100 рассказов о стыковке - Владимир Сыромятников

Вскоре после завершения разработки системы стыковки для Орбитера «Атлантис» наши проектанты и их коллеги из НАСА приступили к анализу возможностей продолжить полеты. Для этого, прежде всего, наша система должна была летать многократно в космос. Но не только это.

Сразу несколько факторов осложняли реализацию программы многократных полетов. Наряду с системой стыковки дело было в конфигурации орбитальной станции, которая также оказалась связанной с техникой стыковки и перестыковки и с нашими многоразовыми солнечными батареями (МСБ). Однако следует начать с чисто стыковочных проблем.

Когда начали рассматривать возможность многократных полетов, выяснилось, что не все технические характеристики отвечали этим требованиям, прежде всего, количество циклов, ресурс работы механизмов и других компонентов. Проблема оказалась не такой простой, какой казалась на первый взгляд. Традиционно наша техника создавались в расчете на небольшой ресурс. Космические корабли одноразового использования, как правило, стыковались только один–два раза, и только одному «Союзу Т-15» в 1985 году выпала миссия с тремя стыковками: к двум орбитальным станциям «Салют-7» и «Мир». Другое дело — ответная часть системы, стоящая на орбитальной станции. Уже упоминалось, как решалась проблема ресурса стыковочных агрегатов на станции «Мир». Для этого, в частности, разработали ручные средства стягивания стыка. Однако не все проблемы можно было решить таким путем. Количество стыковок и расстыковок на орбите — это лишь половина проблемы. Мы столкнулись с проблемой многократных полетов в целом, когда начали работать по программе «Буран». Дело в том, что до этого вся аппаратура проектировалась и отрабатывалась для полета в космос на одноразовом носителе, один–единственный раз. Ракета разгоняет космический корабль до орбитальной скорости приблизительно за 10 минут. В течение этого времени на корабль действуют значительные механические перегрузки. Аппаратура испытывается и квалифицируется на полет такой продолжительности. Чтобы лететь в космос многократно, нужно убедиться, что конструкция выдержит все условия полета более продолжительное время. Как известно, программа «Буран» не была доведена до конца, планы отработки аппаратуры не выполнили полностью. Проблемы стойкости к продолжительным вибрациям и другим перегрузкам были решены лишь частично. Многое пришлось испытывать заново. Ряд требований НАСА к некоторым служебным системам Спейс Шаттла оказались более жесткими. К ним относилась, прежде всего, так называемая пиротехника. Традиционно мы применили пироболты, которые установлены в замках стыковочных агрегатов. Они обеспечивают возможность срочной резервной расстыковки. Пироболт, так же как патрон или снаряд, невозможно испытать, поэтому всегда имеется сомнение, произойдет ли выстрел, не случится ли осечки. Так же как патроны, пироболты испытывают выборочно, от партии. Космическая пиротехника имеет ряд особенностей, обусловленных условиями полета и высокими требованиями к надежности. Об этом уже упоминалось.

Еще в 70–е годы мы столкнулись с некоторыми особенностями американского подхода к пиротехнике на космических кораблях, 20 лет спустя нам пришлось заниматься этим более детально вместе. Многое мы делали одинаково. Однако американцы проводили больше испытаний, подходили к ним скрупулезнее. Наверное, это было правильно. Эти испытания стали большим разделом совместной работы.

Увеличение ресурса системы стыковки было важной, но все?таки локальной проблемой. Другая проблема носила более глобальный характер и относилась к общей конфигурации станции, к расположению ее модулей, к возможности подхода и причаливания Орбитера.

Чтобы осуществить первую совместную миссию, которой присвоили номер STS-71 [STS — Space Transportation System (Космическая транспортная система) с порядковым номером пуска Спейс Шаттла, в данном случае — 71] и которую запланировали на июнь 1995 года, требовалось существенно переконфигурировать станцию. Прежде всего, надо было выставить модуль «Кристалл» на осевой причал так, чтобы Орбитер мог беспрепятственно причалить, не задев других элементов конструкции. Однако все оказалось сложнее. Перед международной миссией ОК «Мир» должен был принять еще один модуль, которому дали имя «Спектр». Его запланировали поместить на причал, который до этого занимал «Кристалл». Этому модулю, в свою очередь, предстояло перебраться на один из других свободных причалов путем двух перестыковок. И последнее, вернее, самая первая операция, которую требовалось выполнить перед четырьмя перестыковками, это свернуть две солнечных батареи (МСБ). Они получили свое многоразовое название как раз благодаря этому качеству — возможности свертывания и переноса. Только после всей этой реконфигурации, которую можно назвать перестройкой в космосе, ОС «Мир» становилась готовой к приему американского челнока.

После первой миссии «Кристалл» должен был снова убраться восвояси на выбранный для него причал, требовалась еще одна, пятая, перестыковка. Там ему предстояло оставаться до конца, до окончания эксплуатации «Мира».

Главная проблема для продолжения совместной программы заключалась в том, что в этой конфигурации, в этом положении модуля «Кристалл» стыковаться было нельзя. Подойти к своему андрогинному причалу Орбитеру мешала еще одна панель СБ, установленная на базовом блоке. Чтобы решить и эту проблему и продолжить намеченную программу стыковки, рассматривалось несколько вариантов. Все они имели преимущества и недостатки. Казалось очевидным: надо каждый раз перестыковывать «Кристалл» на осевой причал. Однако от этого варианта пришлось отказаться, потому что ресурс манипулятора оказался недостаточным, его рассчитывали и квалифицировали только на семь перестыковок. Я предлагал нашим проектантам другой вариант: переделать модуль «Спектр», снабдив его еще одним андрогинным причалом. Хотя модуль находился еще на заводе имени Хруничева, вариант отвергли, почему?то даже не сделав экономических оценок.

В итоге остановились на далеко не простом, зато «красивом» варианте, богатом операциями как на Земле, так и в космосе. Он базировался на создании и доставке в космос в отсеке полезного груза Спейс Шаттла дополнительного адаптера. Этот переходник, названный стыковочным отсеком (СО), имел форму цилиндра, с обеих сторон которого устанавливались стыковочные агрегаты — АПАСы. Внутри отсека расположили приборы управления стыковкой, а также аппаратура для поддержания нормальной температуры и давления воздуха. Один из АПАСов предназначался для стыковки с самим Орбитером, второй — для стыковки со станцией «Мир», с АПАСом, расположенным на модуле «Кристалл». После окончания второй миссии Спейс Шаттла запланировали оставить СО пристыкованным к станции. В этом заключалась основная идея проекта. За счет адаптера СО «Кристалл» удлинялся почти на 5 метров, отодвинув, таким образом, Орбитер от базового блока «Мира» с торчащими солнечными панелями. Безусловно, операции со стыковочным адаптером в космосе обогащали вторую космическую миссию, под номером STS-74, запланированную на конец 1995 года. Она становилась более сложной и разнообразной: с переконфигурацией, разгрузкой, манипулированием и двумя стыковками.