4.9   МКС «Перестройка»

4.9   МКС «Перестройка»

В конце 1991 года, после шести лет речей и дискуссий, политических и национальных конфликтов наша российская перестройка закончилась распадом Советского Союза. В 1992 году, после многолетних поисков и проектирования, после многочисленных наземных и космических экспериментов, затратив около 10 миллиардов долларов, НАСА решилось перестроить проект Международной космической станции «Фридом». Таким образом, они тоже решились на космическую перестройку. Можно провести параллели между этими событиями.

Так называемая холодная война закончилась. Новая Россия, унаследовавшая большую часть потенциала советской космической техники, выразила готовность к свободной международной кооперации, образно говоря, к строительству свободы как на Земле, так и в космосе. Можно сказать, перестройка свободы началась, а название «Фридом» потеряло свой первоначальный смысл. По разным причинам программа МКС действительно нуждалась в перестройке, начиная от названия — символа всего предприятия. Прежняя идея устарела, однако нового названия сразу придумать не удалось. В стране, в мире и в космосе началась глобальная перестройка. Работы по перепроектированию МКС начались в 1993 году. Они развертывались с нарастающей активностью. На время переходного периода проекту решили присвоить нейтральное название «Альфа», первой буквы одного из древнейших алфавитов человечества.

Где?то уже в 1994 году до нас дошли слухи о том, что НАСА объявило конкурс на новое название для глобального международного проекта, который вовсю разрабатывался в новой кооперации. Сейчас точно не помню, но когда кто?то спросил меня насчет нового названия, немного подумав, я в полушутку, вполусерьез ответил: «Перестройка», Международная космическая станция «Перестройка». С одной стороны, это русское слово широко известно во всем мире, его понимают и воспринимают все. С другой стороны, популярное слово действительно отражало многие процессы, которые происходили не только в нашей стране, но и в мире, не только на Земле, но и в космосе, в космонавтике и астронавтике. Обе ветви исследования и освоения вселенной человеческой цивилизацией начали перестраиваться в поисках новых путей, резервов и потенциалов.

Так же как в первом совместном проекте «Мир» — «Шаттл», в новом глобальном проекте стыковке отводилась связующая роль. Средства стыковки в прямом смысле объединяли космонавтику и астронавтику. Мы с нашими американскими коллегами уже активно работали и по этому новому проекту. Моим ближайшим коллегой в НАСА стал Д. Хамилтон, который начинал молодым инженером под руководством Д. Уэйда во времена «Союза» — «Аполлона». Мы быстро нашли общий язык, обнаружив взаимопонимание по многим взглядам на проблемы и на жизнь.

В феврале 1995 года в Москве, работая над протоколом, я упомянул о моем перестроечном названии. Дэвид среагировал мгновенно: так это же «another good Irish name» [Еще одно хорошее ирландское имя (англ)], так он называл любое понравившееся ему имя. Составляя раздел протокола, относящийся к новому проекту, Дэвид назвал его «ISS Perestroyka» [ISS — МКС (Международная космическая станция)]. Вернувшись в Хьюстон, Хамилтон направил официальное предложение в штаб–квартиру НАСА в Вашингтоне и даже получил ответ, в котором председатель специального комитета благодарил нас за инициативу и обещал рассмотреть интересное предложение. На этом, конечно, история и закончилась. Но не совсем. Мне не раз приходилось пользоваться этим образным названием — в выступлениях, в лекциях и даже в тостах за международное сотрудничество в космосе. Единственный раз, когда я не решиился объявить этот девиз, случился во время официального интервью в Центре управления полетом в Хьюстоне после первой стыковки «Шаттла» к «Миру» 29 июня 1995 года. Слишком официальным казалось мне выступление, слишком широко оно транслировалось. И все?таки, наверное, зря!

В новом проекте МКС стыковка снова оказалась связующим звеном. Компоненты будущей станции, пришедшие из космонавтики и астронавтики, требовалось связать между собой: «Мир» — «Шаттл» и «Мир» — НАСА. За основу средств стыковки для будущей станции решили снова взять ставший уже легендарным АПАС. Он не требовал перестройки, а усовершенствованная андрогинная конфигурация оказалась готовой для использования в новой глобальной программе.

Несколько лет спустя мне пришлось читать краткие лекции по МКС. Начиная с истории и самых общих положений, я прежде всего обращал внимание слушателей на то, что конфигурация и компоненты новой станции выросли на основе двух своих несостоявшихся предшественниц: это «Фридом» — свободный мир и «Мир-2» — мир социализма, канувший в Лету. Последняя из них, а частично и первая, унаследовали многое из продолжавшего летать «Мира». Такой интегральный подход был естественным и значительно упростил переработку проекта. Будущая МКС фактически разделилась на два сегмента — российский и остальных стран. Внутри каждого сегмента новые партнеры сохранили в целом свой конструктивный и операционный подход. В целом — потому что пришлось искать и находить компромиссы, идти на уступки. Прежде всего, требовалось летать на общей международной орбите. Здесь американцам деваться было некуда, им пришлось наклониться на наше наклонение — 51,6°. Российские ракеты летать с обычным для Шаттла наклонением 28,0° не могли.

При совместном проектировании стали хорошо видны преимущества обоих подходов и их ограничения. Прежде всего, надо отметить, что российские модули — это автономные аппараты, обеспечивающие себя всем необходимым в полете. Это оказалось особенно важным на первом этапе развертывания МКС. С другой стороны, Спейс Шаттл не может летать в космосе больше двух недель. Возвращаясь, он не может оставить экипаж на орбите просто так, без шлюпок. Пока корабля–спасателя не создали, единственным таким средством оставался «Союз», способный находиться в космосе полгода, а может быть, и дольше. Зато у Шаттла свои преимущества: природа Орбитера двойственна — наряду с огромным грузом (туда и обратно он — инструмент. Благодаря исключительным возможностям в маневрировании и другом управлении, благодаря дистанционно управляемому манипулятору и отработанной технике работы астронавтов в открытом космосе, Орбитер стал главным инструментом сборки МКС. Пожалуй, единственно, что не мог Шаттл доставлять на МКС, так это топливо. И здесь незаменимыми стали «Прогрессы». У нашего грузовика своя двойственная природа: на «Мире» и на МКС — он еще и буксир на орбите. Реактивные двигатели корабля, пристыкованного к станции, многократно включаются тогда, когда надо поддержать высоту орбиты.

Наряду с жилыми и лабораторными отсеками на Шаттле предстояло доставить на МКС основную ферму, киль станции 100–метровой длины, секцию за секцией. Эта ферма во многом определила новую космическую архитектуру, отличавшую ее от предыдущих сооружений. Роль большой фермы, которая появилась впервые в проекте «Фридом», а затем на «Мире-2», заключается в том, чтобы разнести панели солнечных батарей (СБ) и радиаторы. Только так оказалось возможным обеспечить высокую энергетику новой станции. Суммарная площадь СБ — почти 400 кв. м (на «Мире» — около 200 кв. м). Ферма позволила не только увеличить размеры батарей, появилась возможность поворачивать СБ вокруг двух осей так, чтобы они постоянно ориентировались на Солнце. Суммарная электрическая мощность должна достигнуть почти 100 кВт, что станет решением одной из самых актуальных проблем на станции. Так как большая часть электрической энергии в космосе, как, впрочем, и на Земле, преобразуется в тепло, его требуется сбрасывать. Для этого необходимы радиаторы, площадь которых тоже возросла почти до 100 кв. м.

В целом, вот такое футбольное поле на орбите. Со своей электростанцией и кондиционером, связью и управлением, механизацией и транспортом, общим весом около четырехсот тонн.

Все это предстояло спроектировать и испытать вначале на Земле, затем запустить в космос и собрать на орбите, а затем эксплуатировать в течение 15 лет. Сверхзадача для самой интернациональной команды высококвалифицированных специалистов в самых разных разделах науки и инженерии!

Проект — достойный рубежа тысячелетий.

Основная часть контракта, заключенного между НАСА и РКА, определяла участие российских предприятий в тех разделах работ, в которых американцы оказались заинтересованными. В контракт вошли работы по стыковке, оснащение Спейс Шаттлов и модулей. Но это только половина истории, причем меньшая ее часть. Перестроенную МКС «Альфа» составили из двух больших частей, названных сегментами, российского и американского, точнее остального мира. Остальной мир — это Канада, европейские страны, объединенные под эгидой ЕКА, и Япония. РКА и НАСА договорились также создать еще один модуль с почти таинственным названием ФГБ, который занял, можно сказать, особое организационно–политическое место в проекте. Это требует пояснения.

Функционально–грузовой блок (ФГБ) фактически унаследовал свое название от тех времен, когда в ЦКБМ (ОКБ-52) генерального конструктора В. Челомея разрабатывались орбитальная пилотируемая станция (ОПС) «Алмаз» и транспортный корабль снабжения (ТКС). В те годы эти модули конструировались в филевском КБ «Салют», а изготавливались на заводе имени Хруничева (ЗИХ). В 1993 году на базе этих предприятий организовался Центр Хруничева. В 1994 году Центр получил заказ на создание этого модуля, самого первого для МКС «Альфа». Причем этот модуль, в отличие от остального российского сегмента, не являлся собственностью российской стороны. Его даже не включили в общий контракт между НАСА с РКА. В целом, его создавали российские специалисты на деньги фирмы «Боинг». Поэтому американцы считали его американским, а наши — по–прежнему российским.

За этой запутанной организацией стояли различные политические соображения и маневрирования. В частности, НАСА не скрывало, что они не хотели целиком полагаться на РКК «Энергия» и зависеть от корпорации, руководимой жестким, несговорчивым президентом.

Без дипломатии в таком глобальном международном проекте обойтись было, по–видимому, невозможно.

Модуль ФГБ оборудовали тремя причалами: задний осевой — андрогинный (в пассивном исполнении), второй — боковой, тоже пассивный, с приемным конусом, а третий — передний осевой, так называемый гибридный. О гибриде, задуманном почти 20 лет назад, будет рассказано детально. На нем, находившемся на стыке двух больших сегментов, сошлось сразу несколько проблем. Выяснилось, что этот и еще несколько стыков подвержены повышенным нагрузкам. Эти требования удалось выполнить, создав упомянутые гибридные конструкции.

В целом, мы получали задания от своего, и не только от своего, руководства и стали работать еще на одного смежника и тоже совсем за бесплатно. Сначала предполагалось, что будет заключен отдельный, стыковочный контракт с Центром Хруничева и мы будем получать какой?то, хотя бы небольшой, процент от сделки. Я дал задание своему экономисту Р. Вороновой составить проекты исходных документов и готовиться к новой экономической политике, к нэпу 90–х годов. Руководство вовремя спохватилось и спустило этот порыв на тормозах. За нами оставили подготовку плана–графика (ПГ) и других исходных данных и, как всегда, всю основную работу: инженерные и неинженерные заботы.

Казалось, пора уже начинать смеяться. Однако кругом было не до смеха.

Сзади к ФГБ стыковался служебный модуль (СМ), базовый для российского сегмента. Задний причал СМ, так же как на его аналоге — базовом блоке «Мира», предназначался для стыковки «Союзов» и «Прогрессов». Наряду с двумя осевыми причалами его оснастили двумя боковыми гибридными агрегатами, предназначенными для стыковки других модулей. Предполагалось, что один из них, размещенный сверху, получивший название научно–энергетической платформы (НЭП), представлял собой силовую ферму для размещения выносных элементов конструкции, прежде всего солнечных батарей и тепловых радиаторов. Другой, нижний, боковой причал предназначался для стыковки так называемого универсального стыковочного модуля (УСМ). Этот модуль, в соответствии с названием, должен был стать и стыковочным, и универсальным: на нем предполагалось разместить ни мало ни много, а еще 5 стыковочных агрегатов разного типа, для того чтобы можно стыковать корабли и буквально облепить его другими модулями со всех сторон.

Всего для российского сегмента МКС спроектировали более дюжины модулей, не считая транспортных кораблей. Чтобы обеспечить всю эту сборку на орбите, набралось почти полсотни стыковочных агрегатов разного типа. Было над чем работать стыковщикам, куда приложить свои знания и силы.

Наряду с системами стыковки мы по–прежнему обеспечивали создание традиционных электромеханических систем для всех компонентов российского сегмента, модулей и кораблей. Они обеспечивали перестыковку, наведение остронаправленной антенны. В дополнение к ним появилась еще одна большая система, которую создавали вместе с Европой, с ЕКА. В процессе космической перестройки манипулятор ERA с «Мира-2» перекочевал в российский сегмент МКС «Альфа». Мы сумели быстро перестроиться и стали интегрировать эту систему в новой конфигурации. В этом проекте, в его технике и организации, во взаимоотношениях с европейскими партнерами тоже было много примечательного.

Еще в середине 80–х, на начальных этапах разработки МКС «Фридом» НАСА, опираясь на канадские фирмы, а также при участии европейских стран и Японии, приступили к разработке робототехнического комплекса, который должен был стать, я бы сказал, почти фантастическим образом будущей деятельности человечества в космосе. В те годы мне попалась обзорная статья об этом разделе проекта «Фридом». Как следовало из обзора, предполагалось создать компьютеризированно–роботизированный комплекс, который задумали, чтобы избавить астронавтов от рутинной работы: компьютер — в части приема, хранения и обработки информации, а роботы — для физической работы, начиная от уборки космического дома и кончая лаборантскими обязанностями при экспериментах внутри станции, а также при строительстве, ремонте и обслуживании за бортом, в открытом космосе. Предполагалось истратить большую долю средств, отпущенных на создание МКС, на разработку этой большой интегрированной системы. В США и Канаде, в Европе и Японии организовали лаборатории, в которых начали работать над созданием подсистем и компонентов. Сколько истратили средств на эту деятельность, подсчитать трудно. Целенаправленность этих работ оказалась, к сожалению, слабой. В инженерном Центре ЕКА — в ЕСТЕКе, в Голландии, мне довелось ознакомиться с одной из таких лабораторий. Там установили хорошее оборудование и работали квалифицированные специалисты. На научных конференциях представлялось много докладов, выпускались многотомные технические отчеты. Но за 10 лет слетало в космос очень немногое.

Когда в начале 90–х годов начался новый виток развития робототехники, канадское агентство и фирмы, используя опыт по манипулятору Шаттла и задел предыдущего этапа, продолжили разработку манипуляторов для МКС «Альфа». Они увидели в европейцах, работавших по ERA, конкурентов и предприняли ряд контрдействий, пытаясь также распространить свое влияние на российский сегмент. Состоялось несколько встреч в США, Европе и Канаде. В декабре 1994 года провели совещание у нас в Москве, на котором Европа при поддержке России отстояла свои права.

Однако следует отметить, что в целом наше руководство не проявляло особой заинтересованности в развитии робототехники. С другой стороны, надо отдать должное европейцам–разработчикам манипулятора ERA. Используя многолетний задел работ для «Гермеса» и прекрасную базу промышленной робототехники, они разработали хороший проект. В него заложили много технических достижений, создав хорошие потенциальные возможности. На МКС «Альфа» должен работать не просто манипулятор. Благодаря симметричному схвату и большим размерам, достигающим 12 метров, «рука» способна обслуживать протяженное пространство и даже превращаться в «ногу». Манипулятор чем?то похож на обезьяну, умеющую лазать по деревьям, его рука работает, как и у нашего предка. Вдоль станции расставлены так называемые базовые точки, на которые манипулятор может опираться, по которым ERA сможет не только шагать, но и получать энергию, а также обеспечиваться программой. Чтобы увеличить мобильность космического крана, решили создать специальную тележку, которую конструировал для нас ВНИИтрансмаш. В 60–е и 70–е годы они создали знаменитый луноход, а в 80–е работали вместе с нами над манипулятором для «Бурана». На тележке космонавт, находясь за бортом станции, мог работать почти как заправский крановщик на Земле.

В отличие от грузовой стрелы на «Мире», манипулятор ERA можно назвать космическим краном второго поколения, автоматизированным и управляемым компьютером.

Манипулятор ERA потянул за собой создание большой системы, — то, что у нас принято называть комплексом: разбросанные вдоль станции базовые точки, соединенные электрическими кабелями, подводящими электропитание и передающими команды управления, а также телеметрическую, телевизионную и другую информацию в бортовой компьютер и другую аппаратуру. Все это призвано, в свою очередь, связывать этот комплекс с Землей, с ЦУПом. Получилась действительно глобальная система, требующая решения больших и сложных задач.

В заключение надо снова вернуться к стыковке. Наша деятельность в этом направлении распространялась не только на российский сегмент. Нам также предстояло обеспечивать интерфейс между обоими сегментами, наряду со Спейс Шаттлом, поставляя системы стыковки на три модуля–переходника, так называемые герметичные стыковочные адаптеры РМА (pressurized mating adapter).

К ФГБ с его переднего конца, на котором установлен АПАС в пассивном исполнении, должен стыковаться первый из адаптеров РМА-1. Остальные два РМА создавали в качестве причалов для Спейс Шаттлов. Таким образом, все три РМА–адаптора, так же как сами Орбитеры, оборудовались АПАСами.

Во всей летающей флотилии из четырех Орбитеров (как ее называют американцы — изначально «наш» «Атлантис») и еще двух — «Эндевер» и «Дискавери», выделенных для сборки и обслуживания МКС, осталась лишь самая старая тяжелая «Колумбия».

Дополнительная трудность для нас заключалась в том, что системы стыковки и сами АПАСы не остались незамеченными и даже не стали одинаковыми. Унифицированным оказался лишь внешний андрогинный интерфейс. На то нашлось несколько причин. Во–первых, РМА-1, адаптер для стыковки с ФГБ, стал активным — на него установили АПАС, подобный тому, который мы создали ранее для стыковочного отсека (СО). Очень похожий АПАС должен улететь на Спейс Шаттле в первый полет в космос. Два причальных РМА (2 и 3) оборудовали АПАСами с пассивным кольцом, но с активными замками стыковочного шпангоута. Для управления этими замками на орбите пришлось протянуть электрические цепи из кабины через весь Орбитер, через электроразъемы стыка к причалу МКС. В отличие от РМА АПАСы для Шаттлов предстояло существенно модифицировать. Дело в том, что нагрузки при стыковке, действуя на конструкцию всей станции за счет ее огромных размеров, могли приводить к недопустимо большим изгибным колебаниям. Кроме того, нагрузки портили микрогравитацию, могли повредить экспериментам, для которых требовалась чистая невесомость.

О разработке этого так называемого мягкого АПАСа следует тоже рассказать, так как работа над ним составила большую главу в нашей андрогинной жизни в рамках МКС, а также отражала изменение организации работ между НАСА и РКА.

Уже упоминалось о том, что на рубеже 1993–1994 годов по заданию «Роквелла» мы разработали так называемый мягкий стыковочный механизм для АПАСа. Планом совместных работ предусматривалось создание экспериментального образца, который предполагалось изготовить осенью 1994 года. Детальная разработка показала, что одними количественными параметрами обойтись не удавалось. Требовались качественные изменения, появился целый ряд новых элементов, даже еще один привод и дополнительный дифференциал. Еще одним принципиальным компонентом стал управляемый демпфер.

Как известно, новый прямой контракт с фирмой «Роквелл» провалился из?за «новой экономической политики» НАСА. В результате пострадала, резко замедлилась работа над мягким АПАСом у нас в РКК «Энергия». Дополнительную сложность испытывали и мы вместе с нашими смежниками. По нескольким соображениям решили отдать детальную разработку и изготовление управляемых демпферов на НПО «Дзержинец». Мы заключили небольшой контракт с этой теперь небольшой авиационной фирмой, с которой когда?то работали по «Бурану». Новые компоненты и другие изменения позволили не только снизить нагрузки при стыковке. Эти демпферы позволяли даже управлять колебаниями при стыковке. Теоретические основы, заложенные 20 лет назад, пригодились на новом этапе. Зерна попали в благоприятную почву и давали новые всходы.

Однако уже другие зерна и другие плоды зрели кругом пышным цветом.

В конце 1994 года, когда изготовление модифицированных узлов завершалось, прокатилась еще одна волна банковских банкротств, которые буквально ограбили около 20 миллионов вкладчиков. Страдали не только простые беззащитные люди, прямой вред наносился даже государственным заказам, связанным с международными соглашениями. Нашим смежникам пришлось выбивать пропавшие деньги через саму ФСБ.

Но это было только начало МКС.

Последнее, о чем хотелось бы упомянуть в этом рассказе, тоже связано с МКС «Альфа». Наша популярность и авторитет на мировой арене как специалистов по стыковке продолжали увеличиваться. Когда европейские компании активизировали разработку грузового корабля снабжения, так называемого ATV, первое, за чем ЕКА обратилась к РКА, — это за системой стыковки. Нам предложили создать и поставить «Европе» стыковочные агрегаты, совместимые с причалами российского сегмента МКС «Альфа», вместе с авионикой.

Устами Пушкина Петр Первый сказал: все флаги в гости будут к нам. После западных к нам потянулись гости с Востока…