Евгений Попов - Автоматические космические аппараты

Для разделения межпланетной станции на части и служит система разделения. Спускаемый аппарат и орбитальный отсек с момента выведения и в течение всего перелета до Венеры, длящегося примерно 4 мес., существуют как единое целое, связанное множеством электрических кабелей и пневматических трубопроводов. Электрические кабели необходимы для проведения контроля состояния всех систем спускаемого аппарата, а для поддержания заданной температуры в спускаемом аппарате система терморегулирования КА по трубопроводам гонит воздух определенной температуры и поддерживает заданный температурный режим в спускаемом аппарате.

При разделении подается команда на пироножи резки кабелей и труб. Экранно-вакуумная тепловая изоляция в месте стыка спускаемого аппарата с орбитальным отсеком сшита нитками пониженной прочности, так чтобы при разделении они быстро порвались и многослойная экранно-вакуумная тепловая изоляция спускаемого аппарата отделилась от теплоизоляции орбитального отсека. Перед резкой труб клапаны, находящиеся в трубопроводах, закрываются и внутренние полости спускаемого аппарата и станции герметизируются.

Трубопроводы разрезаются с помощью удлиненного заряда, проложенного вокруг трубы. Он представляет собой длинную металлическую трубку диаметром 5–8 мм, наполненную бризантным (т. е. способным гореть с большой продольной скоростью — до нескольких тысяч метров в секунду) взрывчатым веществом типа тола. Вдоль трубки в виде треугольной насечки сделан клинообразный разрез, несколько недоходящий до осевой линии трубки. При подрыве взрывчатого вещества возникает кумулятивный эффект, вдоль разреза образуется мощная плоская струя раскаленных и очень плотных газов. Если таким удлиненным зарядом опоясать трубопровод, то при подрыве пиропатрона (являющегося детонатором) срабатывает заряд и огнем газового ножа мгновенно перерезается трубопровод.

Сведенные воедино кабели перерезаются ножом гильотинного типа с помощью пирозаряда. Сам спускаемый аппарат крепится к станции с помощью широких и относительно толстых металлических лент. Их крепление осуществляется пироболтами, и при подрыве болты перерезаются и освобождают ленты. Спускаемый аппарат отталкивается пружинным толкателем, и происходит разделение.

Если рассматривать где-нибудь на выставке автоматические КА, то в глаза бросается, что все они не похожи и даже резко отличаются друг от друга. Форма их необычна для тех, кто привык видеть обтекаемые формы автомобилей, поездов, самолетов. На Земле чем выше скорость передвижения, тем более обтекаемую форму приобретают средства транспорта. Самолет своей стремительностью и завершенностью линий восхищает, а ведь скорость его по сравнению со спутником не так уж и велика.

Ничего похожего на обтекаемость форм, на плавность обводов во внешнем облике КА не видно. Наоборот, на корпусе КА во все стороны раскинуты панели солнечных батарей, антенны, штанги с научными приборами, вынесенными подальше от влияния электромагнитных полей КА, кронштейны с микродвигателями системы ориентации и т. д. Иногда КА из-за множества кронштейнов, штанг и антенн похож на ощетинившегося ежа.

Все эти выступающие и кажущиеся хрупкими части, оказывается, не мешают мчащемуся в космических просторах КА, и их не обломает встречный поток воздуха. Сопротивление движению аппарата или отсутствует совсем, или имеет очень ничтожное значение. Правда, как уже говорилось ранее, во время выведения при нарастании скорости в плотных слоях атмосферы надо предохранять все хрупкие и выступающие части. Поэтому в ракете-носителе все штанги, антенны и панели солнечных батарей сложены вдоль КА и закрыты прочным головным обтекателем. Только при выводе КА на орбиту ИСЗ, где практически отсутствует атмосфера, головной обтекатель сбрасывается, и все антенны, кронштейны, штанги и панели солнечных батарей отстыковываются и раскрываются, принимая свое рабочее положение.

В космическом пространстве имеется ряд специфических условий, которые накладывают свой отпечаток на конструкцию космического аппарата. Например, здесь и температурный режим жестче, и перепад температур значительно больше, чем в земных условиях.

В космическом пространстве даже в районе Земли температура предметов, освещенных Солнцем, достигает 150° — 200 °C. Если же ИСЗ оказывается в тени Земли, а, вообще говоря, одна из его сторон всегда повернута в сторону Солнца, то с теневой стороны температура снижается до -150°-170 °C, Такой температурный диапазон, значительно более широкий, чем на Земле, заставляет применять материалы, надежно работающие в этих экстремальных условиях. А для межпланетной станции, приближающейся к внутренним планетам, т. е. ближе к Солнцу, нагрев от Солнца еще больше, так же как и для станций, исследующих внешние планеты и уходящих в даль от Солнца, температура теневых участков КА падает ниже -150 °C.

На выбор материалов влияет и такой фактор, непосредственно не относящийся к условиям космического пространства, как применение более легких материалов и сплавов в космической технике. Для выведения КА на орбиту ИСЗ затрачивается большое количество топлива, и поэтому чем легче КА, тем с меньшими затратами он доставляется па орбиту. Иначе говоря, при одинаковых массах тот КА принесет больше научных данных, конструкция и корпус которого изготовлены из более легких материалов, за счет чего он может нести больше научной аппаратуры. Вот почему при создании ИСЗ очень редко применяются сталь и медь, а широко распространены алюминии, магний и титан и их сплавы. Также широко применяются различные пластмассы и другие синтетические материалы, имеющие малую плотность и относительно высокую прочность.

Невесомость тоже накладывает свой отпечаток на создание конструкции, отдельных узлов и агрегатов КА. Так, например, для открытия панелей солнечных батарей, антенн и других элементов ИСЗ часто применяются пружины, развивающие усилия, которые по величине меньше массы открываемых элементов. В невесомости любая, даже незначительная сила может приводить в движение большие массы (в земных условиях это аналогично движению больших грузов по воде, осуществляемому малой силой), правда, с очень малыми ускорениями. Следовательно, скорость открытия панелей солнечных батарей или антенн может быть небольшой. Но это даже выгодно: при попадании на упор и стопорении в рабочем положении удар будет невелик и тем самым сохраннее и работоспособнее будут открывающиеся элементы.

Для создания температурных условий для аппаратуры, сходных с земными, на ИСЗ необходимо создать специальную атмосферу и поддерживать в ней с помощью системы терморегулирования нормальные условия. Для этого используется герметичный корпус, внутри которого созданы приемлемые условия по давлению воздуха. Конструкции корпуса для большинства ИСЗ, а также КА для исследования Луны и Марса испытываюг давление, равное 1 атм, причем только изнутри. На Луне атмосфера, в нашем понятии, практически отсутствует, а на Марсе давление газовой оболочки на поверхности примерно в 150 раз меньше земного.