4.10 Старый способ не отменен
4.10 Старый способ не отменен
Благодаря АПАСам нам стала хорошо известна древнегреческая легенда об андрогинах, мифических существах. Тысячелетия эти двуполые создания привлекали к себе художников и ваятелей, писателей и бардов, иногда — просто любознательных людей. Все же они оставались фикцией, красивым вымыслом. Только 25 лет назад инженеры и конструктора стали уделять внимание этим идентичным спаривающимся конструкциям. С тех пор андрогинность стала реальностью в технике, а не продуктом научной фантастики. Впервые 20 лет назад произошло чудо, АПАСы соединили над планетой космические корабли двух стран — казалось бы, несовместимых супердержав, стоявших на крайних позициях человеческих воззрений и позиций на пути развития земных цивилизаций. Примечательно и символично, что корабли соединились андрогинным способом. Еще 20 лет спустя перелицованные андрогинные конструкции готовы были соединить два космических аппарата, первоначально независимо созданные в этих странах несовместимыми. Но, как оказалась, не только эта андрогинная техника должна объединить космонавтику и астронавтику.
Есть какая?то логика в развитии техники космической стыковки от ее зарождения до поры зрелости, нового поиска, возвращения к старым идеям и дальнейшего совершенствования и продвижения вперед.
Мы упорно работали над АПАСом, стараясь утверждать и совершенствовать его андрогинную форму и космическое содержание, а на орбите продолжали использовать старый, веками проверенный способ «штырь–конус», или «папа–мама», как его грубовато–ласково называли в простонародье. За 25 с лишним лет при помощи этого механизма, спроектированного в конце 60–х годов, на орбите состыковалось почти двести пилотируемых «Союзов» и грузовых «Прогрессов», в общей сложности — более 200 стыковок. Отработанный у нас в Подлипках и в городе Азове стыковочный механизм продолжал безотказно работать в космосе. Заводы трудились вовсю, станочники изготавливали детали, сборщики собирали узлы, лаборанты испытывали привода, механизмы и датчики. В целом, процесс был отлажен от начала и до конца. Такая статистика позволила скупому на похвалу В. Легостаеву сказать, что нам при жизни надо поставить памятник за этот механизм. А мой начальник обычно отражал мнение более высокого руководства. На ближайшее и отдаленное будущее, в программах летавшей ОС «Мир» и проектируемой МКС «Альфа», несмотря ни на какие мифы и перестройки, штырь–конус занимал большое и почетное место. Он был нужен на Западе, в Европе, где не хотели изобретать снова велосипед, и также на Востоке, в Китае, где не хотели снова изобретать порох. Совместимые люди всей Земли, на Западе и Востоке, хотели иметь совместимые конструкции на орбите. Космос оказался еще более интернациональным, чем наш земной мир.
Нет, можно было сказать: старый способ не отменен!
Расхвалив старый испытанный способ «штырь–конус», я чуть не утопил свой АПАС. Если старый способ был так хорош, то зачем мы изобретали и велосипед, и порох, уж не из чистого ли любопытства к загадочной конфигурации, из пристрастия к экзотике и красивой легенде? Более десяти лет назад мне пришлось затратить много усилий и времени, чтобы доказать, почему и где нужен АПАС, а позднее мне снова приходилось много раз рассказывать и объяснять, пользуясь техническими аргументами, почему нужен АПАС, почему не годился штырь–конус для «Бурана», а сейчас не подходил для Спейс Шаттла.
Длинный и тонкий штырь по форме хорошо вписывался в удлиненные обводы космического корабля, он как бы являлся его продолжением, его жалом. Он смотрелся, а значит, должен летать и стыковаться. Штырь вонзался в станцию, сцеплялся с ней, удерживал их вместе, гася сопротивление, преодолевая инерцию колебаний до тех пор, пока они не сливались в единое целое. С другой стороны, Орбитер Спейс Шаттл, так же как и «Буран», с распростертыми крыльями и длинным фюзеляжем, оказался совсем другим. Внешний шлюз Шаттла, сверху которого установился стыковочный механизм, расположили в средней части корпуса. В этом месте, на спине, штырь не смотрелся, он выглядел бы там как тонкая труба, пригодная лишь для подачи сигнала, гудка. Штырь не годился, потому что не способен удержать «Орбитер» после сцепки со станцией, погасить даже небольшие остаточные колебания — размах и размеры корабля переросли несущие способности штыря. Говоря техническим, инженерным языком, следовало бы сказать так: момент инерции «Орбитера» слишком велик, кинетическая энергия колебаний такова, что с ней не в состоянии справиться тонкая конструкция штыря. Такой гигант, как Орбитер Спейс Шаттл, способен запросто открутить ему голову.
Новое количество в очередной раз переросло старое качество, потребовало нового подхода. Кольцо на шести штангах, эта платформа Стюарта, устойчива по определению. И не только устойчива: способность механизма с 6 подвижными штангами воспринимать энергию действительно очень большая. Механизм как будто специально создали для того, чтобы перемещаться во всех направлениях, по всем 6 степеням подвижности, если надо — сопротивляться этому движению, поглощать энергию, а потом действовать активно, выравнивать, стягивать и соединять космические аппараты. Как использовать эти возможности — еще одна инженерная глава, частично уже описанная, но «неисчерпаемая, как и атом». Недаром Е. Лебедев (динамик «от Бога», как его назвал в своей книге «Ракеты и люди» Б. Черток), который начинал молодым инженером–ракетчиком под руководством С. Королёва, а в 70–е годы разрабатывал для нас, стыковщиков, модель АПАС-75, не раз обращал внимание на большую эффективность пространственной амортизационной системы.
Тогда, в начале 80–х годов, мне удалось убедить свое и чужое руководство в достоинствах пространственной кинематики — кажется, всех, кроме К. Феоктистова, который до конца остался приверженцем своих идей и нашего штыря–конуса с его не то чтобы простотой, но понятностью и естественностью.
Однако достоинства АПАСа не исчерпывались загадочной конфигурацией и 6–степенной кинематикой. Как уже говорилось, оно было зачато, создавалось в зрелом возрасте, уже в мудрости и еще в силе. Стык, соединяемый на орбите, всегда был самым узким местом конструкции в прямом и переносном смысле, узкой талией между кораблем и модулем орбитальных станций. Умудренные опытом отработки долговременных орбитальных станций (ДОС) в середине 70–х годов, мы постарались оградить АПАС-89 от будущих перегрузок, максимально увеличив его несущий потенциал. Об этом упоминалось в предыдущей главе. Я еще раз заговорил об этом вот почему: достоинство АПАС-89 заключалось еще в том, что он обладает большим превосходством в силе перед штырем–конусом, первенцем, спроектированным, зачатым в порыве, в молодости, с присущими ему достоинствами и недостатками. Именно эти свойства, достоинства и недостатки каждого типа привели нас к симбиозу, к созданию нового стыковочного устройства комбинированного типа, который назвали гибридным.
Еще два дополнительных достоинства проявились в новой гибридной конфигурации. Первое заключалось в том, что появилась возможность менять стыковочный механизм на Земле при подготовке корабля, и даже в полете, устанавливать штырь или приемный конус, а если требовалось — андрогинный стыковочный механизм превращал его в АПАС, который в свою очередь, мог оставаться активным или андрогинным 3–лепестковым кольцом. Второе достоинство состояло в том, что при больших размерах стыковочного шпангоута появилась возможность увеличить переходной тоннель, делая крышку любого — большего или меньшего размера.
Идея гибридного агрегата сложилась у меня давно, во время работы над теоретическими основами космической стыковки, при подготовке докторской диссертации во второй половине 70–х годов. Таким образом, идея ждала своего часа почти 20 лет — и дождалась.
Произошло это так.
Летом 1994 года, когда конфигурация российского сегмента МКС «Альфа» в целом определилась, к анализу приступили разные группы инженеров, в том числе специалисты по механическим нагрузкам. Из?за возросших размеров модулей, силы и изгибающие моменты, действующие на элементы конструкции, значительно возросли. Все возможности увеличить несущую способность старых стыковочных агрегатов были давно исчерпаны. С другой стороны, применить АПАС-89 для стыковки кораблей и модулей не удавалось. На это было несколько причин. Прежде всего, «сближенцы» не стали делиться своими резервами, не захотели уменьшить максимально допустимый промах при автоматическом причаливании, который требовался для АПАС-89. Кроме того, АПАСы были тяжелее, тут уж ничего поделать было нельзя. Они создавали дефицит веса, эту постоянную головную боль конструкторов всех летательных аппаратов и вечную заботу всех конструкторов кораблей и самолетов, и требовали сто с лишним килограмм веса.
В этот важный момент проектирования я снова решил выдвинуть новое предложение, хотя понимал, что «всякая инициатива наказуема» и что придется тащить этот дополнительный воз, этот «полезный груз», выводить его на земную космическую орбиту. Мне запомнилось большое совещание у первого зама генерального Н. Зеленщикова, на которое я впервые притащил и выставил на такое широкое обозрение набросок гибридной конструкции, сделанной Е. Бобровым и И. Обманкиным. Большое совещание, его председатель, главные идеологи международной станции В. Легостаев и Л. Горшков, большие и не очень большие начальники встретили новое предложение настороженно. Однако проблему нагрузок требовалось решать.
Процесс пошел, идея обнародовалась вовремя, зерно обронили в удобренную, уже теплую почву. Кристаллик снова попал в перенасыщенный раствор, началась кристаллизация, «идея овладела массой». Прошло еще несколько совещаний и обсуждений, после чего вопрос подготовили и вынесли к генеральному.
Надо сказать, что Ю. Семёнов почти сразу оценил конструктивность идеи и дал добро на детальную проработку. Еще через пару дней, на следующем совещании, он уже сам расставлял точки над и, определял, где, на каком стыке МКС «Альфа» должны стоять АПАСы, где применять старый способ «штырь–конус», где требовалось ввести новую гибридную структуру. Перестройка международной космической станции продолжалась. Еще через несколько дней генеральный подписал приказ по РКК «Энергия», в котором утверждался организационный план создания гибридов. Я постарался написать его получше, начиная с шапки, в котором, как полагалось, излагалась задача, концепция и пути ее реализации.
Этот приказ у нас назвали «ни шагу назад», и действительно, отступать было некуда, двигаться требовалось только вперед.
Приказ есть приказ: нам уже в ближайшие месяцы предстояло выпустить несколько тех самых габаритно–установочных чертежей (ГУЧ), с которых начинается конструктивная согласованность всех внутренних и внешних интерфейсов — для модулей, этих кубиков, из которых складывалась станция, которые требовалось стыковать в космосе. Первый гибридный ГУЧ подготовили для Центра Хруничева — чертеж первого модуля ФГБ: именно на этом первом зачаточном модуле будущей станции требовалось установить первый гибридный причал. Этот гибрид сделали пассивным, т. е. с приемным конусом. К нему должен причаливать наш модуль обслуживания СМ с активным гибридным агрегатом на переднем переходном отсеке.
Гибридными стали не только модули.
Для сложной многоэтапной программы МКС «Альфа» на разных фазах ее сборки на орбите предусматривались несколько вариантов использования ее причалов. Для одного из таких вариантов требовалась стыковка пилотируемых КК «Союз» к андрогинным причалам. Так появилась «гибридная» модификация этого корабля, для них, забежав вперед, предусмотрели новые серийные номера: № 201 и № 202. История повторялась: в свое время андрогинным КК «Союз» с АПАС-89, которые предназначались для подсадки или спасения экипажа по программе «Буран», присвоили номера 101 и 102. Один из них, как известно, слетал в космос: андрогинный корабль «Союз ТМ-16» пристыковался к ОС «Мир». Кто знал, что было написано на роду гибридным «Союзам»?
Чтобы реализовать и менять идею, конфигурацию при стыковке, оставался один шаг. Идея заключалась в том, чтобы сделать конструкцию и научить космонавтов изменять конфигурацию стыковочного агрегата в полете: делать его активным со штырем или пассивным с конусом или андрогинно–загадочным, с зубатым кольцом внутри, активным или пассивным. Я еще раз вспоминал, как нам удалось частично реализовать эту идею на ОС «Мир» и как непросто приходилось космонавтам в переходном отсеке (ПхО) базового блока станции, когда требовалось менять крышки, чтобы принять очередной модуль на боковой причал: они одевали скафандры и, разгерметизировав ПхО, устанавливали на этот причал приемный конус. Так было в середине 1990–го, когда к ОС «Мир» причаливал модуль «Кристалл», и позднее, летом 1995 года.
Полная или неполная реализация этой идеи еще впереди. Кроме всего прочего, она поможет расширить проход, увеличить диаметр переходного тоннеля вплоть до почти идеальных 40 дюймов (1 метра), и даже до заветных 50 дюймов, т. е. метра с четвертью. Можно сказать, это поможет раздвинуть горизонты. Я еще надеюсь дожить до этого времени, увидеть наяву не только мифологических андрогинов, но и их почти сказочные превращения. «Мы рождены, чтоб сказку сделать былью» — пели пионеры и комсомольцы в годы моей молодости. Уверен, что мифы древней Греции не только углубили наши исторические, общечеловеческие познания, но и пошли на пользу космической технике, внесли вклад в нашу творческую деятельность, увеличили продуктивность конструкторской работы.
Только конструирование имеет смысл.
Only designing makes sense!
Этого я не понимал, поступая в МВТУ им. Баумана в далеком 1950 году 17–летним мальчишкой, не мог понимать. Этому могла научить только жизнь.
«Мы рождены, чтоб сказку сделать былью».