwykłej załogowej wyprawy międzyplanetarnej. Wymagania związane z wysłaniem TMK na orbitę, ukształtowały właściwości techniczne rakiety N1

Po wyniesieniu na orbitę, statek miał zostać ustawiony na trajektorii umożliwiającej swobodny lot na Marsa. Po dziesięciu i pół miesiącach lotu, miał znaleźć się w pobliżu celu i wystrzelić swoje zdalnie sterowane lądowniki, po czym grawitacja czerwonej planty miała ustawić go na trajektorii powrotnej. Podczas lotu powrotnego konieczne byłyby tylko drobne manewry korygujące. Pierwszy lot TMK-1 ku czerwonej planecie miał się rozpocząć 8 czerwca 1971, a zakończyć powrotem załogi na Ziemię 10 lipca 1974 – wyprawa trwać miała trzy lata, jeden miesiąc i dwa dni. Istniała też rozszerzona wersja, według której podczas swej podróży powrotnej TMK-1 miałby dokonać przelotu badawczego koło Wenus (ten wariant planu otrzymał kryptonim „Mavr” (ros. Maur, również jako skrót od Mars VeneRa)

  • 12 października 1961 – ukończenie wstępnego projektu TMK-1 - Wyniesienie na orbitę za pomocą: N1

W tworzeniu projektu, brały udział niemal wszystkie sekcje Specjalnego Biura Projektowego numer 1. Wśród osób z nim związanych, byli: A.I. Dylniew, A.K. Algrypow, A.A Kockin, A.A. Daszkow, W.N. Kubasow, W.E. Bugrow i N.N. Protacow. Kubasow został następnie, w 1966 roku, wybrany na kosmonautę.

  • 28 kwietnia 1963 - Plany N1 - Wyniesienie na za pomocą: N1 z 1964 roku.

Międzyinstytucjonalna rada ocenia projekt rakiety N1 przedstawiony przez Korolowa. Konstruktor uważał, że pierwszą rakietę powinno się udać wystrzelić w 1965 roku. Miała ona móc wynieść 75 ton ładunku na orbitę o wysokości 250 kilometrów, 50 ton na orbitę o wysokości 3000 kilometrów lub 16 ton na geostacjonarną. Mogłaby zatem wysyłać na orbitę statki zdolne do wykonania załogowego lotu na Księżyc (a także przetransportować potem załogę na Ziemię) czy inne, służące do wykonywania przelotów badawczych koło Marsa lub Wenus. Przewidywano, że zależnie od misji, do wyniesienia części składowych na niską orbitę potrzeba by od 3 do 10 lotów N1. Rakiety tej można by było także użyć do wysłania w kosmos dużej stacji kosmicznej przeznaczonej do badań wojskowych. Po rozpatrzeniu projektu N1 podjęto decyzję, że aby uzyskać zdolność do uczestniczenia w misji kosmicznej, kosmonauci muszą spędzić zaledwie trzy do czterech dni w warunkach symulowanych. Symulowania całego lotu nie uznano za konieczne.

  • 22 lipca 1963konferencja na temat warunków zamieszkiwania wewnątrz statku

Keldysz, Korolew, Woronin i Kamanin biorą udział w konferencji dotyczącej warunków wewnątrz statków kosmicznych. Referaty wygłaszają przedstawiciele IAKM, Specjalnego Biura Projektowego numer 124. Instytutu Biologii oraz Instytutu Fizjologii. Z treści referatów wynika, że ZSRR planuje w ciągu najbliższych dwóch lub trzech lat wysłać na orbitę statek o masie od 78 do 80 ton, który ma następnie posłużyć do budowy innych, większych statków. Mają one posłużyć nie tylko do lotów na Księżyc, ale także do wykonywania przelotów badawczych koło Marsa, Wenus i innych planet Układu Słonecznego. Jednak miną jeszcze całe lata, nim zostaną rozwiązane liczne problemy techniczne związane z budowaniem takich właśnie statków. Jak chronić załogę przed promieniowaniem? Jak najskuteczniej odtwarzać zużywane powietrze? Jak odzyskiwać wodę? Czy załoga jest w stanie dłuższy czas przebywać w stanie nieważkości, czy też trzeba zapewnić jakąś sztuczną grawitację? Jeżeli trzeba, to jaka byłaby najskuteczniejsza metoda? Jak najskuteczniej utrzymać załogę w dobrym zdrowiu psychicznym podczas długich misji?

Referenci informują, że do dawna trwają już testy i prace nad zamkniętymi systemami ekologicznymi, które służą do odzyskiwania wody i tlenu. Jeden kilogram glonów typu chlorella jest w stanie wytwarzać 27 kilogramów tlenu na dobę. Ponieważ człowiek potrzebuje 25 kilogramów tlenu dziennie, 2 kilogramy glonów wystarczą, by zapewniać mu tlen – problem odtwarzania powietrza w statku zostaje uznany za rozwiązany.

Do wyżywienia członka załogi potrzeba 2,5-3 kilogramów jedzenia dziennie, a zatem około tony rocznie. Referenci uważają, że w ciągu najbliższych dwóch czy trzech lat zakończone zostaną prace nad systemem zdolnym odtwarzać z odpadków około 80% żywności. Urządzenie o wadze 150 kilogramów będzie w stanie wytworzyć 400-600 gramów jedzenia dziennie, czyli 100-200 kilogramów rocznie.

  • 27 lipca 1964plany symulatora kosmicznego

W IAKM odbywa się dwudniowa konferencja dotycząca wymagań stawianych urządzeniom szkoleniowym i zadań, jakie powinny realizować w ciągu najbliższych 6 czy 7 lat symulatory kosmiczne. W szczególności dotyczy to podstawowych urządzeń szkoleniowych do ćwiczenia lotu na Księżyc i symulatora TMK. Do pomieszczenia tych urządzeń potrzebny będzie nowy teren szkoleniowy o powierzchni 7000 m2 –urządzenia TsPK (Centrum Szkolenia Kosmonautów) będą się znajdować w, przypominającym hangar, budynku D, natomiast komora ciśnień i temperatur TBK-60 zostanie umieszczona w oddzielnym hangarze. Ostatecznie, pełne plany przystosowania urządzeń ćwiczebnych do nawigacji w kosmosie i symulowania lotu bojowym statkiem kosmicznym zostaną przedstawione dopiero w 1965 roku.

  • 26 czerwca 1965Zbyt wolne tempo prac nad urządzeniami ćwiczebnymi: Dotyczy programów: Woschod i Lunar L1. Lotów: Sojuz 1, Sojuz 2A, Woschod 3, Woschod 4, Woschod 5, Woschod 6.

Titow i Kamanin odwiedzają Instytut Badawczy Lotnictwa (LII), by skontrolować stan prac nad tworzeniem symulacji ćwiczebnych. Okazuje się, że inżynierowie jeszcze się nie zabrali za symulatory lotu statkiem wyposażonym w skrzydła, symulator Sojuza zostanie ukończony dopiero w lipcu 1966, a nowy, przeznaczony dla programu Woschod wciąż istnieje wyłącznie na papierze. Natomiast symulatory lotów załogowych na księżyc czy przelotów badawczych koło planet nie zostały jeszcze nawet poddane pod dyskusję. Jest jasne, że Kamanin będzie się musiał udać do ludzi wyżej postawionych, Dementiewa i Smirnowa, i wymóc na nich przekazanie dodatkowych środków na to przedsięwzięcie, by prace mogły iść szybciej.

  • 5 marca 1967 - Trzech radzieckich kosmonautów rozpoczyna roczny pobyt w NEK – pełnym symulatorze statku przeznaczonego do wyprawy na Marsa

Specjalne Biuro Projektowe nr 1 tworzy wraz z Instytutem Problemów Medyczno-Biologicznych (IMBP) i biurem projektowym Zvezda (zaprojektowało katapulty do foteli, kombinezony i system kontroli warunków statków typu Wostok) system o zamkniętym obiegu, służący do kontroli warunków na statku – w skrócie SOŻ. Powstaje także naziemny symulator, zwany Ziemskim Kompleksem Eksperymentalnym (NEK). W. Ulibiszew, G. Manowcew i A. Bożko spędzili rok w tymże symulatorze, poczynając od 5 marca 1967. Podobny eksperyment został przeprowadzony również w USA, ale trwał zaledwie 90 dni – od czerwca do sierpnia 1970 roku.


Bibliografia:

  • Semenov Yu. P. S P Korolev Space Corporation Energia. RKK Energia, 1994. ISBN: 1896522815. Dwujęzyczny (rosyjsko-angielski) album o historii Korporacji Energia. Zawiera wiele unikatowych zdjęć i rysunków rakiet i statków kosmicznych, projektowanych przez Korolowa. Ponownie wydany przez Apogee books w 2000.
  • Kamanin N. P. Skritiy kosmos. Moskwa: Infortext, 1995. Dziennik szefa radzieckiego zespołu kosmonautów z lat 60’ – daje duży wgląd w przebieg programu lotów kosmicznego.
  • Krasnikov, Aleksandr, Russian Space History Web Site, "Pilotiruemiy polyot na Mars - chetvert veka nazad", . Przegląd radzieckich planów załogowej misji na Marsa na podstawie artykułu o tymże tytule autorstwa Igora Afanasjewa w Vestnik vozdyshnovo flota, n 7-8, 1996. Źródło dostępne pod adresem http://www.aha.ru/~kai/spaceflt/index.html.
  • Plakietka w muzeum Centralnego Instytutu Badań Naukowych nad Budową Maszyn w Korolowie koło Moskwy