Владимир Сыромятников - 100 рассказов о стыковке

Американцы применили в своем стыковочном механизме для подтягивания кольца с направляющими привод с тросовой связью. Такая схема подкупает своей относительной простотой, но, к сожалению, она не лишена и ряда недостатков. Основным из них, пожалуй, является меньший диапазон перемещений кольца при малых усилиях амортизации, поэтому сцепка происходит в меньшем диапазоне начальных смещений кораблей, особенно если есть ошибки сразу по нескольким координатам. Так, кстати, случалось при наших совместных испытаниях. Можно упомянуть и о другой особенности. Она относится к выдвижению кольца, которое происходит только за счет усилия пружин амортизаторов при ослаблении тросовой связи, так как усилие пружин для обеспечения сцепки выбрано сравнительно небольшое, оно оказывается недостаточным, например, для того, чтобы выдвинуть кольцо, преодолевая его силу веса. На Земле — это неудобство при испытаниях, в состоянии космической невесомости — потенциальная ненадежность.

Демонстрация моделей на октябрьской встрече в Москве вызвала всеобщий живой интерес.

Успех проведенных через месяц испытаний этих моделей открывал дорогу для работы над полномасштабными конструкциями. На пороге был 1973 год — год отработки настоящего АПАСа.

Любая система космического корабля, перед тем как попасть в полет, должна поработать в условиях, достаточно близких к тем, в которых она может оказаться в космосе. Разумеется, практически невозможно одновременно имитировать на Земле все условия, присущие космическому полету: глубокий вакуум, невесомость, различные формы облучений, широкий диапазон возможных температур, действие вибраций и перегрузок выведения на орбиту. Поэтому испытателям приходится как бы расчленять воздействие космоса на составные части и с большим или меньшим приближением последовательно их воспроизводить. При этом одна из наиболее сложных задач состоит в выявлении самых трудных или, как говорят, критических условий для каждой системы. Стыковочные агрегаты последовательно проходят испытания в самых разнообразных условиях. Но все же наибольшие хлопоты стыковщикам доставляет невесомость.

Как заставить многотонные корабли парить перед стыковкой в воздухе и двигаться только по инерции, под воздействием сил соударения и реактивных струй управляющих двигателей так, как это происходит в невесомости?

Как добиться, чтобы корабли со стыковочными агрегатами свободно, без действия силы тяжести, сближались с заданными скоростями и смещениями до соприкосновения, сцеплялись, выравнивались и стягивались, а амортизационная система и другие механизмы при этом работали точно так же, как им предстоит работать в космосе?

Конечно, сделать это непросто. Существуют разные способы воспроизведения такого движения в земных условиях. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, но все они сложны и доставляют много хлопот испытателям. Можно, например, подвешивать специальные макеты кораблей на карданных шарнирах, так, чтобы точки подвеса находились в центрах тяжести кораблей и перемещались в трех направлениях. Получается довольно простая система, но в ней все же нелегко полностью исключить земную тяжесть при поступательных движениях, а также имитировать работу систем управления кораблями.

Специалисты НАСА выбрали другой путь. Они сделали комбинированную установку для воспроизведения процесса стыковки, которая состоит из шестистепенного стенда с гидравлическими следящими приводами и вычислительной машины. Компьютер непрерывно вычисляет координаты кораблей, как если бы они двигались в невесомости, и выдает команды на следящие приводы. Те перемещают установленные на стенде стыковочные агрегаты один относительно другого в соответствии с вычисленными координатами. При соприкосновении стыковочных агрегатов возникают усилия, которые непрерывно измеряются с помощью специальных датчиков. Сигналы от датчиков поступают в компьютер, тот их учитывает, и таким образом вычислительно–механический контур, как говорят, замыкается. Процесс в нем идет непрерывно.

На такой испытательной установке американские специалисты отрабатывали систему стыковки для лунной программы «Аполлон», а потом и для программы «Скайлэб». Установка очень дорогая и довольно капризная в эксплуатации. В ней используется много высокоточных приборов, начиная от приводов стенда, датчиков усилий и перемещений, кончая элементами вычислительного устройства. Она снабжена системой автоматической настройки и проверки, а также разветвленной системой аварийной остановки при возникновении каких?либо неисправностей, перегрузок или выхода одного из ее многочисленных параметров за допустимые пределы. Чтобы проводить испытания при очень высоких и очень низких температурах, часть стенда с испытуемыми агрегатами заключается в специальный подвижный чехол, под который нагнетается горячий или холодный воздух.