ПОЧЕМУ АПАС?

ПОЧЕМУ АПАС?

Принцип действия стыковочного агрегата, который был задуман и сделан для космических кораблей «Союз» и «Аполлон», существенно отличается от тех, что применялись до этого в СССР и США.

Естественно, возникает вопрос: зачем придумывать что?то совершенно новое, когда в обеих странах к этому времени существовали достаточно хорошие, отработанные стыковочные устройства? Почему не взяли их за основу для совместного проекта? Вообще?то, частично так и было сделано. Однако наиболее сложная в проектировании и отработке часть конструкции — стыковочный механизм, который обеспечивает соединение кораблей от первого касания до соприкосновения стыковочных шпангоутов, — создавалась заново, «с нуля». И были на то веские причины, Как выражаются американцы, нужно было «сильно почувствовать необходимость», чтобы встать на столь трудный и длинный путь. Bедь мы понимали, что новая конструкция окажется наверняка более сложной и тяжелой, понимали всю глубину ответственности за результаты работы и за сжатые сроки ее выполнения. Так что же нас заставило взяться за такую работу?

Прежде всего забота о будущем. Уж коли серьезно решать главную задачу первого в истории совместного полета, то надо постараться создать конструктивный принцип, который послужил бы прообразом и основой для стыковочных yстройств будущих кораблей и станций, заложить своеобразный технический фундамент для международнoro сотрудничества по освоению космического пространства. Ведь невозможно будет обойтись без стыковки кораблей разных стран, как сейчас, например, не обходятся без посадки самолетов в международных аэропортах или без заходa кораблей в иностранные морские порты. Надо сказать, что, когда в октябре 1970 года советские и американские специалисты встретились впервые для обмена первыми техническими идеями по проблеме встречи и стыковки кораблей в космосе, они единодушно признали необходимость работы над новой конструкцией.

Существовавшие стыковочные устройства обеих стран обладали, как вы уже знаете, двумя основными техническими недостатками.

Во–первых, они не андрогинны, иначе говоря, созданы таким образом, что один из них может быть только активным, а другой — пассивным. Кстати, термин «андрогинный» был позаимствован из мифологии: андрогинами назывались двуполые существа.

Во–вторых, центральная часть устройства, где надлежит быть туннелю для перехода из корабля в корабль, занята стыковочным механизмом и конусом; значит, чтобы образовать туннель, пришлось бы частично разбирать агрегат. Это очень усложняет и удлиняет операцию стыковки и перехода из корабля в корабль. Устранить эти недостатки можно, сделав стыковочное устройство активно–пассивным, или андрогинным, и, кроме того, периферийным, то есть стыковочный механизм расположить по периферии стыковочного шпангоута. Тогда место для туннеля остается свободным.

Именно таким стал новый агрегат стыковки — андрогинным и периферийным, или сокращенно — АПАС, для проекта «Союз» — «Аполлон».

Основную конструктивную идею удалось сформулировать как?то удивительно легко. Вероятно, потому, что над подобными принципами и мы, и американцы думали давно и даже кое?что уже успели сделать.

Осенью 1970 года Келдвелл Джонсон, ветеран НАСА, участвовавший в осуществлении проектов США «Меркурий» и «Аполлон», представил первые черновые разработки принципиальной схемы стыковочного механизма, позднее нашедшие применение в АПАСе.

Мы со своей стороны подробно описали общие принципы конструкции и многие конкретные детали созданных у нас стыковочных устройств. С помощью одного из них стыковались космические корабли «Союз», а другое готовилось в то время для стыковки «Союза» с первой космической орбитальной станцией «Салют».

Наше устройство «Союз—Салют» не было периферийным, но в нем были заложены элементы андрогинности. Так, стыковочные шпангоуты агрегатов, которые в конце стыковки жестко и прочно притягиваются друг к другу с помощью системы расположенных на них замков, были выполнены, по сути дела, андрогинными. А это очень важно, потому что стыковочный шпангоут с замками и другими механизмами, несмотря на кажущуюся элементарность решаемой ими задачи, конструкция чрезвычайно ответственная.

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.