100 рассказов о стыковке - Владимир Сыромятников

Работы над новыми системами, обеспечивавшими маневрирование и сближение на орбите, имели принципиальное значение. Здесь центральное место занимала система ориентации и управления движением (СОУД), над которой трудился огромный отдел под руководством Раушенбаха. Его заместители: теоретик В. П. Легостаев, аппаратчик Е. А. Башкин и их сотрудники — сделали очень много, чтобы создать столь непростую систему.

Сложность реализации стыковки в космосе на практике начиналась с теории, с выбора метода сближения. Все эти методы, так или иначе, основываются на механике орбитального движения. Чтобы целенаправленно маневрировать в космосе, требуется выполнять навигационные измерения для определения параметров движения активного корабля и его цели, затем производить непростые вычисления с учетом законов небесной механики, чтобы в определенный момент включать реактивные двигатели в нужном направлении. Наряду с навигационными приборами, в принципе, нужен компьютер, для того чтобы обработать результаты измерений, для вычислений и управления. К сожалению, в 60–е годы у нас еще не было бортовых компьютеров. Наши теоретики, работавшие под руководством В. П. Легостаева, прежде всего И. П. Шмыглевский, оказались очень находчивыми, выбрав рациональный метод, соответствующий аппаратурным решениям. Тем самым удалось упростить алгоритмы вычислений и обойтись на борту аналоговым прибором, называемым БУС — блоком управления стыковкой. В целом упростилась не только техника, но и процедура пилотирования (вплоть до полной автоматизации процесса стыковки).

Теоретический подход назвали методом параллельного сближения. Он основывался на том, что направление на цель (так называемая линия визирования) поддерживалось неизменным путем гашения боковой скорости. Несмотря на то что космический корабль, казалось бы, сближался по прямой (по линии визирования), боковая скорость постепенно накапливалась, поскольку цель летела вокруг Земли по другой орбите (орбитальная механика). За счет периодического гашения боковой скорости линия визирования практически оставалось параллельной самой себе, отсюда — название метода. По мере сокращения расстояния до цели реактивные двигатели дополнительно включались так, чтобы уменьшать скорость сближения. Этот метод, во–первых, позволял обойтись лишь измерением параметров цели (дальности, относительной скорости и угловой скорости линии визирования) и, во–вторых, упростить алгоритм вычисления корректирующих импульсов, которые реализовывались реактивными двигателями корабля.

Для выполнения сближения по так называемому методу свободных траекторий, который обеспечивал энергетические и некоторые другие выгоды и которым пользовались американцы, требовалось определять параметры орбит обоих космических аппаратов и проводить вычисления по законам орбитального движения, а эти задачи были под силу лишь настоящему цифровому компьютеру.

Мы использовали аналоговую технику, стыкуя пилотируемые и беспилотные корабли «Союз», а позднее и грузовики «Прогресс» и орбитальные станции «Салют», аж до самого конца 70–х, пока в космосе не залетал первый компьютеризированный «Союз–Т». Бортовой компьютер позволил не только усовершенствовать и расширить навигационные измерения, но и вычислять в реальном времени оптимальные траектории сближения, существенно экономя топливо и повышая надежность операции. Тем не менее на конечном участке сближения (ближе 400 м) управление переключалось в режим параллельного сближения.

Часть приборов и подсистем изготавливались на смежных предприятиях. Среди них надо выделить бортовой радиолокатор с образным названием «Игла» — уникальную систему, не имевшую аналогов в прошлом и пока не воспроизведенную нигде в мире. Разработчики «Иглы» из НИИ точных приборов во главе с ее ветеранами почти 20 лет спустя усовершенствовали этот вариант радиолокатора, который под новым названием «Курс» продолжает сближать и стыковать «Союзы» и «Прогрессы», а также модули орбитальных станций.

«Игла», которая создавалась под руководством талантливого инженера и ученого Е. В. Кандаурова, обеспечивала автоматический поиск на орбите космического аппарата — цели, а затем с расстояния от 25 км до собственно механического касания космических аппаратов определяла направление на цель, дальность и относительную скорость сближения, которые как раз и были необходимы для реализации на орбите метода параллельного сближения. Именно эта система позволила советским космическим специалистам открыть целую эпоху в космонавтике: провести первую автоматическую стыковку на орбите, автоматически соединить беспилотные и пилотируемые корабли «Союз», создать грузовые корабли снабжения «Прогресс», а позднее собирать в космосе орбитальные комплексы.

Мой старинный товарищ В. В. Сусленников, Владик, начинавший молодым специалистом у Кандаурова и ставший главным конструктором системы «Курс», до последнего времени руководил этим важным направлением на всех этапах: в КБ и в лабораториях, на полигоне Байконур и в Центре управления полетом.

Еще раз подчеркну: новый корабль проектировали, следуя одному из ключевых принципов советской пилотируемой космонавтики. Все основные системы могли управляться в трех режимах: автоматически, дистанционно (по командной радиолинии) и с бортового пульта корабля. Эта принципиальная техническая линия, по–прежнему вызывавшая нарекания и критику, проводилась Королёвым и его соратниками последовательно и настойчиво. В условиях сжатых сроков и недостаточной экспериментальной базы для наземных испытаний она себя оправдывала. На последующих этапах это давало большую гибкость, а еще позднее обеспечило создание целых орбитальных комплексов.

Начиная с 1962 года ряд отделов ОКБ-1 — проектный, общеконструкторский и наш отдел электромеханики — приступили к разработке различных вариантов стыковочных узлов.

Первый вариант получил название плоского, поскольку его основой стали два плоских кольца, или «блина»: подвижного — на одном корабле и неподвижного — на другом. При стыковке кольца соприкасались и совмещались за счет поворота подвижного кольца, при этом инициировались несколько «бегающих» крюков, которые содержали спусковой механизм и направлялись в «углы» неподвижного кольца, производя сцепку и выравнивание. Несколько приводов использовались для того, чтобы взводить этот механизм перед стыковкой, а также фиксировать подвижное кольцо для жесткого соединения и раскрывать крюки при расстыковке.

Хотя работа над первым вариантом продвинулась довольно далеко, она не удовлетворила никого: ни проектантов, ни конструкторов, ни самого Королёва. Пришлось продолжить проектирование, искать более простые решения. В конце концов появилась концепция, получившая название «штырь—конус». На активном космическом аппарате устанавливался штырь, который при стыковке входил в приемный конус, закрепленный на другом — пассивном — аппарате. Такой принцип стыковки «смотрелся», выглядел более естественным, можно сказать, очевидным, подсказанным природой. Недаром в разговорах и даже в технической литературе его иногда называли «папа — мама» по–русски, и, как мы узнали позднее, «male- and- female» — «самец и самка» — по–английски. Аналогия и связанная с ней терминология сопровождали технику стыковки на всех последующих этапах ее создания и применения, при испытаниях стыковочных устройств сначала на Земле, а затем и на космических орбитах. Однако в то время я еще не знал ни слова по–английски, ни других заморских терминов. До самой космической стыковки тоже было еще далеко. Мы делали только первые шаги. По мере развития работ стала складываться настоящая профессиональная терминология.