100 рассказов о стыковке. Часть 1
Шрифт:
Я тоже не забыл опыта своей юности. В конце 40–х годов в парке Горького в Москве работали аттракционы, на одном из них в виде вращающегося конического диска помещали любителей острых ощущений. Диск постепенно раскручивался, набирая скорость. После «схода с орбиты» космонавты 40–х годов приземлялись, врезаясь в полужесткий барьер и испытывая солидные перегрузки: техника мягкой посадки в то время еще не была разработана. Наиболее стойкие и честолюбивые стремились удержаться на диске как можно дольше. Поздно вечером в последней попытке мы остались вдвоем в самом центре набравшего обороты диска. «Держись крепче!» — крикнул партнер. В этот момент мне уже было не до рекордов: скорее бы «приземлиться». Как выяснилось много лет спустя, «виновато» было ускорение Кориолиса, которое разболтало мой вестибулярный аппарат. Не крути головой — главное средство против укачивания.
Когда
После выхода на орбиту «Восход» отделялся от ракеты–носителя, оставаясь связанным с ним тросом. Пустая, без топлива и окислителя последняя ступень РН «Восток» — ракетный блок И, как его называли в ОКБ-1, — весила около 3 т. Через несколько секунд после расхождения метров на пять включались два пороховых реактивных двигателя, которые сообщали дополнительный импульс блоку И, увеличивая скорость расхождения (радиальную скорость) до 10 м/с. Сматывая трос с барабана лебедки, ракетный блок удалялся от корабля, пока расстояние не увеличилось до 1000 м. Ни мало ни много, а для эксперимента требовался 1 км троса. Погасив скорость расхождения, лебедка выдавала сигнал на включение еще одной пары пороховых реактивных двигателей, на этот раз — чтобы закрутить систему, по терминологии классической механики — сообщить блоку И тангенциальную скорость. Система из двух связанных тросом тел начинала вращаться относительно общего центра масс со скоростью в 2 оборота в минуту, а центр масс, в свою очередь, продолжал вращаться по орбите вокруг Земли. Под действием центробежной силы трос натягивался с силой 20 кг, создавая перегрузку в 1/300 земной. Следующим шагом становилась так называемая перецепка. Чтобы искусственная сила тяжести действовала на сидящего в кресле космонавта правильно, чтобы она прижимала его к креслу, а не вынуждала висеть на привязных ремнях, требовалось отцепить нижнюю точку крепления на приборно–агрегатном отсеке «Восхода»; корабль перевертывался и после нескольких колебаний оставался висеть вверх ногами, зато это положение вполне устраивало космонавтов.
Уже из столь краткого описания видно, что система получилась совсем не простой. Анализ показывал, что ракетный блок и корабль начинали колебаться за счет начальных возмущений, а трос, как натянутая струна, мог колебаться по собственному, как известно, совсем уж не простому закону. С этими колебаниями надо было бороться, не давать им выйти из?под контроля. С этой целью на блоке И устанавливалась дополнительная реактивная система управления (РСУ), которая так же, как РСУ на корабле «Восход», демпфировала угловые колебания блока относительно троса. Еще более тонкие явления, которые тоже вытекали из законов классической механики и определялись так называемыми градиентами гравитационных сил, при анализе у нас игнорировались. До них в те годы по–настоящему еще не добрались, а эти чисто космические силы орбитального полета могли существенно повлиять на неземную космическую механику, которая рассчитывалась по земным законам. К тому же, в нашем стальном, а значит электропроводящем, тросе, летящем в магнитном поле Земли, неизбежно возникли бы уникальные электромагнитные явления.
На следующем этапе развертывания требовалось увеличить перегрузку до лунного значения, то есть до 1/6 земной. Помог еще один закон классической механики, называемый принципом сохранения кинетического момента. Если стягивать два вращающихся тела, то, подчиняясь этому закону, скорость вращения начинает возрастать, как у вращающегося на льду фигуриста, складывающего руки. Лебедка стягивала трос с километрового расстояния до 300 м, увеличивая скорость вращения до требуемой величины — 7 град/с; при этом сила возрастала с 20 кг до 1000 кг. В результате на корабле «Восход» с массой около 6 т действовала перегрузка, равная лунной тяжести.
После
Вот такая длинная и непростая процедура космической «раскрутки» была задумана к середине 1964 года. Систему в целом разрабатывали под руководством В. Д. Благова, тогда еще начальника группы проектного отдела, а теоретическую механику космической карусели рассчитывали специалисты Раушенбаха: главный теоретик вращающихся систем Е. Н. Токарь, о котором я говорил в связи с гироскопическими приборами, и В. Н. Бранец. Много лет спустя, в начале 90–х, с Владимиром Николаевичем нам предстояло работать вместе над рядом проектов, в том числе над созданием солнечного парусника.
Также много лет спустя мы стали разрабатывать эксперимент с многокилометровым тросом. Только тогда мне пришлось познакомиться с теми уникальными физическими явлениями, которые возникают в этих сугубо космических системах. Конечно, в середине 60–х мы были молодыми и только познавали космос. И все?таки странно, что тогда никто из нас, даже будущий академик Раушенбах, не обратил должного внимания ни на особенности орбитальной механики троса, ни на 100–вольтовое напряжение, которое генерируется в тросовом проводнике, летящем в магнитном поле Земли со скоростью почти 8 км/с. Странно, потому что как раз в эти годы на Западе начали разрабатывать теорию этого уникального явления. Безусловно, определенную роль сыграла закрытость нашей космической техники, оторванность наших специалистов от мировой космонавтики, ведь в это время на Западе появились первые публикации, посвященные теории электродинамических систем в космосе.
Тогда нашему отделу досталась практическая механика, наиболее трудоемкая часть системы: лебедка, демпферы продольных и поперечных колебаний, механизм перецепки. Все они не имели прототипов. Наряду со стыковочным механизмом это задание оказалось для нас в те годы, пожалуй, самым сложным и комплексным. Проектировать и испытывать эту систему пришлось параллельно со стыковкой и другими, менее объемными, зато многочисленными заданиями.
Во второй половине 1964 и в начале 1965 года мы сконструировали все эти и другие компоненты системы искусственной тяжести. Тогда мы действительно очень спешили. Помню, как В. Ф. Кульчак, одна из самых работящих и упорных наших конструкторов, не выдержав очередного раунда изменений, чуть не бросила мне на стол почти готовые чертежи. Завод «Машиноаппарат» приступил к созданию прецизионных магнитных и электромагнитных тормозов. В мае 1965 года небольшая группа конструкторов с нашим материаловедом Л. М. Маленковой выехала в Ленинград, где на сталепрокатном заводе, заложенном еще в петровские времена, для нас изготавливали специальный космический трос. Чтобы сделать его легче, трос выполнили двухступенчатым, в соответствии с законом изменения перегрузки на орбите.
На нашем заводе, в только что построенном школьном (В те годы для снижения стоимости и ускорения строительства нередко использовались проекты массового общегражданского назначения.) здании цеха № 452 изготавливались все электромеханические узлы. Начальник цеха И. М. Зверев, его заместители А. В. Волков, с которым мы играли в футбол за ЦАКБ еще в мои студенческие годы, и Н. И. Иванов, старший мастер А. Жагров и многие другие их многочисленные соратники и товарищи, искусные станочники и сборщики, преданные делу, почти как в войну делали чудеса.
Вскоре уже в металле стали видны контуры километровой лебедки в виде первых корпусных деталей, размеры которых были необычными для этого цеха, привыкшего к небольшим приводам и механизмам.
Почему?то в те месяцы мне вспомнились слова поэта–фронтовика Д. Самойлова: «Война гуляет по России, а мы такие молодые…»
В августе я вместе с В. Мухановым, близким «товарищем по оружию», выехал в Самару (тогда — Куйбышев), где в то время изготавливался ракетный блок И. Нужно было окончательно согласовать установку лебедки, демпфирующего механизма, а также приборов и других компонентов РСУ в переходнике, к которому крепился «Восход». Стояла прекрасная летняя погода, целый день мы торчали на заводе и в КБ. Нам, молодым, хотелось не только в космос, на Земле тоже было множество интересных инженерных и общечеловеческих орбит. Мы остановились в гостинице «Волга», в самом центре города, а не на «Безымянке», как обычно, в районе, расположенном поближе к заводу. В это же время в гостинице разместился оркестр известного всей стране Леонида Утесова. Он показался нам тогда совсем старым, зато вокруг него крутилось столько симпатичных молодых людей и девушек. Нам было интересно с ними познакомиться…