М. Борисов - На космической верфи. Поиски и свершения

• Название: На космической верфи. Поиски и свершения
• Автор: М. Борисов
• Издательство: Машиностроение
• Жанр: Биографии и Мемуары
• Год: 1983

В книге рассказано о создании автоматических межпланетных станций «Луна» и «Венера», первыми совершивших мягкую посадку на Луну и Венеру, первыми доставивших на Землю образцы лунного грунта, о первом в мире «Луноходе».

Автор показал «космическое» КБ за работой, рассказал о его Главном конструкторе — Г. Н. Бабакине. 3-е издание (2-е изд. вышло в свет в 1979 г. под тем же названием) дополнено главой о создании системы управления первым в мире луноходом.

Для широкого круга читателей

---

Возле его стола, прислонившись к окну, сидел ведущий расчетчик Владимир Наумов и рассказывал о результатах последних проработок. Беседа прерывалась частыми телефонными звонками.

Наумов несколько раз начинал говорить, но звонки отвлекали Попова, не давая ему сосредоточиться.

— Давай сначала, — Попову вдруг показалось, что все вопросы по субботнику уже исчерпаны и звонков больше не будет, — как обстоит дело со временем связи?

Наумов раскрыл большой альбом, сделанный из листов миллиметровки.

Еще когда проектировались «Марсы», я обратил внимание на такой альбом. И графики, помещенные в нем. На этих графиках точкой был изображен посадочный аппарат, находящийся на поверхности планеты. От него вверх устремился «лепесток» — диаграмма излучения его антенны, угол в котором распространяется информация. На каком-то расстоянии от аппарата лепесток пересекался кривой — частью траектории, пролетающего над посадочным аппаратом спутника-ретранслятора. Эти траектории располагались на разных высотах… На графиках были изображены и другие характеристики, каждая из которых влияла на возможное время приема спутником информации с посадочного аппарата, на время связи.

Интересное свойство имел альбом Наумова. Я смотрел на него и словно видел «живые» картинки. При быстром перелистывании страниц траектории полета спутника то приближались к посадочному аппарату, то удалялись от него. Выбиралась оптимальная высота орбиты спутника.

Наумов показал на график; — Теперь никаких «петель» не должно быть. Спутника-то нет…

Позже я услышал другой термин «клещи». Кто первым в КБ применил это слово, сейчас на это и не ответишь точно, но то что это слово правильно отражало суть дела, сомнения не вызывает. Судите сами. Как было в экспедиции к Венере в семьдесят пятом году? Посадочный аппарат начинал спуск в атмосфере планеты, когда из-за нее, с противоположной стороны, показывалась станция, выводимая на орбиту спутника. Именно так показывали расчеты, время связи будет максимальным. Эта схема «встречи», когда один «захват» была траектория посадочного аппарата, а другой — спутника (очень уж, действительно, напоминала «клещи»). В общем, планета как бы оказывалась в крепких тисках.

— Ладно, — Попов пододвинул к себе альбом, — где тут у тебя функциональные зависимости времени связи для пролетного варианта?

— Часть здесь, — перевернул несколько страниц Наумов, — а кое-что на машине. Еще считают…

Действительно, такие расчеты трудоемки. Наумов как-то рассказывал, что при статистическом моделировании всех процессов, связанных с выбором оптимальных условий связи на участке снижения аппарата и после его посадки, в расчеты вводились свыше десяти составляющих случайных величин, каждая из которых подчинялась своему закону распределения. Какие параметры? Вот, к примеру, ошибки ориентации аппаратов, ошибки в длительности спуска посадочного аппарата, вызываемые недостаточным знанием модели атмосферы Венеры и высотой ее поверхности в районе посадки, ошибкой в уводе пролетного аппарата при его отделении от посадочного, наклоном посадочного аппарата за счет неровностей поверхности в месте посадки. Общее их число — одиннадцать!

Много тысяч сочетаний этих параметров нужно было «обсчитать» и обдумать! «Пережить», чтобы определить всего два критерия оптимальности длительности радиосвязи — для участка снижения и, назовем его так, участка послепосадочной работы.

Как обычно, в подобных случаях на помощь баллистикам пришел испытанный метод Монте-Карло — «числовой метод решения математических задач при помощи моделирования случайных процессов и событий».

Правда, это определение не в полной мере разъясняет сущность метода применительно к нашим баллистическим задачам.

Дело в том, что полет в космическом пространстве связан с воздействием на станцию ряда непредсказуемых факторов, конкретные величины которых не известны. Как же тогда быть? Ну, во-первых, можно в расчеты заложить наихудшие величины факторов, считая, одним словом, в этом случае расчеты нужно вести на «минус». Можно, конечно, думать так и проектировать станцию на эти значения. И в принципе, можно сделать станцию, которая удовлетворяет этим условиям. Но тогда станция окажется очень сложной, ненадежной, дорогостоящей. А ведь можно подойти к решению этой проблемы и по-иному, учитывая накопленный опыт. А он показывает, что не все всегда идет в «минус», что вся жизнь состоит из каких-то усреднений. Одна величина идет в «плюс», а другая… Вот поэтому-то специалист и вводит в расчет усреднения.

Метод Монте-Карло и применяется потому, что все факторы или многие из них, которые влияют на полет станции, известны с какими-то точностями, разбросами.

Вот почему наши баллистики не просто «перебирают» возможные варианты, но и выявляют такие варианты решения задачи, такие параметры исследуемых величин, которые в итоге определяют искомые условия. Это нужно сделать «так», а это… И только тогда будет получена необходимая для успешного выполнения полета оптимальность!

Выбор нужных характеристик системы — конечная цель расчетов баллистиков.

— Когда антенщики дадут нам реальную форму диаграмм излучения антенн посадочного и пролетного аппаратов? — спросил Попов.

— Обещают в начале той недели. А пока мы просчитаем по приближенным характеристикам.

Любое тематическое направление работ в КБ, является не изолированной от других направлений системой. Наоборот. Если представить себе такое направление в виде дерева, то многокорневая система его является ничем иным, как многочисленными связями его остальными службами КБ. Обруби эти корни, оставь дерево без могучих питающих его каналов информации, зачахнет оно. Не может оно существовать само по себе и никому оно такое не нужно. У каждого тематического «дерева» своя сложная, развитая корневая система и все взаимосвязано.

Потому и баллистики не могли не только делать свое дело, не просчитав все возможные режимы связи без учета реальных антенн. Более того, важнейшей особенностью «леса» является то, что по «корням» составляющих его деревьев информация в виде «советов» и «приказов» движется не только к тематическому дереву, но и от него.

Проведенные на ЭВМ расчеты с учетом реальных антенн показали, что для увеличения времени связи диаграммы излучения их должны быть обязательно расширены.

Как вспоминает Буханов, основная трудность проблемы, с которой столкнулись баллистики при выборе схемы связи, состояла в том, что пролетный аппарат принципиально движется быстрее, чем станция, переходящая на орбиту искусственного спутника на тех же дальностях, что, в свою очередь, естественно вызывает уменьшение времени связи, которое должно быть максимально возможным.

Не только у баллистиков были трудности. Вот, к примеру, одна из «забот» проектантов.

Дело в том, что с самого начала создания станции исследования венерианского грунта были «возложены» непосредственно на саму станцию, на ее посадочный аппарат. Специальное грунтозаборное устройство (ГЗУ), размещенное на нем, должно было внедриться в грунт, взять пробу и доставить ее в бортовую химическую лабораторию на анализ. Результаты изучения подавались на передатчик и передавались на Землю по радиолинии.

Схема работы не простая, требующая создания новых систем на существующей венерианской станции. А могло ли быть иначе, зададимся вопросом? Скажем, могло быть так: станция стартует с планеты и доставляет на Землю пробу грунта «оттуда». «Ну, а здесь уже этот кусочек «земли» Венеры пойдет на анализ в лаборатории, оснащенные самой современной техникой, «укомплектованные» первоклассными специалистами. Чем не вариант для рассмотрения? Тем более, аналоги такому решению у нас уже были — с Луны не раз доставляли грунт. Да и о Марсе поговаривают все чаще… Хотя один момент и настораживает — пока что о доставке грунта с Венеры даже в фантастических рассказах нет ни слова. Факт, над которым стоит призадуматься. Почему? Писатели-фантасты, как ни странно, по-моему, в чем-то большие реалисты — мечты их всегда базируются на мыслимых возможностях науки и техники. Конечно, с некоторым «заглядыванием» вперед. В этом и разгадка ответа на заданный вопрос. Так вот и «сегодня», и «завтра», и «послезавтра», как очевидно, доставить грунт с Венеры невозможно. Причин тут несколько.

У Венеры большая собственная масса. Больше, чем у Луны и Марса. Это означает, что и сила тяжести на ней тоже больше. Следовательно, требуемая скорость отлета с Венеры тоже должна быть больше. Намного больше, чем с Луны и Марса… Но чтобы развить такую скорость, нужна мощнейшая ракета-носитель с собственной массой, может, в сотни тысяч тонн… А чтобы она взлетела с планеты, ее еще нужно туда доставить на еще более мощной ракете. Какие сотни тысяч тонн, а может, миллионов тонн нужны для этого! Вот оно, во-первых. Дальше. Венерианская атмосфера — это по сути дела огромная печь, в которой температура достигает пятисот градусов. Значит, эту неслыханно мощнейшую ракету нужно не только доставить на поверхность Венеры, но и обеспечить работу всего космического комплекса и взлет ракеты. И не сгореть при этом. А ведь эта операция — снижение, посадка, забор грунта, выжидание удобной даты старта займет не один день или месяц… Вот она вторая причина!