Владимир Сыромятников - 100 рассказов о стыковке

Кто знает, что?то здесь, видимо, было. Ведь позднее, развивая шутку, мы стали говорить: андрогины — это когда оба сверху.

В итоговом документе октябрьской встречи 1970 года было записано, что главная цель программы состояла в создании такой конструкции, которая стала бы базовой для будущих космических кораблей и орбитальных станций, для космических проектов разных стран. Этим положением мы руководствовались в последующие годы. На этой встрече обе стороны также пришли к заключению, что все существующие к тому времени стыковочные устройства обладают, по крайней мере, двумя основными недостатками. Во–первых, они не андрогинны. Во–вторых, центральная часть, где расположен тоннель для перехода космонавтов из корабля в корабль, загорожена стыковочным механизмом, и после стыковки требуется его частичная разборка.

Чтобы стыковочное устройство не имело этих недостатков, оно должно иметь идентичную конфигурацию и, кроме того, стыковочный механизм должен располагаться по периферии шпангоута; при такой компоновке тоннель остается свободным. В конце концов именно таким стал новый стыковочный агрегат — АПАС, который создали советские и американские конструкторы для стыковки кораблей «Союз» и «Аполлон».

Надо сказать, что и мы, и американцы пришли к андрогинной конфигурации разными путями, руководствуясь различными соображениями. Стыковочное устройство для программы «Союз» — «Салют» имело андрогинные шпангоуты, но не было периферийным: внутри тоннеля на крышках люков располагались стыковочный механизм и приемный конус. Когда крышки открывались, тоннель освобождался для перехода космонавтов. Крышки получились довольно громоздкими, однако орбитальный отсек «Союза» и переходный отсек «Салюта» оказались достаточно просторными, позволяя выполнять эту операцию.

У наших американских коллег сложилась иная ситуация: объемы и формы капсулы «Аполлона» и LM — лунного модуля не позволяли установить стыковочный механизм на крышку. Все эти узлы (механизм, конус и две крышки) снимали по очереди. Места для них не хватало, к тому же процедура складывания и повторной установки была сложной, требовала значительных физических усилий от астронавтов, работавших в невесомости. Многие из них, летавшие по программе «Аполлон», жаловались на неудобства и трудности при выполнении этой операции. Они сравнивали ее со сменой автомобильного колеса — работа, как известно, не ахти какая приятная, а для американцев вообще непривычная. В отличие от американских суперменов наши удивительные российские женщины овладели и этой мужской операцией.

Понимая объективные недостатки своего стыковочного устройства и активное давление астронавтов, НАСАвские конструкторы начали работать над периферийной конфигурацией.

Здесь уместно еще раз остановиться на особенностях стыковки космических кораблей, чтобы понять те особенности, которые приходится учитывать при их конструировании, с тем чтобы надежно выполнить эту непростую задачу.

Представьте, как стыкуются в сборочном цехе два отсека космического корабля. Буквально сдувая пылинки, сборщики высокой квалификации подготавливают стыки с резиновым уплотнением. Со всеми мерами предосторожности и с большой точностью они соединяют шпангоуты, заворачивают несколько десятков болтов, обеспечивая строго регламентированную затяжку с помощью специальных моментных ключей. В заключение проводится тщательная контровка всех резьбовых соединений. В космосе все стыки корабля должны быть герметичными, не должны раскрываться под действием самых больших нагрузок, создаваемых внутренним давлением, реактивными двигателями и другими возмущениями. Сборочные операции вместе с проверкой герметичности занимают обычно не одну рабочую смену.

Такие же требования предъявляются к стыковке космических аппаратов на орбите. В отличие от сборки на земле, в космосе открытые торцы агрегатов, летавших на ракете–носителе, а затем в открытом космосе без всякой защиты, должны соединиться автоматически в течение нескольких минут без предварительного осмотра и подготовки. Специальные датчики обязаны сигнализировать пилотам о выполнении всех стыковочных операций. В совместном полете стыки должны сохранять герметичность с высокой степенью надежности, и никакая случайность, перегрузки или даже нечаянное нажатие командной кнопки на пульте космонавтов не должны привести к их раскрытию. При открытых крышках переходного тоннеля от надежности стыка зависит безопасность и жизнь космических экипажей.

После окончания полета нужно открыть замки и расстыковаться, чтобы вернуться на Землю.

Надежность — важнейшее требование ко всем космическим операциям. Любая операция по соединению и последующей расстыковке должна выполняться при любых условиях, даже при отказе какого?нибудь отдельного узла или элемента. Для этого конструкцию дублируют и принимают другие меры, повышающие живучесть механизма.

Стремление повысить надежность стыковочных операций подтолкнула меня еще в 1968 году спроектировать оба стыковочных агрегата идентичными. В результате стыковочные шпангоуты стали одинаковыми, к тому же содержащими дублирующие комплекты замков. Тогда же появился принцип обратной симметрии, теоретическая основа андрогинности, в соответствии с которой все ответные элементы располагались симметрично относительно общей оси. Чтобы обеспечить полное дублирование всех операций, требовался резервный стыковочный механизм. Вот почему тогда, в 1968 году, «продавая идею», я даже добавил к предложенной концепции две сменные крышки. Так на активном агрегате корабля «Союз» наряду с основной крышкой со штырем появился вариант с крышкой–конусом. На пассивном агрегате орбитальной станции тоже можно было установить две крышки, но в другой последовательности.

Столь вычурная конфигурация привлекла меня еще по одной причине: она обеспечивала стыковку двух любых кораблей, оборудованных подобной техникой. В результате появлялась возможность оказывать помощь терпящим бедствие в космосе. С такой же гуманной идеей три года спустя, в 1971 году, приехали в Москву американские специалисты.

Для проекта «Союз» — «Салют» вся эта стыковочная фантазия образца 1968 года, конечно, была не нужна. Тем не менее старые дебютные идеи пригодились, когда 20 лет спустя для МКС — международной космической станции — стали проектировать многочисленные модули с перекрестной стыковкой. Тогда мне пришлось по–настоящему напрягать воображение и искать способ соединять их между собой в разных сочетаниях. Таким же путем родились так называемые гибридные конструкции — агрегаты со смешанными механизмами: штырями, конусами и периферийными кольцами. В то же время три из четырех орбитеров из флотилии «Спейс Шаттлов», оборудованные АПАС-95, могли в принципе состыковаться между собой.