Что ищут «археологи космоса»? - Александр Николаев

Характеризуя поистине астрономический объем вычислительной работы, необходимой для того, чтобы создать теорию движения кометы Галлея, приведем один пример: в США были обработаны результаты практически всех астрономических измерений, выполненных… с 1759 года! Аналогичную работу проделали и советские специалисты.

— Если все наши вычисления верны, — сказал заведующий одной из лабораторий Института космических исследований доктор технических наук Г. А. Ованесов, — то в двух днях пути на расстоянии в 14 млн. км от кометы телевизионная система (ТВС) проведет первую съемку кометы.

За сутки до пролета начнется второй сеанс съемки. Наконец, за 2 ч до расчетного момента сближения с ядром кометы пройдет основной сеанс…

— Впрочем, что это я вам рассказываю, — спохватился Генрих Аронович. — Лучше один раз увидеть, не так ли? Давайте совершим пробный подлет к комете с помощью компьютера.

Мы вошли в аппаратную (а дело было буквально через несколько дней после старта АМС, то есть более чем за год до ожидаемого события). Дальнейшее произошло так стремительно, что я даже не успел почувствовать разочарования, неизбежного, когда обстоятельно анатомируют чудо.

…Тихонько зажужжал компьютер, и на экране дисплея выплыла яркая светящаяся звездочка. Потом — еще несколько точек.

— На этом этапе наведения, — прокомментировал заведующий лабораторией, — кометы от других звезд не отличить. Поэтому «Вега» летит, ориентируясь на звезды.

Но вот изображение выросло, вспыхнула надпись: «Расстояние между кометой и станцией 14 млн. км, время до встречи 300 тыс. с». В углу экрана неоновым светом вспыхнула кадрирующая рамка, подобная той, что бывает в видоискателе дальномера.

— Пиропатроны отстрелили платформу наведения, она заняла рабочее положение, — сообщил Ованесов. — ТВС с помощью широкоугольного объектива обследует небосвод.

Случай оказался самый неблагоприятный: станция комету не видела и действовала вслепую, пытаясь поймать в поле зрения нечто, отличающееся по внешнему виду от звезд и туманностей. В ее электронной памяти была записана фотометрическая модель — аналог кометы, теперь ТВС искала ее прототип.

Но вот неоновая рамка, прилежно обойдя почти все секторы обзора, зацепила наконец край «косматой звезды».

Платформа замерла, словно бы прицеливаясь, затем, решительно подавая команды своим электрическим корректирующим двигателям, стала быстро «загонять» комету в рамку. Кометное ядро росло на глазах — АМС приближалась к цели.

И вот тут «космический айсберг» повел себя непредвиденно. Из его ядра ударила ослепительная, напоминающая медленную молнию вспышка — джет. Любая из существующих систем наведения, реагирующая на наиболее яркое пятно в кадре, должна была поддаться «отвлекающему маневру» джета…

Но… бортовая ЭВМ изменила экспозицию съемки — и все встало на свои места. Парировав «выпад» кометы, платформа продолжала наведение.

Затем последовал целый каскад искусно подобранных «чрезвычайных происшествий» — ни на одну из этих «удочек» станция не попадалась. ЭВМ, хладнокровно просчитывала варианты, принимала безошибочное решение, пока на экране не вспыхнула надпись: «Расстояние до ядра — 10 тыс. км».

Замечу, что не только я, впервые видевший этот инженерно-фантастический фильм, был захвачен происходящими на экране событиями, которым реально предстояло случиться лишь через год. Даже сотрудники лаборатории нет-нет да и подходили к дисплею, словно бы позабыв, что за всеми перипетиями космической остросюжетной фабулы стоит вдохновенно выстроенный алгоритм наведения АМС на ядро кометы, а развитием событий талантливо управляет система программ. Она же командовала и машинным переводом с языка математической логики на «диалект» цветных зрительных образов, чем, кстати, существенно облегчала исследователям усвоение огромного потока быстроменяющейся информации. Трудно придумать более красивое и более убедительное доказательство того, что вдохновенный инженерный расчет, как и высокая поэзия, способен предвидеть, точнее, предвычислять будущее!

— Не слишком ли «сгущены» краски, которыми рисуется «коварство» кометного ядра? — спросил я тогда у Ованесова.

— Поскольку никто из нас пока еще не знает, что представляет собой объект на самом деле, мы строили математическую модель, самую неудобную с точки зрения системы наведения, — ответил он. — И если станция, попав в экстремальные условия, с честью вышла из трудного положения, значит, для более благоприятной ситуации все должно сойти еще благополучнее.

Такую станцию, подумал я тогда, не стыдно было б показать в другой галактике. Как высшее достижение нашей цивилизации.

5. Броня против… пыли

Полет межпланетных роботов к комете Галлея — они неслись навстречу «косматой звезде» с суммарной скоростью 78 км/с, чтобы разминуться с ней на расстоянии «всего» 10 тыс. км, — относился к категории «особо опасных». По сравнению с ним обычный полет к Венере, как образно заметил один из конструкторов станции, выглядит заурядной загородной поездкой на автомобиле. Повышенную опасность заключали в себе пылинки кометной атмосферы… массой в сотые и даже тысячные доли грамма. Без специальной защиты серийная «Венера» — а используется именно эта, многократно испытанная, с отработанными системами АМС — при встрече с кометой Галлея превратилась бы в решето. Расчеты, выполненные на ЭВМ, предсказывали, что давление в зоне удара пылинки об обшивку аппарата может достигать немыслимых значений — до 50 млн. атм.

Чтобы обезопасить приборы от разрушения, оградить жизненно важные узлы станции, кабельные сети и прочее, АМС оборудована двух-, а местами даже трехслойными экранами, масса которых только на платформах достигала 14 кг.

Их рифленые слои из сверхпрочной металлической фольги гасили энергию микрочастиц следующим образом. При ударе наружный слой играл роль только испарителя пылевой частицы. В результате микровзрыва образовывался микрократер и осколки под большими углами к направлению первоначального ее движения разлетались в стороны. Второй слой еще больше гасил энергию проникших к нему осколков, затем третий… Последней же, четвертой преградой на пути наиболее энергичных прорвавшихся частиц вставала сама стенка прибора.

Как известно, любой отправляемый в космос агрегат или прибор проходит всесторонние наземные испытания — на термовыносливость, вакуумную прочность, радиационную устойчивость, причем так, что все особенности реальных, космических условий удается, как правило, воспроизвести с достаточной полнотой в земных условиях.

А вот как промоделировать космическую бомбардировку микрочастицами кометы пылезащитных экранов АМС? Ведь разогнать кремниевую или, скажем, железную пылинку до скорости 80 км/с невозможно ни в одном из существующих ускорителей.

Ученым пришлось обратиться к теории, численному эксперименту. Была построена инженерная модель столкновения.

И что же? Подробнейшее ее рассмотрение дало неутешительный ответ: необходимой гарантии защиты косморобота от пыли быть не может. В принципе. Это обстоятельство заставило ученых отказаться от промежуточной записи поступающей на борт «Веги» научной информации на запоминающее устройство. Поэтому все сведения сразу же передавались на Землю.

Что и говорить, это условие резко усложнило задачи, стоящие перед конструкторами. Ведь оно означало, что в течение всего пролета станции сквозь кометную атмосферу остронаправленную антенну АМС нужно постоянно ориентировать на Землю. Но как при этом быть с той частью научной аппаратуры, которая, изучая кометное ядро оптическими средствами, должна постоянно нацеливаться на зону наибольшей яркости «косматой звезды»? Как «развязать» этот непростой узел проблем, осложняющийся еще и тем, что полет АМС в атмосфере кометы будет, по всей вероятности, «слепым»? Следовательно, ориентировать станцию с помощью оптических датчиков скорее всего не удастся. Стабилизировать аппарат пришлось при помощи гироскопов.

Вдумайтесь в эти взаимоисключающие условия задачи. С одной стороны, требовалось точно держать пролетный аппарат на траектории, с другой — приборам и датчикам, находящимся на его борту, нужно прицельно, с точностью до угловой секунды, постоянно брать «на мушку» небесное тело, угловые размеры которого непрестанно меняются!

Задача подобного класса сложности никогда не решалась мировой наукой. Пришлось разрабатывать принципиально новую исследовательскую платформу.

— И такая в прямом и переносном смысле платформа, — говорит один из создателей необычной конструкции Г. Сасин, — была создана в кратчайшие сроки специалистами Института космических исследований совместно с чехословацкими учеными и инженерами. С ее помощью удалось «развязать» приборный комплекс и станцию, сделать его независимым от ориентации АМС.