Создание того Центра управления полетами, который мы привыкли видеть по телевизору, началось в 1973 году в городе Королёве (тогда Калининград) при подготовке к советско-американскому экспериментальному полету «Аполлон»-«Союз». Поначалу ЦУП предполагали построить по типу планетария. Группу управления предполагали посадить под куполом, где воспроизводились бы участки звездного неба, на фоне которых пролетает корабль, и управленцы могли бы представить себя на борту. Но проект выглядел слишком театральным, да и группе управления пришлось бы сидеть в темноте, что мешало бы нормально работать. Поэтому выбрали более традиционный, но весьма удобный вариант кинозала с большими экранами и рядами мест для операторов.

С гостевого балкона прекрасно виден экран, но невозможно заглянуть в экран компьютера любого оператора. Тщательно просчитана акустика в зале: разговоры, даже довольно громкие в зале и на балконе, не мешают друг другу.

Начиная с 1977 года на ЦУП была возложена задача по управлению полетами всех отечественных пилотируемых аппаратов и межпланетных станций. Сегодня ЦУП обеспечивает управление полетом как космических кораблей, так и орбитальной станции. ЦУП оснащен вычислительным комплексом, средствами сбора, обработки и отображения информации, внутренней связи и телевидения, системой дистанционной выдачи команд и ведения связи с экипажем. Специалисты, работающие в ЦУПе, не просто управляют космическими аппаратами, но и решают связанные с этим математические задачи, собирают и анализируют информацию о полете, ведут связь с космонавтами. Возглавляет их руководитель полета.

ЦУП — весьма крупная организация, включающая четыре научных отделения, службу главного инженера, 17 оперативных служб.

Здесь есть два главных зала управления и пять малых, свыше трехсот комнат для групп поддержки. В каждом зале работают сменный руководитель полета и специалисты, ответственные за работу различных бортовых систем космического корабля или станции, те, кто планирует полет, операторы, обеспечивающие связь с экипажем, врач, контролирующий состояние здоровья космонавтов, и др. У каждого есть свое рабочее место, оборудованное всем необходимым — пультами, компьютерами, связью. Работа продолжается непрерывно круглые сутки в четыре смены. Так обеспечивается полная безопасность экипажа. Ведь профессионалы на Земле следят за состоянием корабля, исправностью его систем, контролируют здоровье космонавтов, стараются подбодрить их, иногда развеселить, дать совет.

Как же управляют полетом? Во-первых, сначала его планируют. Существуют долгосрочное планирование (баллистики отслеживают траекторию полета, другие специалисты формируют планы для экипажа — по неделям и на каждые сутки) и планирование сеансов связи с экипажем.

Структурно информационно-вычислительный комплекс ЦУПа состоит из трех частей. Баллистический блок занят орбитой, маневрами, спуском. Командный блок ответствен за планирование, формирование и выдачу команд, телеметрический блок — за обработку, отображение и документирование полученной информации.

Анализируя данные, необходимо иметь представление о работоспособности систем корабля и станции. Так, например, по кораблю типа «Союз» в Цепу получают 1900 параметров, которые необходимо анализировать. Только по служебному модулю МКС — 25 тысяч параметров. Все эти данные называются телеметрической информацией или попросту — телеметрией. Она поступает в компьютеры ЦУПа, обрабатывается и анализируется.

Главный зал в Центре управления полетами напоминает кинотеатр. Здесь есть три больших экрана, на которых видна вся важная информация. Центральный экран — огромная карта Земли. На ней крохотными точками изображены корабль и станция. Эти точки двигаются по карте — таким образом можно проследить путь космонавтов в космосе, узнать, над какой частью планеты они пролетают в данный момент. На других экранах мы видим фото экипажа, отправившегося в экспедицию, различные данные, касающиеся их работы, а также расписание событий, которые произойдут в ближайшие часы: стыковка или посадка, например. Перед экранами стоят несколько рядов с компьютерами — это рабочие места сотрудников ЦУПа. А над всем этим возвышается балкон. Здесь собираются гости: родственники космонавтов, представители космических агентств, журналисты.

У оператора связи с экипажем на столе две телевизионные камеры — одна работает на видеотелефон для переговоров с экипажем, другая нужна для передачи космонавтам рисунков, чертежей, таблиц. Такая необходимость иногда возникает, если требуется починить какую-то систему или спланировать новый научный эксперимент. Не объяснять же все это на словах? Оператор связи принимает от космонавтов доклады и вопросы, а также передает ответы на них, подготовленные специалистами.

Медики анализируют телеметрические данные о состоянии здоровья каждого космонавта на борту и докладывают сменному руководителю полета.

Ученые, чьи научные эксперименты выполняют члены экипажа, тоже собираются в ЦУПе, чтобы контролировать их ход и, когда потребуется, подсказать что-то космонавтам.

Вся эта информация собирается вместе, и тогда принимается решение, продолжать ли действовать по запланированной программе или внести в нее изменения.

Чтобы не потерять навыки управления полетом да и для обучения молодых специалистов время от времени проводятся тренировки персонала ЦУПа.

Кроме связи с космическим кораблем и станцией ЦУПу нужно обмениваться информацией с другими такими же центрами — в Америке и Европе. В мире есть несколько ЦУПов. Они помогают друг другу, подстраховывают. Там, где наши специалисты не могут связаться с космонавтами, приходит на помощь ЦУП в Хьюстоне (США) или ЦУП Европейского космического агентства. Во время полета международных экипажей в ЦУПе трудятся представители стран-партнеров. У них тоже есть свои помещения.

В ЦУПе располагается Главная оперативная группа управления полетом.

В ЦУПе созданы условия и для работы прессы, радио и телевидения. Во время стартов, стыковок, посадки тут собирается много журналистов. Конечно же у них возникает большое число вопросов, и специалисты ЦУПа обязательно отвечают на них и даже издают специально для журналистов справочные материалы о ходе полета.

В ЦУП могут прийти и семьи космонавтов, увидеть родных на телеэкране и поговорить. Дети обязательно рассказывают папам о школьных отметках и стараются не огорчать их, не получать двоек и троек.

Есть в ЦУПе и группа психологической поддержки экипажа, которая планирует, как лучше провести космонавтам дни отдыха — не пригласить ли на сеансы связи их семьи, популярных артистов, других известных людей, не придумать ли новую музыкальную программу.

Пока экипаж осуществляет посадку в корабль, специалисты ЦУПа наблюдают экипаж по специальному телевидению, прослушивают переговоры экипажа со стартовой командой, контролируют работу бортовых систем по телеметрии. На центральном экране воспроизводится информация о ходе полета ракеты-носителя на всем участке выведения.

Все сведения о полете видны буквально по секундам: старт, отделение ступеней, время включения или выключения приборов.

В зале присутствуют космонавты, свободные от тренировок, товарищи тех, кто сейчас летит в космическом корабле. Они переживают за своих друзей, особенно волнуются космонавты, уже слетавшие в космос и пережившие ощущения и трудности, с которыми сейчас надо справляться экипажу.

После контакта отделения связисты из этого зала устанавливают связь с экипажем и начинают проверку бортовых систем космического корабля. С этого момента ЦУП принимает управление на себя и отвечает за орбитальный полет вплоть до выдачи тормозного импульса при выполнении спускового маневра.

Выведение на орбиту не занимает много времени — всего 526 секунд, чуть меньше девяти минут. Во время выведения на орбиту члены экипажа испытывают три волны перегрузок — по количеству ступеней у ракеты-носителя. Благодаря тренировкам на центрифуге космонавты умеют хорошо их переносить. Они научились «дышать» животом. Во время дыхания наши плечи поднимаются, так как легкие наполняются кислородом. В момент наступления перегрузок грудную клетку сдавливает так сильно, что дышать привычным способом уже не получается, поэтому космонавтов учат дышать при помощи живота, это особенно важно при спуске, когда перегрузки побольше. Каждая перегрузка длится не долго, но даже для тренированного организма заметна.