Этот «мифический» фидер

Этот «мифический» фидер

— Федора Сергеевича еще нет. Он звонил и просил вас подождать, — приветливо сказала секретарь, раскрыв дверь с табличкой «Начальник и Главный конструктор ОКБ».

Мы вошли. Письменный стол хозяина кабинета завален технической литературой. Чуть слева от стола, на стене — два стенда с образцами выпускаемых изделий. Судя по обилию экспонатов, ОКБ работает весьма продуктивно. Здесь делают специальные кабели. Что же такое кабель?

Как записано в энциклопедии: «Кабель — один или несколько изолированных друг от друга проводников, заключенных в защитные оболочки».

Кабели — это артерии, это нервы любого современного электрического или электронного комплексного агрегата.

Комплексные системы — системы, образуемые рядом подсистем, обеспечивающих выполнение общей задачи, ракеты, межпланетные станции, станки с программным управлением, даже жилой дом — для всего этого нужен кабель: систему нужно питать от источника электроэнергии, системой нужно управлять…

Даже радиотехника, всем своим естеством являющаяся отрицанием кабельных связей, без кабеля, практически обойтись не может. Но кабель, связывающий передатчик и приемник с антенной — особый. И дело даже не в том, что он обычно называется по-другому — фидер. Отличие состоит в том, что по нему проходит высокочастотная энергия. А это уже требует многого. И, в первую очередь, того, чтобы энергия высокой частоты, поданная на вход фидера, на выходе его по величине была бы почти такой же. Иными словами, потери в фидере должны быть минимальными. Если они возрастут, дальность связи неизбежно уменьшится.

Разумеется, специалисты примут меры, чтобы уменьшить влияние фидера (потери ведь никогда не исчезают полностью) на дальность радиосвязи. Они разместят передатчик, как можно ближе к антенне с тем, чтобы сократить длину фидера. Ну, а мощность передатчиков выберут максимально допустимую. Но этим, в общем-то, и исчерпываются возможности радистов. Дальше все зависит от самого фидера, потому что фидеры тоже бывают разными — с малым затуханием или большим, термостойкими или неспособными работать при повышенных температурах…

…Один из образцов на стенде привлек наше внимание. Отрезок был укреплен в вертикальном положении и с последовательно срезанными центральной жилой, изоляционным слоем, распущенной внизу металлической оплеткой и внешней оболочкой.

Дверь отворилась, и в кабинет стремительно вошел Федор Сергеевич. Поздоровавшись, кинул на ходу: «Понравился?», как-то легко уселся в кресло, нажал кнопку на коммутаторе, стоящем на письменном столе.

— Пригласите ко мне… — Федор Сергеевич назвал несколько фамилий. — Ну что ж, друзья, опять вспомнили, что мы существуем? Так просто ведь не заедете.

Я знаком с Соколовым уже много лет. Еще с той поры, когда не было ни этого ОКБ, ни этих стендов с образцами… Была комнатка, двадцать — тридцать квадратных метров на одном из заводов, и сидели в ней энтузиасты-кабельщики. Работали дружно и не менее дружно и тщательно следили за литературными новинками. И уже тогда созданные ими кабели и фидеры неизменно удивляли новизной своих технических характеристик, точным соответствием требованиям задания. Конечно, Федор Сергеевич понимал, что та работа, которая выпала на нашу долю в последнее время, практически не оставляла «окон» для частных визитов. Мы пришли по делу. Нам нужен был высокочастотный фидер для спускаемого аппарата автоматической станции «Венера».

— Так что же от нас требуется? — опросил Федор Сергеевич, когда приглашенные им сотрудники уселись на стулья, выстроившиеся шеренгой вдоль стены.

Один из нас, Валентин Васильевич, опытный радист, ветеран фирмы, поднялся: — Нам нужен термостойкий фидер, примерно на плюс 400–450 градусов Цельсия. На длительность работы, скажем, часа два, — уточнил он. — Теперь о затухании. Величина его должна быть задана именно при этой температуре и при ней же проверяться. В общем не так, как это делается сейчас — фидер относительно теплостойкий, но затухание его почему-то определяется при нормальной температуре.

Федор Сергеевич с неудовольствием взмахнул рукой.

— Неужели в технологии проверки действительно произошли изменения? — подумалось мне.

— Ну, а собственно величина затухания в кабеле в известном вам диапазоне длин волн должна быть… — Валентин Васильевич несколько замялся, видимо, вспоминая нужную цифру, — должна быть не хуже, чем у этого образца, — показал он на стенде. — Да. Ну, и диаметр никак не более пятнадцати миллиметров.

В кабинете воцарилась тишина. Только минутная стрелка больших электрических часов, висящих над дверью, перескакивая с одного деления циферблата на другое, щелкала неестественно громко.

Еще бы. Новый фидер должен быть лучше всех выпускавшихся в ОКБ ранее. И не просто лучше. Нет! Совмещение требований высокой теплостойкости и малых потерь — это для ОКБ качественно новая ступень совершенствования продукции.

— Вот, собственно говоря, и все основные наши пожелания, — скромно добавил Валентин Васильевич. Он недоумевающе развел руками: мол, что это все затихли.

Мне была понятна эта растерянность и удивление кабельщиков. Почти так же выглядели мы, радисты, у себя, когда закрывая бурное совещание, Главный конструктор сказал;

— У нас нет, друзья, другого выхода — такой фидер должен обязательно быть. Поезжайте куда хотите, встречайтесь с кем хотите, уговаривайте, объясняйте, почему он нам нужен. Нас должны понять. Я уверен, убежден и в том, что в приказном порядке в оставшееся время его не сделать…

А началось все с того, что однажды было решено (и правильно решено, как же без этого!) установить в спускаемом аппарате радиовысотомер. Его показания — значения высот аппарата над поверхностью Венеры — предназначались для «привязки» измеряемых на этом же участке снижения характеристик атмосферы, в частности, состава атмосферы, ее давления и температуры. Сопоставление этих данных теперь уже позволяло конкретизировать результаты: на определенной высоте — состав, давление, температуру… И так далее.

Решение было принято. Радиоблоки высотомера, хотя и с трудом, но втиснулись в аппарат, а вот разместить в нем передающую и приемную антенны высотомера оказалось далеко не просто. И эта работа затянулась.

Температура и перегрузка, возникающие при входе аппарата в венерианскую атмосферу не способствовали, скажем так, ускорению процесса размещения антенн. Эти факторы сами вызывали вопросы. И среди них, к примеру, такой — где же ставить антенны? Снаружи аппарата? Логика подсказывала, что с точки зрения излучения, конечно же, снаружи. Но в то же время, если они будут размещены снаружи, то они сгорят. Ну, а то, что от них останется (если останется), наверное, будет сломано напрочь. Ну, кто, спрашивается, выделит на крепление антенн пару десятков килограммов! Во всяком случае до тех пор, пока необходимость в этом не станет очевидной.

Однако, логика логикой, а проработка серьезная и разносторонняя при этом не может быть исключена. Бывали случаи, когда первоначальное впечатление оказывалось ошибочным и по размышлении зрелом многое делалось вопреки «логике». Первоначальной, конечно. Поверхностной, как доказывала, жизнь. А какие же еще существуют возможности размещения антенн? Ответ напрашивается сразу — под теплозащитным слоем, подальше от непосредственного общения с горячей атмосферой. Вариант? Вариант! Если бы антенна представляла собой, скажем, какую-то небольшую по габаритным размерам конструкцию. Штырь, к примеру. Но расчеты линии связи «высотомер — поверхность Венеры — высотомер» показали, что антенна будет значительно более сложным «сооружением», чем штырь. По внешнему виду она ничем не должна отличаться от обычной направленной телевизионной антенны. Так же, как и телевизионная, каждая из высотомерных антенн будет состоять из активного диполя, вибраторов и отражателя, нанизанных на «вертел». Так же как и в телевидении, такая антенна нужна, чтобы обеспечить требуемую дальность связи. Есть в них и отличия: высотомерная по своим размерам намного меньше.

И, все-таки, такой вариант тоже оказался не реальным. А все потому, что, как выяснилось, обгоревшая теплоизоляция явилась почти экраном, преграждающим выход излучаемых «из под нее» радиоволн. А антенна — это антенна. Для того чтобы она могла излучать, она должна «светить» в открытое пространство.

Когда Главный конструктор слушал доклад о состоянии высотомера, пытливый взгляд его глубоко посаженных глаз быстро переносился на чертеж. Было удивительно, что он всего лишь два или три раза перебил докладчика вопросами и замолчал.

— Так что же, братцы, пойдем без высотомера? — спросил он, едва смолк докладчик, и поочередно посмотрел на присутствующих.

— Ну, никто не хочет взять на себя ответственность и принять такое решение? — повторил он вопрос. — И я не хочу. И не из-за упрямства. Антенны должны быть размещены! А вот как? — он наклонился над чертежом спускаемого аппарата. — Как? Да, хотя бы вот так… — Он выпрямился. — На все время перелета к Венере и на участке входа они должны быть надежно защищены. Их нужно спрятать.

— Так мы их и думали спрятать под теплоизоляцию, но радисты, — кивок в нашу сторону, — уперлись насмерть.

— И правильно уперлись. Антенны надо спрятать в опускаемом аппарате. Скажем, где-то здесь, в парашютном отсеке. И как-то выводить их оттуда лишь после отстрела крышки отсека. До этого высотомер все равно не должен работать. Понял? — Главный конструктор взял карандаш. — Вот смотри, может так. — И карандаш замелькал по бумаге, оставляя на ней следы творчества. — Что мы выгадаем от этого? Говорить? — Он улыбнулся. Ему, видимо, доставило удовольствие, что острота мышления и на этот раз не подвела. — Скажу. В момент открытия антенн температуры и перегрузки уже будут не те… А с механикой вы справитесь. Это в ваших руках. — Он внимательно посмотрел на окружавших его конструкторов.

Это совещание положило начало новому этапу. Конечно, не потому, что Бабакин «на ходу» сочинил готовую конструкцию выноса антенны наружу, которую мол оставалось только изготовить и ставить в аппарат. Нет! Он по-новому стимулировал поиски и то, что, казалось раньше просто невозможным, теперь стало обретать реальные контуры. Он наметил новое направление. Но, всё-таки, прошло еще немало времени, прежде чем группа Михаила Леонидовича, одного из лучших и опытнейших конструкторов-механиков, не просто разработала механизмы выноса антенн, но и «обжегшись» на первых образцах, улучшила их, доработав трущиеся пары в узлах поворота. Механизм получился сложный. Спрятанные антенны по «команде» бортовой автоматики с помощью пружины «взвиваются» вверх, затем разворачиваются, словно руки гимнаста, делающего «вдох» и лишь после этого опускаются («выдох») за борт так, что диполи антенн становятся параллельными верхнему срезу опускаемого аппарата. Наверное, читатель поймет, что даже в наших «земных» условиях непросто сделать такой механизм надежным. А тут Венера… Я не могу не сказать о том, что ни один такой механизм ни в одном полете ни на «йоту» не отклонился от заданного режима.

Но это — эмоции. А пока именно такой механизм задал нам работу — для подсоединения антенн к радиоблокам понадобился гибкий теплостойкий фидер с малым затуханием.

…Стараясь не поддаться общему настроению, Соколов перелистывал страницы какого-то журнала. Потом пристально посмотрел на своего ближайшего помощника по теплостойким фидерам и произнес.

— Вопросы к товарищам есть?

— Конечно! — отозвался тот. — На основания чего вы, зная величину ослабления в существующих фидерах при нормальной температуре, требуете для нового, даже еще не гипотетического, а скорее мифического фидера такое же ослабление, но при значительно более высоких температурах?

— Разрешите мне, — не дожидаясь разъяснений, поднял руку еще один инженер ОКБ. — Может быть, вам (он нарочито подчеркнул — «вам») известны диэлектрики, которые имеют такое малое затухание на частотах, о которых здесь говорили?

Конечно, затухание во многом определяется диэлектриком, заполняющим пространство между центральной жилой и оплеткой.

— Ну, что же, начнем отвечать, — сказал Валентин Васильевич. — Только с последнего вопроса. Ладно? Значит, говорите, диэлектрика нужного нет? А вам бы надо знать, что такой уже появился. — Он показал на конструктора, сидящего рядом с ним. — Вот товарищ Семенов даже и образец его с собой захватил.

Это был наш главный козырь — ведь диэлектрик основа фидера. И термостойкость, и потери, и диаметр зависят от него. В общем, пока действие развивалось, как по заранее разработанному сценарию.

Семенов с видимым удовольствием произнес название совершенно нового диэлектрика, о котором он узнал в период подготовки требований к фидеру. Дело в том, что, попадая в разные организации (а ездить приходится много) наши товарищи стараются быть в курсе новых разработок, результаты которых еще не успевают попасть в соответствующие справочники и сообщения. Не раз это старание вознаграждалось.

Так вот Семенов случайно «напал» на этот самый диэлектрик, всякими правдами и неправдами достал образец. Показывая его на работе, он горделиво описывал достоинства, которых у него было немало. И одно из них — незначительные потери при высоких температурах. Объективности ради, недостаток этого материала — чрезвычайная трудность обработки — ничуть не затушевывался.

Образец пошел по рукам. Качество диэлектрика определялось, конечно, не только осмотром его внешнего вида или на ощупь. Нет.

Содержание приклеенного к нему «удостоверения личности» объективно информировало об его основных характеристиках.

— Теперь о затухании… Конечно, это просто совпадение, что наше пожелание совпало с тем, что вам удалось уже получить при нормальной температуре. — Валентин Васильевич повернулся к стенду. — Не уверяю вас, что это требование — не наша прихоть. Это минимально возможная величина… Иначе высотомер начнет измерять высоты лишь у самой поверхности Венеры…

— Увеличьте мощность его передатчика.

— Это категорически исключено. Ну, представьте себе сами. Опускаемый аппарат, совершая спуск, работает как бы в пышущей жаром печи. Но этого мало. Внутри, в нем самом, тоже вырабатывается тепло — работает передатчик радиолинии, передающей на Землю информацию. Мощный передатчик обеспечивает связь на расстоянии почти восемьдесят миллионов километров. Но этот передатчик — тоже печка и не малая. Вот подумайте — можно «сбросить» тепло из аппарата наружу? Конечно нет. Значит, аппаратура спускаемого аппарата подогревается и снаружи и изнутри. А ее теплостойкость, как и у любых приборов, ограничена теплостойкостью радиоэлементов.

— А тут еще и передатчик высотомера…

— Точно. Чем он будет мощнее, тем больше «тепловой» вклад он будет вносить в «общее дело» и тем скорее наступит «тепловая смерть». Нет… Его мощность нельзя увеличить.

— Ну, а зачем вообще он нужен этот фидер? Может быть, обойдетесь как-то без него, если, скажем, работать на жесткой коаксиальной линии?

Федор Сергеевич любил вот так ставить вопрос «поперек». Это помогало ему зачастую лишний раз убедиться в правомерности и важности, ставящейся перед ними работы. Подумайте, кабельщик предлагает обойтись без кабеля! Парадокс, и только.

Но, в принципе, конечно, возможно и такое решение. Жесткая коаксиальная линия — это, по сути, одна труба в другой. С диэлектриком в этом случае дело решается просто, его почти нет и потери в линии поэтому достаточно малы, а по теплостойкости эта система может не уступить другим.

Мы ответили и на этот каверзный вопрос. Такой вариант у нас тоже рассматривался и если бы антенны, что очень хотелось, стояли бы снаружи спускаемого аппарата и были недвижимы, как думали с самого начала, о гибком фидере и вопроса не было. А сейчас-то антенны выбрасываются наружу. Нет, здесь без гибкого фидера не обойтись. А вот передатчик радиолинии со своей антенной связан именно так, жесткой линией. Там нет таких перемещений.

Этот визит продолжался несколько часов. Назначили следующую встречу. После нее были еще и еще. Были радости и разочарования, успехи и неудачи, но главное в том, что на «Венере» появился нужный фидер. Какой? Объясню охотно, ибо принятые решения, как нельзя лучше характеризуют стиль конструирования.

Проработки в ОКБ Федора Сергеевича показали, что действительно, на новом диэлектрике можно сделать новый фидер. Новый диэлектрик отменный по всем своим параметрам, а по температуре даже имеет и какой-то запас.

Но вот технология обработки его требует новых инструментов, на создание которых нужно время. В общем все шло к тому, что теплостойкий фидер с нужными характеристиками будет. Обязательно будет…Вот только не к этому пуску, а к следующему.

Ну, а сейчас, как быть?

В оговоренные сроки мы получили нужные двухметровые отрезки фидера. Пришлось и нам пойти на «уступки». Фидер был чуть потолще, всего на пять миллиметров, чем мы хотели (конструкторам пришлось доработать ряд элементов), да и температуру фидер «держал» градусов на пятьдесят меньше, чем мы просили в своих требованиях. Мы рассчитывали на годы вперед, а конкретно для этой «Венеры» столько не требовалось.

Но главное то, что затухание было такое, как нужно.

Да, фидер был создан относительно просто — на серийный фидер, рассчитанный для работы при температурах намного меньших, чем нам требовалось, надели тепловую защиту из чередующихся нитей асбеста и стекла. Это и повысило его термостойкость, примерно, на сто градусов. Что и требовалось.

Следующий аппарат ушел в рейс с фидером на новом диэлектрике.

…Оба отнюдь не мифические фидеры вместе со всеми остальными системами и агрегатами станций побывали на далекой Венере.

И, наверное, так же, как мы когда-то, теперь группа других инженеров, приехавших по делам в ОКБ, останавливается у стендов с образцами и с удивлением разглядывает фидеры, собратья которых участвовали в дальних межпланетных рейсах.