Евгений Сузюмов - Открывая тайны океана

Во время стоянок в иностранных портах на новом НИС АН СССР «Космонавт Владимир Комаров» (так называлось «таинственное» судно с шарами) побывали тысячи посетителей. Им была предоставлена возможность познакомиться с судном и оборудованием, а также дана исчерпывающая информация о его назначении. В частности, любознательные посетители убедились, что загадочные шары служат всего лишь прикрытием от непогоды зеркал антенн, направленных в космическое пространство.

Сейчас к судам космической службы АН СССР, регулярно посещающим для пополнения судовых запасов и отдыха экипажей многие порты мира, уже привыкли, и их необычный облик не вызывает ненужных кривотолков.

НИС космической службы – детища космического века. Они выполняют роль измерительных пунктов, предназначенных для контроля и управления полетом спутников и межпланетных станций. Наша страна велика и необъятна. Но даже обширной территории нашей страны недостаточно, чтобы обеспечить непрерывный контроль за космическими полетами. Для этого необходимо разместить измерительные пункты за пределами нашей Родины.

Эту роль выполняют суда космической службы – подвижные измерительные пункты. Их главное преимущество перед наземными пунктами – возможность перехода в любую точку Мирового океана, наиболее выгодную для обеспечения контроля и управления полетом. 14 июля 1971 г. явилось знаменательным днем в истории свершения советской космической программы. В этот день был поднят Государственный флаг СССР на флагмане научного флота космической службы, самом крупном НИС в мире «Космонавт Юрий Гагарин».

При разработке проекта этого НИС в его основу конструкторы положили корпус и ЭУ серийного танкера, неплохо зарекомендовавшего себя в эксплуатации. Постройка судна началась на стапеле одного из ленинградских судостроительных заводов в марте 1969 г., и уже в октябре того же года судно спустили на воду.

Строительство продолжалось немногим более двух лет, а 16 июля 1971 г. судно ушло из Ленинграда в порт приписки Одессу. В декабре того же года НИС вышло в свой первый длительный экспедиционный рейс в Атлантический океан.

По своим размерам (длина 232 м), конструкции, оснащению космическими системами и исследовательским возможностям судно не имеет себе равных в мире.

Комплекс космического научно-технического оборудования, установленный на судне, обеспечивает одновременную работу с двумя космическими объектами и способен передавать на них команды, производить траекторные измерения, принимать телеметрическую, научную информацию и телевизионные изображения, обеспечивать двухстороннюю телефонно-телеграфную связь с космонавтами.

Для управления космическими объектами судно оборудовано уникальной системой приема и передачи радиосигналов. Основу ее составляют остронаправленные приемные и передающие антенны, мощные радиопередатчики и высокочувствительные радиоприемники со входными параметрическими усилителями, охлаждаемыми жидким азотом.

Характерной архитектурной деталью внешнего облика судна являются четыре главные параболические антенны, установленные на мощных барбетах.

Если считать от носа, то вторая, третья и четвертая главные антенны входят в состав космической командно-измерительной системы. Через них ведется передача и прием радиосигналов в различных диапазонах радиоволн. Третья и четвертая антенны имеют диаметр зеркал 25 м, а вторая – 12 м. Носовая первая 12-метровая антенна предназначена для связи через спутники-ретрансляторы «Молния» с Центром управления космическими полетами.

Система управления антеннами обеспечивает автоматическое сопровождение космических объектов по приходящим радиосигналам и наведение по заранее рассчитанной программе. Система так надежно спроектирована, что может работать при штормовом ветре до 9 баллов и сильном волнении моря.

Все параболические антенны снабжены трехосной системой стабилизации, компенсирующей качку корабля. Эта система учитывает даже прогиб корпуса судна да волнение. Углы изгиба корпуса в диаметральной плоскости ватерлинии (с точностью до 40 угловых секунд) поступают в систему стабилизации от специальных датчиков. Вот какая необходима точность, чтобы обеспечить надежную связь с космическими объектами.

Обычно измерение деформации судового корпуса производит луч света или даже луч лазера. Для этого в подпалубном пространстве прокладывают трубу – световой канал. Если изгиба корпуса нет, то луч в конце светового канала попадает в центр мишени из светочувствительных элементов. При изгибе корпуса на волнении луч смещается от центра мишени, и за счет этого сигнал, пропорциональный смещению луча, поступает в систему стабилизации и управления антеннами.

Система крепления, управления и стабилизации антенн, установленная на судне, уникальна. Ведь масса 25-метровой антенны составляет 240 т, а 12-метровой – 180 т. Да и площадь антенн велика. Четыре главных параболических зеркала антенн имеют общую площадь 1220 м 2, так что при развороте их на борт (что является характерным положением при начале сеанса связи с космосом) они обладают значительной парусностью и воспринимают большие ветровые нагрузки.

Само наличие на палубе и надстройках таких крупных антенных устройств, которых не имеет ни одно НИС в мире, поставило перед конструкторами сложную задачу по обеспечению остойчивости судна. Ведь масса четырех главных космических антенн вместе с фундаментами составляет 1000 т, и размещены они на уровнях, высота которых от ватерлинии равна высоте 5– и 8– этажного дома. А центры тяжести больших зеркал антенн находятся на высоте от ватерлинии, соответствующей высоте 12-этажного дома. Но конструкторы отлично справились со своей задачей: остойчивость НИС «Космонавт Юрий Гагарин» позволяет ему плавать при самом бурном состоянии моря.

С помощью автоматизированного комплекса системы местоопределения удается надежно привязать к географическим координатам точки в Мировом океане, в которых проводятся сеансы связи с космическими объектами. Данные астрономических наблюдений в виде радиооптических сигналов автоматически вводятся в ЭВМ. Туда же поступают преобразованные сигналы от навигационных спутников. Гироскопические приборы с точностью до нескольких угловых минут передают в ЭВМ сведения о курсе судна, бортовой и килевой качке и рыскании. Скорость судна относительно воды и морского дна замеряется индукционными и гидроакустическими лагами. Специальные приборы измеряют скорость перемещения судна при качке на волнении, что необходимо для учета поправок при траекторных измерениях скорости космических аппаратов. ЭВМ, обрабатывая все поступившие данные, вырабатывает и выдает текущие координаты места судна. Только при учете всех перечисленных величин возможно достичь точности определения места судна в океане, необходимой для обеспечения устойчивой связи с ИСЗ и межпланетными станциями.