Владимир Сыромятников - 100 рассказов о стыковке

• Название: 100 рассказов о стыковке
• Автор: Владимир Сыромятников
• Издательство: Университетская книга Логос
• Жанр: Биографии и Мемуары
• Год: 2008
• ISBN: 978-5-98704-307-7

В ваших руках, уважаемый читатель, — вторая часть книги «100 рассказов о стыковке и о других приключениях в космосе и на Земле». Первая часть этой книги, охватившая период от зарождения отечественной космонавтики до 1974 года, увидела свет в 2003 году. Автор выполнил свое обещание и довел повествование почти до наших дней, осветив во второй части, которую ему не удалось увидеть изданной, два крупных периода в развитии нашей космонавтики: с 1975 по 1992 год и с 1992 года до начала XXI века. Как непосредственный участник всех наиболее важных событий в области космонавтики, он делится своими впечатлениями и размышлениями о развитии науки и техники в нашей стране, освоении космоса, о людях, делавших историю, о непростых жизненных перипетиях, выпавших на долю автора и его коллег. Владимир Сергеевич Сыромятников (1933—2006) — член–корреспондент Российской академии наук, профессор, доктор технических наук, заслуженный деятель науки Российской Федерации, лауреат Ленинской премии, академик Академии космонавтики, академик Международной академии астронавтики, действительный член Американского института астронавтики и аэронавтики. Известный в мире специалист по космической технике, в области разработки и испытаний космических аппаратов, автоматических систем, космической робототехники, больших космических конструкций, основатель и руководитель отечественной школы стыковочных узлов космических аппаратов, получившей мировое признание. По мнению автора, эту книгу стоит прочитать каждому, кому интересна история космонавтики.

---

Посмотрели бы вы, как в сборочном цехе соединяют два отсека космического корабля. Буквально»сдувая пылинки», сборщики самой высокой квалификации подготавливают поверхности соединяемых шпангоутов и резинового уплотнения. Затем с превеликой осторожностью и точностью до десятых долей миллиметра совмещают их, завертывают, соблюдая строго определенные усилия, несколько десятков болтов. Такая операция вместе с проверкой герметичности занимает не одну рабочую смену; в космосе стык двух отсеков корабля должен быть абсолютно герметичен. Он должен выдержать все возможные нагрузки, как создаваемые внутренним давлением (оно старается разорвать стык с усилием в несколько тонн), так и от работы основного и многочисленных управляющих реактивных двигателей корабля.

Приблизительно такие же жесткие требования предъявляются к соединению двух шпангоутов космических кораблей при их стыковке на орбите. Но при этом нужно учитывать, что соединение произойдет автоматически в течение нескольких минут, без предварительного осмотра или подготовки уплотнения и торцов шпангоутов. А те вместе с кораблями прошли уже на ракетах–носителях выведение на орбиту и полет в открытом космосе. В совместном полете замки должны быть так надежно заперты, чтобы никакая случайность, перегрузки или даже нечаянное нажатие кнопки управления на пульте космонавтов не могли привести к их открытию. А когда крышки переходного туннеля открыты, от надежности замков зависит безопасность и жизнь экипажей обоих кораблей. С не меньшей степенью надежности требуется открыть замки и расстыковать шпангоуты, чтобы корабли смогли совершить посадку на Землю.

Всем этим требованиям обязаны отвечать механизмы стыковочного шпангоута. При этом они должны быть достаточно просты, иметь малый вес.

По–настоящему андрогинное стыковочное устройство немыслимо без того, чтобы и стыковочные шпангоуты со всеми их механизмами не были также андрогинными. Следовательно, их конфигурация должна быть такова, чтобы два любых стыковочных шпангоута подходили друг к другу, могли совмещаться как бы сами с собой.

В технике есть немало прототипов андрогинных соединений. Например, автосцепка на железной дороге или соединение пожарных шлангов. Однако стыковка космических кораблей — задача несравненно более сложная. Приходится соединять два космических «вагона», которые стоят не на рельсах, что практически исключает перекосы и смещения, и предвидеть ошибки, как говорят, по всем шести степеням свободы, то есть в любом направлении и угловых разворотах вокруг любой оси.

Стыковочный механизм должен скомпенсировать, «выбрать», эти ошибки взаимного положения (а они порой достигают 30—40 сантиметров и нескольких угловых градусов), погасить относительные скорости любого направления, другими словами, смягчить, самортизировать соударения массивных конструкций, весящих несколько тонн каждая, и произвести их сцепку. Потом выравнять и плавно сблизить до соприкосновения стыковочные шпангоуты, ввести в действие замки жесткого запирания стыка, автоматически соединить электрические и гидравлические разъемы.

Как же конструировать и располагать все соединяемые при стыковке узлы и элементы, чтобы получить андрогинность устройства в целом?

Советские специалисты предложили руководствоваться общим принципом, успешно примененным при создании стыковочного устройства «Союз—Салют». Американская сторона его приняла, и он стал руководящим при разработке конструкции АПАС для кораблей «Союз» и «Аполлон». Мы назвали свое предложение принципом обратной симметрии. Суть его в том, что все соединяемые при стыковке, или, как их называют, ответные, элементы размещаются симметрично относительно общей оси. Штырь–гнездо, вилка—розетка, выступ—впадина всегда располагаются попарно симметрично, если смотреть на торец стыковочного агрегата.

Сейчас нам это кажется простым и естественным а в конце 60–х годов все нужно было найти и применить в конструкторской работе.

Интересно, что еще главный конструктор ракетно–космических систем академик С. П. Королёв сформулировал общее требование к такому устройству. Он говорил: «Сделайте стыковочные агрегаты одинаковыми на обоих кораблях и обеспечьте переход космонавтов по внутреннему туннелю».

Андрогинность наших стыковочных шпангоутов для системы «Союз—Салют» также значительно увеличила надежность наиболее ответственной части конструкции — замков жесткого соединения. Ведь фактически при стыковке таких шпангоутов в нашем распоряжении имеется два комплекта замков, по одному на корабле и станции. В случае необходимости всегда можно ввести в действие второй комплект. Кроме того, обеспечивается другое важное требование к андрогинному устройству: стыковка может быть полностью проведена любым кораблем.

Короче говоря, шпангоут для стыковочного устройства космической системы «Союз—Салют» был в целом и во многих деталях удачно сконструирован. В этом убедились и американские специалисты.

Через год, после тщательного изучения, они сами предложили принять его за основу при создании стыковочного шпангоута кораблей «Союз» и «Аполлон».

Но только через год. А тогда, осенью 1970 года, все, о чем я рассказал, выглядело не таким уж очевидным.

АПАС СТАРТУЕТ

Итак, в результате первой встречи наметили основные черты стыковочного устройства будущих кораблей и станций. Следующий шаг — детализация этих требований и разработка принципиальной схемы нового устройства. Необходимо было кроме того решить, каким образом обеспечить совместимость, что подлежало согласованию между партнерами.

В начале 1971 года состоялись встречи руководителей АН СССР и НАСА, в результате которых вся работа по созданию совместимых средств стала приобретать более конкретные формы.

В июне того же года на встрече в Хьюстоне обсуждались и согласовывались детальные требования к новому стыковочному устройству, руководствуясь которыми обе стороны к октябрю представили свои варианты принципиальных схем. Постепенно вырабатывались согласованные требования, складывалась общая терминология и все больше было технического взаимопонимания. Представленные проекты, хотя и различались во многих существенных деталях, содержали уже такие положения, которые позволили довольно быстро выработать общую схему.

Выяснилось, что обе стороны согласны с тем, что, во–первых, будет четкое функциональное разделение стыковочного агрегата на стыковочный механизм и стыковочный шпангоут с его замками жесткой стыковки, во–вторых, стыковочный механизм будет иметь основной рабочий элемент в виде кольца с несколькими направляющими выступами, расположенного на подвижных штангах для амортизации соударения кораблей, втягивания и выдвижения кольца. Кроме того, перевод из пассивного состояния в активное и мы и американцы предполагали осуществлять выдвижением кольца из втянутого в переднее положение.

Различались проекты числом направляющих выступов и пар штанг (три — в советском проекте и четыре — в американском), расположением защелок, конструкцией замков стыковочного шпангоута и рядом менее существенных деталей. В советском проекте, естественно, предполагалось использовать стыковочный шпангоут, конструктивно подобный существовавшему в устройстве космической системы «Союз—Салют».

После обмена докладами и обсуждений представитель американской стороны заявил, что можно принять советский проект принципиальной схемы за основу для дальнейшей разработки. Подписанное соглашение этой встречи зафиксировало принятие многих советских предложений. Был использован и ряд деталей американского проекта, например, схема защелок кольца с направляющими и уплотнения стыка и электроразъемы.

Надо подчеркнуть, что утверждение общей схемы вовсе не означало полного копирования в последующем принципа действия стыковочных агрегатов. Оговоренное еще на первой встрече 1970 года и подтвержденное на июньской встрече 1971 года в Хьюстоне решение о том, что каждая сторона полностью проектирует и изготавливает свои стыковочные агрегаты, а совместимость их достигается согласованием минимального числа параметров и только взаимодействующих между собой деталей и элементов, оставляло большую свободу поиска.

Здесь уместно остановиться на некоторых особенностях советской и американской школ конструирования стыковочных устройств. Первое существенное различие, которое сразу бросается в глаза, заключается в том, что американцы применяют гидравлику, а мы — электромеханику в демпферах (приспособлениях для поглощения энергии при соударении и гашения механических колебаний). Каждый из этих способов демпфирования имеет свои преимущества и недостатки. И все же использование электромеханики еще в самых первых модификациях стыковочных механизмов кораблей «Союз» было довольно смелым новаторством, которое по мере развития техники стыковки раскрывало свои преимущества. Недаром на осенней встрече 1971 года один из американских специалистов сказал, что они, возможно, тоже применили бы электромеханику, но из?за отсутствия разработанной технологии просто не успевают это сделать в заданный срок.