100 рассказов о стыковке - Владимир Сыромятников

После начальной стадии конструирования проектанты–дизайнеры НАСА передавали свои разработки в руки кураторов, которые работали с промышленными фирмами. Головным подрядчиком, создавшим в 60–е годы корабль «Аполлон», была фирма «Рокуэлл». Проектом же по–прежнему руководило НАСА во главе с техническим директором. Отвечало оно и за взаимодействие с нами.

На июньской встрече, как и на первой встрече в Москве, Джонсон представил несколько вариантов совместного проекта. В заседаниях нашей группы РГЗ он участвовал эпизодически, передав основные дела Дональду Уэйду — одному из руководителей отделения механики в ЦПП. Дан был спокойным, даже несколько медлительным человеком, работалось с ним довольно легко. Его правой рукой стал Роберт Уайт — инженер и координатор, а настоящими дизайнерами были Уильям Криси и Дж. Джоунз. На наших глазах между ними развернулась конкуренция. Последний был человеком импульсивным, склонным к обобщениям и громким фразам. Мы его прозвали Сенатор Джоунз. Криси, все его называли попроще — Билл, работал более спокойно и методично, как настоящий конструктор. Как выяснилось позднее, он умел творить не только головой, но и руками. Про таких крепких и надежных парней написал наш Высоцкий: «…спины не гнул, прямым ходил и голове своей руками помогал». В конце концов, Билл стал основным НАСАвским конструктором АПАСа.

Основная задача для РГЗ на июньской встрече заключалась в том, чтобы составить и согласовать техническое задание (ТЗ) к новому стыковочному устройству, пригодное для конструкторов обеих стран. Обе стороны, как скоро выяснилось, собирались разрабатывать механизмы по–разному, основываясь на своем опыте, традициях и технической базе.

Несмотря на трудности, мы развили успех, основу которого заложили на предыдущей встрече. Позднее Джонсон признался, что не ожидал от нас такой прыти: идти на совершенно новую совместную разработку, такой откровенности и открытости, желания двигаться навстречу. Удивляться было нечему. У меня и моих коллег энтузиазма делать новое интересное дело хватало с избытком. К счастью, тогда нас никто не сдерживал, и мы в конце концов оправдали доверие.

Технические директора Бушуев и Ланни сами руководили проектными группами РГ1. На начальном этапе такое совмещение было полезным, проект только завязывался. Позднее РГ1 оказалась перегруженной, и от нее вскоре отпочковалась РГ5 — группа обеспечения жизнедеятельности и РГ0 — группа управления проектом. На июльской встрече будущую РГ5 представлял И. В. Лавров, работавший начальником отдела в нашем КБ. Он одновременно озадачил и очаровал коллег. Осматривая аполлоновский скафандр, Илья Владимирович подвел итог смачной фразой: «Хорошо сделали, засранцы». Переводчица Наталья Латтер, бывшая одесситка, удачно перевела ее на английский.

Группа управленцев под руководством Легостаева, составившая около половины всей делегации, подготовилась поддерживать связь и сближаться с американцами всеми известными к тому времени методами, во всем диапазоне электромагнитного спектра, теоретически и практически. Среди РГ2 оказался также представитель от госбезопасности, выступавший под «крышей» специалиста по мишеням. Так, наверно, было надо, никто из нас, естественно, не возражал.

Замыкал делегацию Б. П. Артемов (the last, but not the least — последний по счету, но не по значению), инженер нашего КБ, почти профессиональный переводчик благодаря новозеландской школе, где ему пришлось учиться, знавший английский лучше всех нас — любителей.

За пять неполных дней нам многое показали в ЦПП: модели и макеты космических кораблей, тренажеры для испытаний систем и для тренировок астронавтов, наземные испытательные стенды. Особый интерес у меня и моих товарищей вызвал, конечно, динамический стенд для отработки стыковки. Он существенно отличался от нашего механического стенда сложностью, я бы сказал, хитроумностью, и было интересно увидеть его «живым».

Относительное движение двух стыкуемых космических кораблей воспроизводится на так называемом гибридном стенде прежде всего за счет того, что один стыковочный агрегат перемещается относительно другого с помощью силовых следящих приводов, управляемых компьютером. В математической модели, решаемой компьютером в реальном времени, корабли представлены в виде свободных твердых тел, которые, как известно, имеют 6 степеней свободы. Таким образом, чтобы физически воспроизвести относительное движение ввзаимо–действующих частей — стыковочных агрегатов — в свободном пространстве, нужно 6 независимых приводов.

Сначала привода управляются компьютером, решающим дифференциальные уравнения движения так, чтобы смоделировать относительные перемещения кораблей вплоть до первого соприкосновения агрегатов, характеризуемого определенными начальными условиями стыковки: скоростями и отклонениями от соосного положения. Чтобы дальше правильно воспроизводить процесс, необходимо учитывать силы взаимодействия между агрегатами, для чего 6 компонент этих сил требуется измерять и вводить в уравнения, решаемые компьютером. Используя данные измерителей сил, компьютер продолжает вычислять траектории движения кораблей от момента первого касания и управлять приводами. В итоге стенд воссоздает такое же относительное движение стыковочных агрегатов, как в космосе. На этом этапе испытательная система работает в замкнутом контуре (привода — стыковочные агрегаты — измерители сил — компьютер — привода) в отличие от этапа воспроизведения начальных условий, когда она функционирует в разомкнутом контуре. В результате процесс стыковки воспроизводится на стенде комбинированным способом: реальные стыковочные агрегаты работают так, как на космической орбите, а корабли представлены математической моделью. Отсюда название: гибридный стенд и гибридное моделирование. Такая комбинация, гибридность, обусловливает преимущества метода: моделируются любые космические корабли, практически с любыми инерционными и другими характеристиками, а при этом испытываются настоящие стыковочные агрегаты.

Особенностью гибридного стенда является то, что для решения дифференциальных уравнений в реальном времени требуется довольно быстродействующий компьютер. При стыковке относительные скорости могут достигать больших значений (порядка 1 м/с), а силы — превышать несколько десятков килоньютонов. Поэтому мощность приводов составляет несколько десятков киловатт. В то же время привода, другие подсистемы и элементы стенда должны иметь прецизионные характеристики. В целом гибридный стенд представляет собой комплексную систему, одновременно очень мощную и тонкую, требующую хорошей оснащенности и сбалансированности.