4.13 20 лет спустя: жаркое лето 1994 года
4.13 20 лет спустя: жаркое лето 1994 года
История повторялась удивительным образом снова и снова.
Летом 1974 года моя стыковочная команда пережила трудное, горячее время. Тогда мы почти не испытывали больших технических проблем, наш АПАС-75 функционировал очень хорошо при испытаниях в Хьюстоне в экстремальных условия очень высокой и очень низкой температуры. Тем не менее нашлись люди, которые сумели создать вокруг нас особую, почти экстремальную среду. Несмотря ни на что, мы сумели выстоять.
Двадцать лет спустя, летом 1994 года, судьба снова приготовила нам испытание. На этот раз проблемы возникли в инженерной сфере. На этот раз жаркое лето оказалось необычно длинным.
Случилось так, что трудности, технические проблемы накатывались на нас волнами, подобно непогоде — с нарастающей силой. В общей сложности этот тяжелый период растянулся на несколько месяцев.
Лето 1994 года даже по московским меркам выдалось холодным. В каком?то смысле это было хорошо. Уже в начале июня в цехах и лабораториях стало жарко, этот период совпал с пиком квалификационных испытаний АПАСа; «температура» окружающей среды резко повысилась.
Сначала, как и 20 лет назад, проблемы возникали при минусовых температурах. На морозе, при минус 50°С стыковочный механизм, проходивший квалификацию, становился более жёстким. За прошедшие годы нам удалось усовершенствовать многие компоненты механизмов, но обмануть природу до конца было невозможно. В трудных случаях начальных условий стыковки на динамическом стенде «Конус» сцепки не происходило. В то же время, при более точном подходе, когда промах уменьшался, механизм функционировал удовлетворительно. Двадцать лет назад в Хьюстоне в аналогичной ситуации погоду делала техника, так как обе стороны были равно заинтересованы в поиске компромисса. Тогда быстро согласились квалифицировать оба АПАС-75, советский и американский, на более человеческие условия — нижнюю границу температур уменьшили до минус 35°С. В 1994 году расстановка сил изменилась, и НАСА стремилась выжать из АПАС-95 максимум возможного. Даже пресса, в лице журнала Aviation Week and Space Technology [Еженедельник «Авиация и космонавтика»], собрала на нас компромат, опубликовав статью о трудностях на «русском морозе» в июле 1994 года.
Дело усугубилось тем, что номинальная, рекомендуемая астронавтам скорость сближения орбитера при стыковке была выбрана существенно меньшей по сравнению с ЭПАСом, всего — 1/10 фута в секунду. Я пытался шутить (как всегда, защитная реакция в трудную минуту): не повезло нам, если бы «foot» составлял хотя бы полметра, то все было бы в порядке, да и пересчитывать футы в метры было бы гораздо проще. Надо отметить, что в целом подход российских и американских космических инженеров оказывался близким, и, в конце концов, мы находили пути к соглашению.
При определении возможного диапазона рабочих температур тепловики с обеих сторон оставались консервативными, слишком осторожными. Результат часто зависел от тех, кто определял температуру на орбите.
Тепловой анализ — это всегда непростая задача. Температура конструкции зависит от многих факторов: условий освещенности Солнцем и Землей, внутреннего тепловыделения, так называемых оптических характеристик открытых поверхностей, степенью их «черноты», как говорят физики. С другой стороны, начиная с первого спутника, конструкторы космических аппаратов всегда боролись за то, чтобы температура механизмов и других элементов была как можно ближе к нормальной, комнатной. Тепловики, так же как инженеры других аналитических специальностей, использующих математические модели, — люди, как правило, непростые. Руководителям проекта обычно трудно и некогда вникать в эти «темные» детали. В таких условиях специалисты имеют возможность перестраховываться: зачем рисковать? Энтропия человеческой ответственности стремится к максимуму, так же как в самих тепловых процессах.
Я часто вспоминал примеры из своей практики, как иногда прогнозировались температуры на орбите. В свое время мы с большим удивлением узнали, что согласно общим требованиям на корабль «Буран» его механизмы должны работать при температурах ±150°С. В очередной раз был повод посмеяться: если обеспечить работоспособность в этих условиях, всех тепловиков можно сразу уволить, их анализ больше не нужен. Я вспомнил эту шутку, когда на «Роквелле» обнаружил, что требования к аппаратуре Спейс Шаттла в отсеке полезного груза почти совпадали с нашими бурановскими. Нет, не случайно эти два корабля оказались так похожи друг на друга.
Все?таки жизнь вносила свои корректировки и сглаживала экстремизм. Был накоплен большой опыт в части прогнозирования тепловых условий наших конструкций на орбите. Например, это относилось к гидроразъемам дозаправки на стыковочном агрегате грузовика «Прогресс». Через них топливо перекачивается на орбитальную станцию. Эти гидроразъемы очень чувствительны к отрицательным температурам. В свое время от нас потребовали установить нагреватели, которые включались по командной радиолинии (КРЛ) за 2 часа до стыковки, если температура опускалась ниже минус 10°С. В течение долгих 15 лет стыковщики заранее приходили в ЦУП, но ни разу температура не падала ниже нуля.
Однако, наверное, легче было перестраховаться и зажать конструкторов. Есть и положительная сторона в этом экстремизме. У нас выработалось такое правило: если аппаратура работоспособна на холоде, значит, она будет хорошо работать в нормальных условиях. В первую очередь это относилось к механизмам. Как везде, нужен здравый смысл, золотая середина. Поэтому резервы, запасы работоспособности следовало использовать в трудную минуту.
Двадцать лет спустя сначала «Роквелл», а затем и НАСА, прислали своих гонцов. Они участвовали в анализе результатов и подготовке решения. Потом приехала еще одна высокая комиссия из Вашингтона. Среди ее членов оказались ветераны американской ЭПАСовской команды: Г. Ланни и Т. Стаффорд. Бывший директор ЭПАСа попал к нам в РКК «Энергия» впервые. Мы с ним вспоминали старые времена и наши прежние порядки, когда о существовании «Энергии» запрещалось даже говорить. Как будто космическая техника рождалась сама собой, за непроницаемым забором или ее приносил в клюве аист. Теперь я показывал гостям самый секретный цех, куда и своих?то не всех пускали. А еще пришлось рассказывать о механизме герметизации — каким он стал за прошедшие 20 лет на АПАС-89, дублированным и надежным. Текущие трудности мы обещали быстро устранить. Похоже, они мне поверили.
Мы провели также дополнительные испытания при разных температурах. На нескольких агрегатах, в том числе и на первом, экспериментальном АПАС № 1. Получив хорошее совпадение результатов, приняли согласованное решение, и довольные американцы разъехались по домам. Как оказалось, ненадолго!
Первый тревожный сигнал, с которого начался второй вал проблем, мы получили, когда находились еще в Калифорнии, на фирме «Роквелл», испытывая «брассборд» нашей системы стыковки на электромагнитную совместимость. При очередном телефонном разговоре нам сообщили, что при проверочных испытаниях летного АПАСа лопнул трос, связывавший замки стыковочного шпангоута. Поломка поначалу выглядела случайной, она показалась лишь небольшим облачком на фоне ясного летнего неба.
Однако мы?то по многолетнему опыту знали, что такое случайный отказ. К тому же, из всех компонентов стыковочных агрегатов никакая другая поломка не могла быть такой опасной, как обрыв этого троса. Как говорили специалисты по надежности, которые анализировали безопасность всех систем космической техники, такой отказ имел самую высокую «степень критичности». Если бы трос порвался в полете в состыкованном состоянии, могла произойти катастрофа. Образно описывая подобную ситуацию, мы иногда говорили так: «полетят сапоги». Известно, что когда человека сбивает автомашина на большой скорости, даже зашнурованные ботинки иногда срывает с ног. При мгновенной разгерметизации в космосе могло произойти что угодно. Я всегда надеялся, что такого никогда не случиться.
Освоив анализ надежности и безопасности, мы стали определять критичность всех компонентов, научились правильно проектировать свои конструкции, обеспечивая повышенную надежность в самых критических местах. Еще раньше, на заре проектирования, в конце 60–х, почти интуитивно сделали оба стыковочных шпангоута идентичными, каждый из них имел независимую систему замков. Такая конфигурация, дублирование важнейшего механизма, значительно повысили надежность и безопасность всей системы. При конструировании АПАС-89 мы пошли еще дальше, введя два независимых полукомплекта, две секции замков на стыковочном шпангоуте, каждая из которых имела свою тросовую связь. В целом получилась четверированная система. Иногда казалось, что это чрезмерная избыточность, однако безопасность — превыше всего.
Несмотря на двойное дублирование системы замков и другие меры безопасности, обрыв троса при наземных испытаниях превращался в ЧП. Так уже бывало не раз, одиночный отказ оказался лишь началом в длинной цепи неприятностей.
Как говорит русская пословица: пришла беда — отворяй ворота.
По пути из Лос–Анджелеса в Москву на борту самолета я был уже очень встревожен. Чем больше думал о происшествии, тем серьезнее представлялась ситуация в Подлипках в части испытаний механизма, в котором порвалась тросовая связь. На самом деле ситуация была еще хуже.
С самого начала новый отказ привлек исключительное внимание руководителей всех уровней: у нас в РКК «Энергия», на фирме «Роквелл» и, конечно, в НАСА. Еще когда мы были на «Роквелле», американцы подготовили справочный материал по этому механизму, который направили в Хьюстон и в Вашингтон. Вслед за мной в Москву снова потянулись специалисты и эмиссары НАСА. Прибыв в свое КБ, я обнаружил, что там уже выпущен приказ, сформировавший специальную аварийную комиссию и назначивший меня ее председателем. Новое очередное расследование началось. Начиная с понедельника, каждый день с самого утра в кабинете начальника цеха главной сборки проводились заседания комиссии. Стали досконально разбираться во всем: почему разрушился трос, в особенностях его конструкции и работы, в технологии сборки, настройки, в тех испытаниях, которым он подвергался, в технологии изготовления и проверок. В общей сложности эта первая часть тросовой компании заняла у нас три недели «жаркого» июля.
Сначала мы верили, что обрыв троса все?таки был случайным. Чтобы доказать это себе и всем остальным, провели 70 циклов ускоренных испытаний квалификационного АПАСа, очень быстро заменив разрушенный трос на новый. Казалось, мы на правильном пути.
Представители НАСА приняли участие в расследовании и подготовке решения. Как уже бывало, приходилось затрачивать силы не только на то, чтобы проводить анализ, найти причину и выработать решение, но и на то, чтобы убедить всех в правильности этих действий. Руководя работой комиссии, требовалось действовать целеустремленно, порой — жестко. В переговорах с людьми «Роквелла» и НАСА также приходилось быть одновременно и дипломатичным и твердым. История повторялась, но мы были уже не те, что 20 лет назад. С одной стороны, прибавилось опыта, с другой — команда, на которой держалось дело, сильно постарела. Несмотря ни на что, и наш «главный» конструктор Е. Бобров, и «главный» расчетчик С. Темнов, и «главный» испытатель О. Розенберг, и ставший за эти годы начальником отдела Б. Чижиков — все они сохранили работоспособность и стойкость. Не тот стал и ЗЭМ (Завод экспериментального машиностроения). Эх, вернуть бы сюда Г. Маркова и его замов, и главного инженера И. Хазанова, и многих других! Их сделали военное и послевоенное время. В эти дни я снова вспоминал заседания той аварийной комиссии в марте 1975 года по поводу негерметичности АПАС-75. Не вернуть, что было. Но требовалось жить и до конца нести свой крест.
Когда показалось, что выход найден, снова грянул гром: порвался еще один трос, а сразу после этого — еще один. Тут уже все испугались не на шутку. Нет, мы не запаниковали, но поняли, что дело совсем серьезное. Руководство посоветовало даже не рассказывать всего коллегам. Уехавший было к себе Б. Брандт вернулся в Москву, когда узнал, что мы решили еще раз изменить конструкцию. Как выяснилось, основная причина опять была в дополнительном трении.
Направляющие ролики, по которым перемещался трос, смазывали твердой смазкой. Эта смазка на основе дисульфида молибдена служила нам верой и правдой, снижая трение в вакууме там, где, казалось, ничто не могло стоять: на открытых поверхностях, где другие смазки нагревались и улетучивались. В роликах эта твердая смазка сыграла с нами злую шутку. Под большой нагрузкой она постепенно осыпалась и забивала рабочий зазор. В результате ролики останавливались, а трос, вместо того чтобы обкатываться по ролику, начинал со злобой скользить в канавке, нити троса истирались, и он, в конце концов, разрушался. Требовалось заставить ролик вращаться, а потом доказать, что эта очередная гипотеза правильна.
От гипотез требовалось перейти к доработке летных агрегатов и квалифицировать их.
Еще раз все сработали очень старательно и оперативно. В считанные дни скорректировали чертежи, а затем изготовили и собрали, отрегулировали и испытали механизмы, оба АПАСа: летный № 4 и квалификационный № 3. Как и двадцать лет назад, я знал своих андрогинных двойняшек по номерам и в лицо.
Нам пришлось поволноваться еще несколько дней, пока не завершили квалификацию исправленного механизма. По два–три раза в день я забегал в цех, чтобы убедиться, что трос на месте: не износился, не лопнул и продолжал катиться по усовершенствованным роликам. Американцы критически смотрели на все эти дела, подозревая, что мы чего?то недоговариваем. Однако оба АПАСа сработали без замечаний. Выполнив несколько формальностей, мы вышли на финишную прямую. Оставались последние операции.
Казалось, тучи рассеялись, а жаркое лето заканчивалось. К сожалению, оказалось не так.
Специалисты НАСА и «Роквелла» настояли на том, чтобы провести последнюю проверку АПАСа на вибростенде после переборки тросового механизма. Как гром среди ясного неба ранней осени, на нас свалилась новая беда.
В процессе последних проверок, перед самой отправкой в Америку, цеховые испытатели заметили подрабатывание датчиков рассогласования стыковочного механизма. При более внимательном осмотре обнаружили, что одна из шести гаек немного перекошена и при вращении бьет. Срочно собрали консилиум. Бобров предложил вынуть гайку без полной разборки механизма, которая требовала намного больше времени и сил. Моя первая реакция была отрицательной: повреждение представлялось слишком серьезным, нужно копать до конца. Однако все устали, измотанные длительной непрерывной работой. Пришлось согласиться и пойти по короткому пути — авось повезет. Отчасти повезло, но не пронесло. Повезло, потому что удался метод разборки гаек без полной разборки механизма. Самым плохим было то, что после разборки в корпусах гаек обнаружили трещины.
Чтобы иметь объективное мерило поломки, срочно разработали и еще быстрее изготовили приспособление, определявшее биение гаек. Замеры дали также неожиданные результаты. Только гайки летного АПАСа № 4 имели повышенное биение. Ни квалификационный АПАС № 3, ни агрегат, оставшийся от «Бурана» и прошедший полную отработку, включая длительную вибрацию, никаких отклонений не имели. Эти замеры отчасти сбили меня с толку, и на некоторое время — с правильного пути. Такие результаты дали повод предположить, что причина была индивидуальной, присущей только летному экземпляру. Пришлось провести несколько дополнительных испытаний. Однако все попытки воспроизвести характер поломки практически ни к чему не привели: трещины не появлялись.
Тем временем мы отработали технологию замены, не нарушая регулировки всего механизма. Забегая вперед, следует сказать, что по этой технологии нам пришлось работать почти полгода. В тот период метод стал незаменимым как на нашем заводе в Подлипках, так и в Америке — на фирме «Роквелл», а также на мысе Канаверал, на полигоне в КЦК. Сам термин «замена корпуса шариковой гайки» — ball screw housing replacement — на обоих языках стал очень популярным. Несколько месяцев он не сходил с языка и со страниц протоколов, мелькал в других двусторонних документах и докладах, использовался в кабинетах малых и больших начальников НАСА и РКА. Эти слова даже попали на страницы прессы.
Все это ждало нас впереди, а тогда, в конце августа 1994 года, требовалось объяснить причину поломки и решить, что делать. Ситуация стала критической.
Я понимал, что медлить нельзя: поставка летного стыковочного оборудования уже привела к задержке сборки наружного шлюза на фирме «Роквелл» на целых полтора месяца и возникла угроза необратимого запаздывания. Задержка грозила остановкой всех работ, включая сборку и испытания Орбитера «Атлантис» в КЦК. Б. Брандт сказал мне, что «Роквелл» может потерять больше миллиона долларов в виде штрафа и он персонально поплатится за это.
Несмотря на поломку гайки при повторных (точнее, проведенных в третий раз) виброиспытаниях, посоветовавшись со своими, я позвонил главному инженеру завода А. Стрекалову (ни Ю. Семёнова, ни В. Легостаева в Москве не оказалось), и мы решили еще раз заменить гайки по проверенной методике и отправлять летный АПАС № 4 за океан. Все сертификаты, включая «добро» от Департамента транспортировки из Вашингтона, к этому моменту оказались в порядке. Контейнер с АПАСом улетел в Калифорнию.
Однако гаечная эпопея на этом далеко не закончилась.
Последняя поломка заставила вернуться к версии критических нагрузок при вибрациях. Когда я увидел своими заинтересованными глазами, что творилось с нашим стыковочным механизмом на вибростенде, то ужаснулся. Пришлось лишний раз убедиться, как важно участвовать во всем самому, а не считать привычные проверки рутинными. Для последующих испытаний мы, конечно, приняли меры, введя дополнительные измерения и ограничив перегрузки в самых критических местах. Эмоциональное восприятие требовалось проверять количественными измерениями. Вместе с испытателями мы наметили план исследования, разработали и подписали программу проверок и начали подготовку.
Мне требовалась хоть небольшая передышка. Полтора месяца непрерывных исследований и испытаний, доработок и повторных проверок, заседаний и разбирательств пополам с нервотрепкой измотали меня до предела. Воспользовавшись оформленными документами для поездки в ЕСТЕК (инженерный центр ЕКА) для согласования интерфейсных документов по манипулятору ERA, в понедельник 29 августа я уехал на четыре дня в Голландию, глотнуть европейского воздуха на берегу Северного моря. Правда, там меня вместе с С. Черниковым из Российского космического агентства (РКА) и А. Рудченко из Центра подготовки космонавтов (ЦПК), деловыми и хорошими ребятами, ждала тоже непростая задача. Но все?таки это была устная работа, почти «освобожденный труд».
В следующий понедельник, 5 сентября, я снова был на работе, снова — испытания на вибростенде, снова — измерения и анализ. Так прошло еще две недели. Несмотря на все усилия — повышение уровня и продолжительности вибраций и даже преднамеренное подрезание одной из деталей на экспериментальном АПАСе, — нам так и не удалось воспроизвести штатную поломку. Это было похоже на мистику. Как будто мы действительно провинились перед Всевышним и он за что?то решил нас покарать. Не могу сказать более точно об этом предположении, но «нормальный» выговор мне объявил Семенов. Это произошло, когда мы доложили ему, что причину однозначно установить не удалось, а при таких обстоятельствах требовалось произвести замену всех гаек на летном агрегате, который находился уже в Америке. Генеральный припомнил мне все: и принятое без него решение, и недостатки в отработке, и даже «окно» в Европу. Решив стерпеть, чтобы довести дело до конца, я лишь предложил сделать приказ секретным, чтобы не выносить сор из избы. Это был, наверное, последний секретный документ по стыковке.
Все?таки второй выговор не был таким обидным, как первый, объявленный год назад, ни за что, по чьему?то доносу, — чтоб знал, «кто есть кто» (хотя я?то сам догадывался).
Откровенно говоря, нам так и не удалось разгадать тайну, однозначно установить причину этих поломок. Такое в нашей практике случалось крайне редко, даже при отказах, которые происходили в космосе. Далеко и высоко над Землей. И там нам удавалось телеметрически, почти телепатически разгадывать не менее сложные загадки, распутывать туго завязанные клубки. В этот раз с нами остались лишь несколько более или менее правдоподобных версий. В начале октября я стал оформлять отпуск, чтобы как следует отдохнуть, пописать и выполнить давно запланированную программу. Но дела тянулись и тянулись. Среди них оказалась последняя поездка на Байконур. Прокантовавшись так еще две недели и даже успев в последний момент отремонтировать стоявшую на приколе более двух лет «Волгу», я на этот раз вместе с женой уехал из Москвы, не оставив обратного адреса.
На дворе стоял самый конец октября 1994 года.