100 рассказов о стыковке - Владимир Сыромятников

Несколько причин заставляли работать над тем, чтобы обеспечить многоразовое развертывание и складывание. Дело в том, что крестообразная конфигурация «Мира», рациональная в компоновке и сборке, неблагоприятна в части расположения СБ. Панели модулей могут затеняться и даже мешать друг другу. По этой причине уже на начальном этапе работ на первом модуле «Квант» предусмотрели специальное место для размещения МСБ и даже установили электрические проходные разъемы, чтобы подключить их к единой системе электропитания. Солнечные батареи «Кванта» — те, которые использовались в автономном полете до стыковки, — оказались потерянными вместе со служебным отсеком. Этот отсек в отличие от последующих модификаций модулей был отброшен, чтобы освободить задний стыковочный причал.

На «Кристалле» установили также два дополнительных привода ориентации солнечных батарей — с тем чтобы вместе с МСБ перенести их на «Квант». Эту непростую операцию предстояло выполнять космонавтам в открытом космосе, одетым в герметичные скафандры. В действительности это произошло только через десять лет.

Раскрытые МСБ перенести невозможно, они слишком большие, поэтому их надо сначала сложить: вот для чего потребовалась многоразовость. Масса переносимого груза превышала 500 килограмм, и справиться с ней человеку в скафандре, даже в невесомости, совсем непросто. Хотя груз ничего не весит, его инерция такая же, как на Земле, эту массу нужно и разгонять, и останавливать, а работать космонавту приходится в безопорном пространстве. Чтобы облегчить эту операцию, а расстояние между старым и новым местами установки батарей около 40 метров, разработали так называемую грузовую стрелу — космический кран. Эта разработка оказалась также необычной, поэтому подробности о ней — в отдельном рассказе.

Идея многоразовой СБ зародилась в НПО «Энергия» давно, и не только у нас. В нашем КБ делалось несколько попыток разработать МСБ с разными конструктивными схемами. Проектировались так называемые рулонные батареи на основе пленок с фотоэлементами: пленка сматывалась в рулон, а разматывалась при помощи раздвижной фермы. Однако дальше «бумаги» проект не продвинулся, а Филевское КБ «Салют», имевшее большой опыт по созданию СБ, разработало удачную конструкцию, которую отработали и доставили на ОК «Мир» в 1987 году. Ее развернули космонавты Ю. Романенко и А. Лавейкин, и она до сих пор не только дополняет внешний облик станции, но и продолжает снабжать ее электроэнергией. В США провели эксперимент по развертыванию макета СБ в одном из полетов Спейс Шаттла. Эту конструкцию было намечено использовать при создании международной космической станции. В Европе, в голландской фирме «Фоккер», с которой мы стали вместе работать по космической робототехнике, также создали СБ многоразового развертывания. Однако в отличие от нашей МСБ ее конструкция рассчитана для полета на беспилотных спутниках. Существенная разница заключалась в том, что нагрузки, действующие на конструкцию, существенно меньше, чем на пилотируемых станциях.

Дело вот в чем. Мне уже пришлось рассказывать о том, что на пилотируемых орбитальных станциях конструкция подвергается длительному и интенсивному на–гружению. Имеется три основных источника этих нагрузок: система управления ориентацией, физические упражнения космонавтов и воздействия при стыковке космических кораблей. Нагрузки особенно возрастают, если частота нагружения совпадает с собственной частотой колебаний элементов станции, тогда возникает резонанс. Особенно страдают протяженные нежесткие элементы. Именно такими являются солнечные батареи. Даже если напряжения не слишком велики, за годы полета число циклов нагружения становится таким большим, что может наступить усталость материалов. В связи с этим следует остановиться на том, с какими испытаниями нам пришлось иметь дело и какие испытательные стенды требовалось создать.

Мы спроектировали и построили несколько больших громоздких стендов, которые обеспечили функционирование МСБ, ее развертывание и складывание на всех этапах отработки. Потребовалось даже подыскивать высотное помещение для того, чтобы разместить эти стенды. Несмотря на большие габариты, часть этих стендов сделали портативными, переносимыми для испытаний в вакууме, в термобарокамерах, при повышенных и пониженных температурах. Нашлась лишь одна такая термобарокамера, которая вместила МСБ вместе со стендом. Она находилась не так далеко от нас, за городом, который тогда называли Загорском. Мы называли ее загорской барокамерой, хотя она находилась не за горами.

Циклические динамические нагружения, проверку усталостной прочности пришлось также проводить на стенде, который обеспечивал обезвешивание каждой панели будущей солнечной батареи. Этот стенд изготовили у нас, а сами испытания проводили в ЦНИИМаше.

Все испытания МСБ развернулись позже, а в 1988 году нам еще предстояло выбрать концепцию будущей конструкции.

В конце концов, рассмотрев различные варианты, приняли решение создавать МСБ, используя ферму, разработанную в киевском институте электросварки (ИЭС), работавшем под руководством Б. Е. Патона. Экспериментальная 15–метровая ферма к этому времени успела слетать в космос в качестве прикладного технического эксперимента; она была развернута и сложена на ОС «Мир» в начале года. Настоящую разницу между экспериментальной конструкцией и служебной, действующей системой вскоре осознали все — и московские экспериментаторы, и киевские специалисты полтора года спустя, в разгар работ по МСБ. Однако вначале это понимали далеко не все, а некоторые не хотели понимать. Не раз в течение моей инженерной карьеры приходилось слышать в подобных ситуациях, когда существовали лишь экспериментальные образцы, заявления типа: «у них все готово» или «там нечего делать». На практике это оборачивалось тяжелым трудом — отработкой и изменениями, испытаниями и квалификацией. С МСБ было именно так.

Вначале работа разворачивалась сравнительно медленно, можно сказать, планомерно. Мои конструкторы под руководством Е. Боброва сделали общую компоновку, увязав киевскую ферму с основной конструкцией, разработали отдельные компоненты, спроектировали сами панели с фотоэлементами. Автоматчики В. Живоглотова разработали авионику для управления механизмами фермы, на которые установили привода группы Ю. Турбина. Производство начало разворачиваться тоже не спеша. Это был период, когда завод был перегружен работами по нескольким большим темам: по ОС «Мир» со всеми его кораблями и модулями, продолжались работы по РН «Энергия» и кораблю «Буран». Несбалансированные планы изготовления сплошь и рядом не выполнялись. Руководство завода не справлялось с заказами. Чтобы расставлять и контролировать приоритеты, еженедельно генеральный директор НПО «Энергия» В. Вачнадзе проводил так называемые заседания штаба, где «гонял дефицит», даже — отдельные узлы и детали, которые оказывались на критическом пути. Штабу периодически помогали парткомы и выездные коллегии министерства. Министерство отряжало своих чиновников для постоянного контроля. Одним словом, контролеров и координаторов было в избытке.