Владимир Сыромятников - 100 рассказов о стыковке

Наш генеральный В. Глушко очень любил рекорды. В эти годы расцвел талант проектанта К. Феоктистова. Возглавлял всю гигантскую практическую работу главный конструктор ДОСов Ю. Семёнов. Эти три больших руководителя, каждый по–своему, порой требовали от нас, казалось, невозможного, но это часто приносило уникальные результаты.

Эти достижения советской космонавтики стали непревзойденными.

Вся наша техника и методы стали мировым достоянием тоже много лет спустя, когда американские специалисты, осознавшие и оценившие эти свершения, пришли в наш «Мир», чтобы воспринять этот опыт и готовиться к старту в XXI век.

Гибридный — здесь это означает компьютерно–математический и одновременно реально–физический, «железный». Шестистепенной — это значит пространственный, с шестью степенями свободы, универсальный.

Механизмы, технические системы, которые летают в космос, — это лишь видимая вершина айсберга. Чтобы создать эту технику, нужна обширная и разнообразная материально–испытательная база, как говорят инженеры–разработчики. Это тот фундамент, на котором стоит космическая техника.

К середине 70–х, работая над стыковкой уже в течение доброго десятка лет, мы постепенно построили нашу наземную базу и стремились усовершенствовать ее. Как показала практика, одну из самых больших трудностей вызывало воспроизведение на Земле стыковки многотонных космических кораблей с еще более тяжелыми орбитальными станциями. Как уже упоминалось, мы опробовали разные методы. Американцы продемонстрировали нам на практике новый гибридный метод. Он оказался эффективным, но далеко не простым. Под популярным тогда в стране лозунгом — «Мы тоже можем это сделать!» — было принято решение создать и освоить эту хитроумную технику у себя, опираясь полностью на своих специалистов, на отечественную технологию и электронную базу.

В отличие от многих престижных одноразовых свершений компьютеризированная, мощная (многосоткиловаттная) и одновременно прецизионная электронно–механическая система вошла в строй и заработала по–настоящему на долгие годы. «Конус» сыграл выдающуюся роль не только в советской космической технике — в конце века он стал воспроизводить на Земле то, что составляло технический интерфейс международного сотрудничества в космосе.

Проблема, как воспроизвести последний участок сближения, первый удар и дальнейшее взаимодействие двух многотонных КА, с самого начала работ над стыковкой относилась к одной из самых сложных. Для воспроизведения на Земле стыковки в космосе разработали и использовали несколько подходов: проводили теоретический анализ и строили испытательные стенды. Для анализа создавали математические модели, которые описывали процесс относительного движения и динамику взаимодействия. Для моделирования использовались вычислительные машины. Для экспериментальной отработки строили механические стенды с полномасштабными моделями стыкуемых кораблей и станций.

Американцы решали проблему комбинированным, гибридным путем, соединив математическую модель с измерителем силы соударения стыковочных агрегатов, и их взаимодействие воспроизводили при помощи двух платформ: подвижной — на шести следящих приводах и неподвижной — установленной на шести силовых датчиках.

Начав работать над проектами орбитальных станций с более сложной конфигурацией, мы осознали трудности будущих испытаний. В других, более отдаленных проектах просматривались варианты стыковки с еще более сложной переменной структурой. Чтобы осуществить все эти проекты, провести отработку на Земле, требовался гибкий, универсальный испытательный инструмент. Умудренные опытом ЭПАСа, теперь мы знали, каким путем надо идти. В компьютер гибридного стенда могли закладываться параметры стыкуемых модулей любой массы и конфигурации.

Осознавая это, стараясь усовершенствовать, продвинуть вперед стыковочную испытательную базу, я предпринял активную агитационную кампанию. Сначала были подготовлены технические предложения, в которых излагались принципы построения и основные характеристики будущей испытательной системы. Затем пришла пора агитировать всех начальников разного уровня, требовалось получить добро, чтобы приступить к более детальному проектированию. Становилось ясно, что для выполнения всех работ нужны большие средства и ресурсы; поэтому решение принималось на более высоком уровне, в нашем министерстве, и даже — в Военно–промышленной комиссии (ВПК). Подготовив специальные плакаты и пользуясь своей международной известностью, я старался использовать любую возможность, чтобы встретиться с высокими руководителями и убедить их, что для дальнейшего освоения космоса необходимы дополнительные затраты. Среди моих «клиентов» оказались наш министр С. Афанасьев и зампред Совмина Л. Смирнов, которому подчинялась ВПК.

В конце концов специальное Решение ВПК № 239 было подготовлено и принято, оно предусматривало разработку и изготовление многочисленных подсистем и аппаратуры, а также строительство отдельного лабораторного корпуса для будущей системы.

В общей сложности работа по созданию и освоению этого стенда, который получил условное название «Конус», заняла у нас почти 10 лет. Его ввели в действие к середине 80–х годов. На стенде отрабатывали стыковку по программе станции «Мир», для корабля «Буран» и других проектов. Построить механические стенды для этих космических комплексов со всеми вариантами конфигураций при стыковке было бы просто невозможно. «Конус» стал нашим незаменимым инструментом.

Игра стоила свеч, а дело — затраченных усилий.

Это рассказ о создании «Конуса» и о том, что произошло потом.

Будущему стенду предстояло воспроизводить движение многотонных кораблей в невесомости. Это требовало от его создателей мобилизовать немалую часть интеллекта страны и создать технику самых высоких технологий, соединить все вместе и заставить работать.

Можно представить себе, как свободно двигаются в невесомости многотонные корабли, сначала каждый из них свободно с 6–ю степенями подвижности, а затем стыковочные механизмы сталкиваются и начинается динамика стыковки. На стенде воспроизводится лишь относительное движение, с 6–ю степенями свободы, этого достаточно. Шесть приводов почти свободно перемещают подвижную платформу с установленным на ней стыковочным агрегатом, пока он не столкнется со вторым, ответным агрегатом, закрепленным на неподвижной платформе. Неподвижно, но не совсем: 6 силовых датчиков измеряют микронные перемещения, пропорциональные 6–ти компонентам силы удара — это тоже своя, пространственная кинематика и микродинамика. До столкновения платформа движется свободно, так как пожелает испытатель, исследователь, задающий скорость и начальный промах, начальные условия стыковки: 6+6 компонентов пространственного движения. Как только произошло столкновение, силы, замеряемые датчиками, начинают поступать на вход в компьютер. Он запрограммирован так, что интегрирует уравнения движения обоих кораблей. Его пространственного «воображения» хватает на то, чтобы решать все 6+6 пространственных уравнений. Не только это: один из важнейших параметров — это скорость вычислений. Компьютер должен успевать за реальным процессом стыковки. Как говорят, требуется решать задачу в реальном времени. Тогда — все реально, тогда — агрегаты движутся, амортизируют и сцепляются на виду у их создателей, наземных экзаменаторов–испытателей, почти так же, как в космосе. Остается только додумать, вообразить, что все это происходит на орбите высоко над Землей, и, может быть, представить себя космонавтом за пультом космического корабля.