100 рассказов о стыковке - Владимир Сыромятников

1.9 Трение в космосе

Написав этот рассказ, я заглянул в «Энциклопедию космонавтики» — хорошее профессиональное издание, вышедшее в 1985 году. Прочитал статью «Трение в космосе» и удивился: казалось, она написана на заре космической эры, когда наши знания об этой особенности космической техники были совсем скудными, а страх перед опасностью холодной сварки в глубоком вакууме преобладал над знаниями и эмоциями.

Мне пришлось стоять у истоков этой проблемы, принимать активное участие в исследованиях, выборе путей и средств ее преодоления, снять ее остроту, внедрив в практику рекомендации по конструированию механизмов для работы в открытом космосе, и доказать их эффективность. Это совпало с периодом наибольшей активности научно–технического сообщества космических специалистов, ученых и инженеров в этой области.

Мое знакомство с проблемой трения началось в 1958 году. В отделе научно–технической информации (ОНТИ) появилась переводная статья американских ученых, где указывалось, что в глубоком вакууме открытые поверхности тел будут «обезгаживаться», а смазка и другие покрытия испаряться. На основе этих правдоподобных рассуждений делался вывод о том, что коэффициент трения между поверхностями может значительно возрастать, в результате чего возможно даже их холодное сваривание. Статья, содержавшая много другой полезной для космических инженеров информации, меня очень заинтересовала; используя этот материал, я подготовил и сделал специальный доклад.

В первые годы при конструировании приводов и механизмов для работы в открытом космосе специальные меры практически не принимались. Никаких отказов этих механизмов в полете тоже не обнаруживалось. Два обстоятельства, как мне кажется, сыграли здесь решающую роль: хорошая школа ракетной техники, которую прошли наши конструкторы, и небольшая продолжительность работы в открытом космосе — короткий ресурс, как мы это называли.

О событии, привлекшем внимание к данной проблеме, уже упоминалось. Отказ датчика ИКВ (инфракрасной вертикали) в мае 1960 года «загнал» первый беспилотный прототип корабля «Восток» на высокую орбиту, вместо того чтобы спустить его на Землю. Нас, наряду с учеными Академии наук, привлекли в качестве консультантов. Вскоре стало ясно, в чем причина отказа на орбите: эксперименты в барокамере показали, что узел вращения сканирующего зеркала этого датчика, выполненный на основе самодельного «насыпного» шарикоподшипника, работал на пределе. Более жесткие условия открытого космоса «добили» злополучный узел.

Конструкторы ОКБ «Геофизика» оперативно усовершенствовали свой узел вращения, заодно загерметизировав весь прибор. Следующий полет прошел без замечаний. Однако волна, поднявшаяся в результате аварии, прокатилась по многим научным и промышленным предприятиям и еще долго будоражила коллективы. Может быть, значимость случившегося отказа была преувеличена, но тем не менее следует признать, что внимание, уделенное проблеме, наверняка спасло от новых аварий и катастроф. Как говорится, береженого Бог бережет!

Чтобы разобраться в реальном положении вещей, потребовались большие усилия, годы исследований и экспериментов, на Земле и в космосе. Тогда, в начале 60–х, многое оставалось неясным и, следовательно, опасным.

Среди академических институтов научными исследованиями в области машиностроения занимался Институт машиноведения (ИМАШ). Директором ИМАШа был академик А. А. Благонравов, известный своими решениями проблем, связанных с артиллерией. Другой известный академик — А. Ю. Ишлинский, в молодости исследовавший трение качения, — возглавил специальный межведомственный совет по трению и износу. И надо сказать, что Королев любил и уважал академиков, он нуждался в их поддержке в научном и политическом плане еще в начале 50–х годов, проводя исследования при запусках в космос геофизических ракет (эти ракеты называли академическими). Сергей Павлович сблизился со многими академиками. При подготовке к запуску спутника, а позднее — и первого человека а космос он все больше опирался на М. В. Келдыша, которого провозгласил главным теоретиком космонавтики.

Королев не только сам инициировал многие направления исследований, связанных с космосом, но и поддерживал инициативу других. Поддержал он и науку о космическом трении. К сожалению, его планы организовать в ОКБ-1 специальную лабораторию для систематической разработки узлов трения не осуществились. Подобные лаборатории были созданы на других предприятиях космической отрасли: в КБ Лавочкина, во ВНИИ электромеханики. В то время я фактически оказался посланцем Королева в Академию наук, став связующим звеном между ОКБ-1 и ИМАШем, а точнее — лабораторией трения и износа этого института.

В начале 60–х лаборатория находилась на подъеме. Ею руководил профессор И. В. Крагельский, известный ученый в области трения у нас в стране и за рубежом. Взявшись за новую актуальную проблему, он справедливо рассчитывал на то, чтобы продвинуть свою науку на более высокую ступень и, естественно, продвинуться самому. Для этого сложились хорошие предпосылки. Действительно, вакуум обнажал трущиеся поверхности, лишал их защитных слоев и смазок. В таких условиях должна проявляться так называемая адгезионная составляющая трения, приверженцем которой являлся Крагельский. Он был настоящий ученый, стремившийся познать глубину непростых, часто противоречивых процессов при трении, но для полного успеха чего?то ему не хватало: то ли личных качеств, то ли удачи. Преждевременная смерть Королева подорвала внимание к проблеме со стороны ОКБ-1.

В 1962 году после окончания мехмата МГУ меня приняли в заочную аспирантуру ИМАШа практически без экзаменов: лаборатория нуждалась в аспиранте, который без отрыва разрабатывал бы космические механизмы с узлами трения, предназначенными для работы в глубоком вакууме. Мне, в свою очередь, требовалась научная база, льстила связь с настоящей наукой, нравилась сама лаборатория. Моими покровителями стали старшие научные сотрудники, кандидаты наук, интеллигентные и любезные дамы Галина Иосифовна Трояновская и Вера Эдмундовна Ванштейн. Лаборатория пополнялась способной и честолюбивой молодежью; здесь я познакомился с Евгением Анатольевичем Духовским — впоследствии соратником и моим близким товарищем. В лаборатории начинали работать будущие известные ученые Аскольд Александрович Силин, Юрий Николаевич Дроздов. В целом наука о трении, как и многие другие научные направления, находилась на крутом подъеме в большой степени благодаря космонавтике.

Вскоре я сдал экзамен по специальности — теории трения и износа. Детальное изучение много дало мне в понимании предмета, но вместе с тем приобретенные знания убедили, что фундаментальные физико–химические дисциплины — не моя епархия. По инженерной подготовке, по характеру своей основной деятельности и наклонностям я был инженером, прежде всего — конструктором механизмов; интересовали меня те аспекты проблемы, которые относились к аппарату и механизму в целом. Копать вглубь, переходить на молекулярный уровень — не было у меня к этому ни склонности, ни желания, ни достаточно глубоких знаний. Свои усилия я сосредоточил на подготовке экспериментов в космосе. Такие эксперименты представляли большой интерес с точки зрения как фундаментальной, так и прикладной науки. Они давали возможность повторить в космосе опыты, которые широко проводились на Земле в вакуумных камерах: ведь воспроизводимость результатов — один из краеугольных камней науки. С другой стороны, такой эксперимент, особенно длительная работа механизма на орбите, мог проверить конструкцию, которую можно дальше применять на практике.