Навигация:
Американцы - пионеры космической разведки
Советский ответ: спутники-фоторазведчики
Разработка УР-500
Лунная программа СССР и УР-500К
Военная орбитальная станция
Длиннофокусный фотоаппарат детальной съемки «Агат-1» для ОПС
Средства наблюдения и доставки информации
Капсула специнформации (КСИ)
Пираты из ЦКБЭМ получают весь задел по программе ОПС "Алмаз" для использования в программе ДОС "Салют"
Неудача с ДОС №3 («Космос-557»)
Орбитальная космическая станция «Салют-3» («Алмаз-2», ОПС-2 или 11Ф71 № 0102)
Замена атмосферы на ОПС «Салют-5»
Поворот в сторону автоматических станций космической разведки
Система ориентации и дрейф гироскопов ОПС «Алмаз»
Тепловизионная аппаратура наблюдения «Волга»
Фототелевизионная система «Печора», работающая в комплекте с фотоаппаратом «Агат-1»
Транспортный корабль снабжения (ТКС)
Два контура управления ТКС: аналоговый и цифровой на БЦВМ «Аргон-16»
Возвращаемый аппарат ТКС
Теплозащита возвращаемого аппарата и уцелевшая бумажная наклейка
Отработка вибропрочности ОПС «Алмаз»
Расчеты динамических нагрузок на места крепления солнечных батарей и стыковочный узел ОПС «Алмаз»
Системы «Щит-1» и «Щит-2»
Полёты кораблей ТКС
Первый транспортный корабль снабжения (ФГБ «изделие 16101» и ВА «изделие 009А/2») «Космос-929»
Идея о возможности состыковать ТКС с ДОС «Салют»
Совместный полёт «Салют-6» и второго транспортного корабля снабжения «Космос-1267»
Совместный полёт «Салют-7» и третьего ТКС под названием «Космос-1443»
«Пион-К»
Совместный полёт «Салют-7» и четвёртого ТКС «Космос-1686» (в качестве модуля и грузового корабля)
Задел оставшихся ТКС переделан в другие изделия
Солнечная батарея на основе костюма балерины из мелкоячеистой сетки
Космическая съемка земной поверхности с помощью радиолокатора
Теория синтезирования апертуры (раскрыва или размера) антенны радиолокатора
Американский радиолокационный спутник Quill («Гусиное перо»)
Советская система МКРЦ (шифр «Легенда»)
История разработки системы всепогодной комплексной разведки «Алмаз-Т»
Влияние «Алмаз-Т» на разработку космических аппаратов «Кондор-Э»
Оптико-механическая система «Изумруд» для телевизионной аппаратуры «Лидер» станции «Алмаз-Т»
Телевизионная аппаратура «Лидер»
Радиолокационная станция (РЛС) разведки «Меч-А»
Инфракрасный пеленгатор «Янтарь» на станции «Салют-3» («Алмаз-2»)
Имитатор солнечного излучения С-308
Топливные баки
Бортовая медукладка (аптечка) ОПС «Алмаз»
Модификация скафандра «Сокол-КВ»
Орбитальный скафандр «Орлан»
Конструкторы работали в масштабе 1:1
Антифрикционные фторопластовые прокладки
Конструкторско-технологические проблемы
Изготовление крупногабаритных деталей теплозащиты на Оренбургском машиностроительном заводе
Байка про карандаши у советских космонавтов
Работа на временной технической позиции для подготовки ОПС
Вредительство в космической отрасли
«Система оружия WS-117L» (Weapons System 117L). К началу 1958 года весь проект разделили на три программы: CORONA, MIDAS и SENTRY. Сверхсекретная программа CORONA («Корона»), проводившаяся под «военно-исследовательским» прикрытием Discoverer («Первооткрыватель»), предусматривала стратегическую площадную и детальную фотосъемку из космоса и оперативное возвращение отснятого материала на Землю в капсулах. Изначально она была промежуточным этапом для подстраховки более амбициозного и сложного проекта SENTRY («Часовой») по оптико-электронной съемке объектов противника с оперативной («практически в режиме реального времени») радиопередачей данных. Третьим компонентом должен был стать спутник раннего предупреждения MIDAS (Missile Defense Alarm System), предназначенный для обнаружения пусков советских стратегических ракет по тепловому излучению выхлопа двигателей.
Уже первые полеты спутников Discoverer сняли все сомнения: после вынужденного прекращения полетов U-2 разведчики вновь могли получать информацию, необходимую для оценки работ по советской ракетной программе. Первая возвращенная капсула с пленкой доставила изображения более чем 1,5 млн кв. км территории Советского Союза и стран Варшавского договора: разведка получила столько данных о советском ядерном арсенале, сколько U-2 не смогли дать за четыре года. Спутники серии Discoverer запускались довольно часто, и характеристики их бортовой аппаратуры быстро росли: уже в 1961 году камеры давали разрешение 3, 0 м, а позже даже 1,5 м. В отдельных миссиях на снимках удавалось разглядеть объекты размером 0,3 м, правда, за счет резкого сокращения зоны съемки.
Специалисты разведывательного сообщества установили, что оптимальным разрешением (при компромиссе качества изображения и площади поля снимка) было 0,9 м. Два других звена национальной космической разведывательной системы - MIDAS и SENTRY - к середине 1960-х годов такими успехами похвастаться не могли. С их помощью удалось испытать первые образцы инфракрасной (ИК) датчиковой аппаратуры и способы оптико-электронной съемки, однако было ясно, что барьером на пути внедрения новых технологий стоит несовершенство бортовой электроники и слабость имеющихся методов получения из космоса и оперативной обработки огромных массивов информации.
Летные испытания спутника-фоторазведчика начались 11 декабря 1961 года. Первые снимки из космоса были получены с помощью аппарата, получившего в сообщениях Телеграфного агентства Советского Союза (ТАСС) открытое обозначение «Космос-4» и запущенного 26 апреля 1962 года. 10 марта 1964 года «Зенит-2» был сдан в штатную эксплуатацию и стал первым космическим аппаратом, принятым на вооружение Вооруженных сил Советского Союза.
Разработка первого спутника-разведчика внесла заметный вклад в космическую технику, в решение ряда конкретных технических и методических вопросов. Его полеты подтвердили большие возможности принципиально нового инструмента - космического аппарата, обеспечивающего получение фотоинформации о Земле. Однако уже вскоре после первых запусков «Зенита-2» характеристики имеющейся аппаратуры показались заказчику недостаточными. По воспоминаниям одного из соратников С.П. Королева Бориса Евсеевича Чертока, короткофокусный фотоаппарат обеспечивал разрешающую способность от 30 до 50 м. Если не мешали облака, снимки содержали подробности, которых не было на географических картах. Длиннофокусный аппарат делал фотографии с разрешением в несколько раз лучше - около 5-10 м.
В 1964 году в ОКБ-1 был разработан эскизный проект нового спутника-разведчика «Зенит-4», оснащенного фотоаппаратурой со значительно большим фокусным расстоянием, чем на «Зените-2», - 3 м. Эти работы продолжил Филиал №3 ОКБ-1, организованный при куйбышевском авиазаводе №1, вскоре переименованном в завод «Прогресс», для освоения серийного производства боевых ракет Р-7 и Р-7А (Центральное специализированное конструкторское бюро (ЦСКБ), ныне предприятие входит в Ракетно-космический центр (РКЦ) «Прогресс»).
Создание «Зенита-4» стало большим достижением. Но 12 июня 1963 года в США был запущен наследник «Короны» - спутник Gambit с оптической аппаратурой, обладающей разрешением лучше одного метра, имевший две капсулы для спуска фотопленки на Землю, что существенно повышало оперативность доставки информации. На вызов Запада следовало отвечать. Проработки велись по трем направлениям: модернизация «Зенитов», создание нового разведывательного спутника «Янтарь» и разработка пилотируемого разведывательного корабля.
Весной 1961 года ОКБ-52 под руководством В.Н. Челомея начало инициативную разработку изделия УР-500, которое могло служить как межконтинентальной баллистической ракетой тяжелого класса, так и глобальной ракетой или мощным космическим носителем. Оно должно было доставлять к цели термоядерный заряд чудовищной силы - до 100 Мт, а также выводить на околоземные орбиты разнообразные космические аппараты, включая пилотируемые военные ракетопланы. 24 апреля 1962 года Постановлением ЦК КПСС и Совмина СССР было принято решение о разработке УР-500, а 17 января 1963 года заказчик - Министерство обороны СССР - утвердил тактико-технические требования на изделие. Летно-конструкторские испытания намечалось начать в 1965 году.
В основу проекта разработки ракеты в Филиале №1 ОКБ-52 в Филях2 (под непосредственным руководством головной организации) лег принцип изготовления ее на Машиностроительном заводе имени М.В. Хруничева - в просторечии ЗИХ (ныне - ГКНПЦ имени М.В. Хруничева) в Москве и поблочной перевозки на космодром Байконур железнодорожным транспортом с проведением минимального объема сборочных работ на техническом и стартовом комплексах. Для транспортировки изделия проектировались специальные железнодорожные платформы, исключающие повреждение блоков ракеты в дороге. В качестве топлива выбрали высококипящие компоненты: четырехокись азота (окислитель) и несимметричный диметилгидразин (горючее) - их можно было хранить в широком диапазоне наружных температур при нормальном давлении; при смешивании они самовоспламенялись, что позволяло значительно упростить схему двигательной установки.
Выбор максимальной длины и диаметра блоков ракеты определил габарит железнодорожного груза, позволяющий производить транспортировку с учетом расположенных на пути тоннелей, мостов и поворотов. Характеристики ступеней и изделия в целом определялись исходя из этих вводных и с учетом предполагаемого забрасываемого ракетой груза. На начальной стадии прорабатывались несколько вариантов компоновки УР-500, значительно отличающихся друг от друга. В итоге в январе 1962 года выбрали полиблочную схему первой ступени. Основным силовым элементом, воспринимающим нагрузки от веса топлива, верхних ступеней и головной части, а также тяги двигателей, стал центральный бак окислителя диаметром 4100 мм. Вокруг него симметрично крепились шесть навесных баков горючего диаметром по 1600 мм с маршевыми ракетными двигателями в нижней части.
Для оптимизации массовых характеристик ракеты приняли тандемную схему расположения с последовательной работой и «горячим» разделением ступеней. Эскизный проект УР-500 в двухступенчатом варианте был готов в 1963 году, а проектирование в целом завершилось к концу 1964 года. В сентябре 1964 года полноразмерный макет ракеты вместе с масштабной моделью пусковой установки осматривал на Байконуре глава государства - первый секретарь ЦК КПСС, Председатель Совета министров СССР Н.С. Хрущев.
... высокая начальная тяговооруженность ступеней и большие запасы по удельным характеристикам двигателей и прочности конструкции давали повод выдвинуть предложение создать трехступенчатый вариант, названный УР-500К. В частности, президент Академии наук СССР Мстислав Всеволодович Келдыш доказывал чрезвычайную нужду в носителе с полуторакратным преимуществом по сравнению с исходной УР-500.
УР-500 Никите Сергеевичу в целом понравилась, но, оценив макет шахты (надо представить себе масштаб сооружения: УР-500 имела поперечный диаметр 7,4 м, в то время как другие советские ракеты шахтного базирования были не шире 3 м), он произнес ныне широко известную фразу: «Так что мы будем строить коммунизм или шахты для УР-500?»
Вопрос повис в воздухе, но после октября 1964 года в связи со снятием с должности Н.С. Хрущева проект УР-500 пересмотрели и разработку огромной баллистической ракеты прекратили, оставив в планах только космический носитель, способный при определенных условиях служить глобальной ракетой. У двухступенчатого варианта УР-500 энергетики для запуска тяжелых космических объектов не хватало.
Учитывая большой задел, в том числе и по материальной части, созданный по ракете УР-500К (ОКБ-52) и кораблю 7К (ОКБ-1), а также возможность использования разгонного блока Д, 25 октября 1965 года вышло х Ныне - Центральный научно-исследовательский институт машиностроения (ЦНИИмаш). Постановление ЦК КПСС и Совета министров СССР «О сосредоточении сил конструкторских организаций промышленности на создании комплекса ракет- но-космических средств для облета Луны», которым ОКБ-1 поручалась разработка пилотируемого корабля для облета Луны и разгонного блока (на конкурсных началах) для запуска на ракете УР-500К.
Приказом министра от 13 ноября 1965 года был утвержден график изготовления кораблей, получивших обозначение 7К-Л1, разгонных блоков Д и ракет УР-500К, кораблей типа 7К6 и ракет на базе Р-7 для отработки ракетно-космических средств программы облета Луны. Проект ЛК был закрыт. Роль мощного ОКБ-52 свелась только к поставке тяжелых ракет-носителей для облетного корабля. ОКБ-1 продолжало борьбу за Луну с отлаженной космической машиной США в одиночку, причем на два фронта - и с облетом (УР-500К-Л-1), и с высадкой (Н-1-Л-3).
12 октября 1964 года. ...Еще глава государства Н.С. Хрущев дорабатывает последние дни, шлет приветы экипажу корабля-спутника «Восход», а на совещании у генерального конструктора ОКБ-52 рассматриваются пути использования УР-500. В.Н. Челомей ставит задачу: начать проектные работы по созданию орбитальной пилотируемой станции военного назначения массой 19 т, выводимой на орбиту ракетой-носителем УР-500К, со временем существования один-два года, со сменяемым экипажем из двух-трех человек. Владимир Николаевич предлагает установить на станцию мощные фотоаппараты, радиолокатор, средства самообороны, бомбовые средства. «Эх, хорошо бы нам с вами сделать такую станцию!» - говорит он.
Такая орбитальная станция должна была обеспечивать комплексную детальную разведку наземных целей на территории вероятного противника. В то время, в период интенсивного развертывания межконтинентальных баллистических ракет, направленных против СССР, получение точных координат стартовых площадок имело неоценимое значение для обороноспособности нашей страны. В сочетании с разрабатываемой ОКБ-52 межконтинентальной ракетой УР-100 такая орбитальная станция представляла собой необходимое звено для адекватного ответа на вызов США, которые массово строили шахтные пусковые установки и в 1964-1965 годах имели на боевом дежурстве около 1000 ракет Минитмен-1А и Минитмен-2.
Используя научно-теоретический задел, полученный в ходе работ по теме ЛК, ОКБ-52 смогло в короткие сроки выполнить необходимые проектные работы по созданию орбитальной пилотируемой станции (ОПС), которые по важности и практической ценности не уступали, а во многом превосходили политический и научный результат, который мог бы принести стране пилотируемый облет Луны в случае его осуществления. Ракетно-космическому комплексу с орбитальной пилотируемой станцией дали звучное имя «Алмаз» и строго его засекретили. Одновременно по заданию В.Н. Челомея велась проработка проекта космического пилотируемого инспектора-перехватчика (ПП), который активно поддерживали Научно-исследовательский институт №2 (НИИ-2, ныне - 2 ЦНИИ МО РФ) и Четвертое Главное управление (4 ГУ) Минобороны. 27 октября 1965 года вышел приказ министра общего машиностроения, обязывающий ОКБ-52 развернуть работы и представить аванпроект орбитальной станции в мае 1966 года. Начались проектные разработки.
Станцию предполагалось оснастить уникальным комплексом средств наблюдения, съемки и передачи данных, основу которого должен был составить длиннофокусный фотоаппарат с зеркально-линзовым объективом, имеющим фокусное расстояние 9-10 м, диаметр основного зеркала 1,5 м и разрешение порядка 35- 50 см! Даже сегодня эти показатели исключительно хороши. Получив опыт работы со спутниками-фоторазведчиками типа «Зенит», заказчик хотел иметь большую часть отснятой пленки «на руках», чтобы обрабатывать ее в наилучших условиях наземной фотолаборатории, получая снимки с высочайшим разрешением, на которое тогда была способна техника. Для спуска этой пленки в заданный район проектировалась специальная капсула.
Заказчик хотел установить на станцию приборы визуального наблюдения поверхности Земли с широкозахватным панорамным обзорным устройством и оптическим дальномером высокого разрешения. Эта аппаратура позволяла находить объект для наблюдения в полосе захвата, фиксировать на нем оптический дальномер, останавливая «бег» Земли под станцией и, включив фотоаппарат, производить съемку. Для того чтобы фотоаппарат «Агат» смог отснять обнаруженный объект, панорамное обзорное устройство и оптический дальномер имели зону обзора, вынесенную вперед от подспутниковой точки. Для разведки замаскированных наземных объектов в видимом и ИК-диапазонах, а также для съемки в облачную погоду и ночью на борт ОПС предполагалось установить радиолокационную станцию с крупногабаритными раскладными антеннами типа «фазированная решетка», обеспечивающими синтезирование апертуры.
Тактико-технические требования, утвержденные в том числе министром общего машиностроения С.А. Афанасьевым, предусматривали два этапа создания системы «Алмаз»: Автономная станция со сроком активного существования 1-3 месяца, запускаемая вместе с экипажем. Станция, экипажи и грузы к которой доставляются отдельно запускаемыми транспортными кораблями, обеспечивающими срок активного существования комплекса 1 год. Идея автономной станции с возвращаемым аппаратом состояла в том, чтобы экипаж начинал работать сразу после запуска ОПС: на орбите космонавты должны были перейти в отсеки станции, а после завершения работ - спуститься на Землю в том же возвращаемом аппарате, неся с собой результаты проделанной работы.
Герметичные отсеки ОПС планировалось выполнить в виде цилиндра диаметром 4,1 м, который позволял обеспечить транспортировку станции по железной дороге от завода-изготовителя на космодром, и максимально возможной длины. Однако в это время специалисты Филиала №1 ЦКБМ, расположенного в Филях, засомневались в изгибной прочности ракеты-носителя в районе столь большой (как намечалось) головной части и предложили уменьшить диаметр передней секции станции, выполнив ее по аналогии с головной частью системы УР-500К-7К-Л1 для облетного лунного корабля, которая к тому времени уже достаточно хорошо была просчитана и продута в аэродинамических трубах.
... к защите проектанты ЦКБМ пришли с огромным дефицитом массы, который можно было прикрыть либо совершенствуя ракету-носитель УР-500К, либо... радикальным образом переделывая разработку, «ограничивая свои аппетиты». «Расшить узкие места» удалось, отказавшись от идеи запуска экипажа в возвращаемом аппарате вместе с ОПС. При более подробной проработке выяснилось, что кроме плюсов (быстрого начала работы космонавтов на станции) такая схема имеет серьезные минусы.
При заданной грузоподъемности ракеты-носителя наличие в составе комплекса тяжелого возвращаемого аппарата резко снижало массу целевого оборудования, что затрудняло разработку последнего и уменьшало возможности станции. Кроме того, после возвращения экипажа на Землю ОПС не могла больше работать в пилотируемом режиме; в противном случае необходимо было запускать специальный транспортный корабль с экипажем и расходуемыми материалами. Все возвращалось на круги своя, то есть приходило к варианту II этапа, который уже озвучивался в аванпроекте...
Специалисты ЦКБМ и заказчика смогли убедиться, что проведение операций по снабжению станции «Алмаз» с помощью корабля, фактически являющегося модификацией 7К-ВИ, невозможно (особенно в части доставки капсул), и коллектив В.Н. Челомея приступил к разработке собственного транспортного корабля снабжения (ТКС) нужной размерности, предназначенного для запуска с помощью ракеты-носителя УР-500К.
Корабль стартовой массой 19 т должен был доставлять на станцию и возвращать на Землю смену экипажа из трех человек, вмещать восемь капсул специнформации, расходные материалы, а своей двигательной установкой и солнечными батареями обеспечивать как коррекцию орбиты ОПС, так и увеличенное энергопотребление станции12. Поскольку эксплуатацию «Алмаза» предполагалось начать в 1969-1970-м годах, был принят двухэтапный вариант развертывания комплекса. Станции первого этапа (с ограниченным ресурсом) должны были содержать все запасы расходуемых материалов на борту при запуске; экипаж мог доставляться на них транспортными кораблями на базе 7К-ОК. Станции второго этапа (с расширенным ресурсом) должны были обслуживаться кораблями ТКС, доставляющими на борт экипаж, капсулы специнформации и расходуемые материалы.
В ходе проектирования возникли трудности с фотоаппаратом «Агат»: оказалось, сложную и громоздкую оптическую схему с огромным зеркалом и фокусным расстоянием 10 м без излома оптической оси очень трудно было вписать в ограниченные габариты, выводимые носителем УР-500К. А ведь кроме оптики фотоаппарат имел сложную электромеханику для смотки пленки с подающих кассет на принимающие кассеты, для прохода через проявочную машину с последующей упаковкой кассет в капсулы. И при этом нужно было обеспечить доступ космонавтов к оборудованию и в зону снаряжения капсул. Исходя из этих требований, фотоаппарат располагался поперек зоны большого диаметра, и при запуске его оптика должна была находиться в сложенном состоянии внутри тубуса объектива. На орбите, после отделения от последней ступени ракеты-носителя, раскрытия солнечных батарей и антенн и выхода станции в орбитальную ориентацию, предполагалось открыть «в полу» рабочего отсека специальное отверстие и разложить через него «оптику» на полную длину. Решение казалось слишком сложным, поскольку механизм раскрытия обязан был обеспечить высочайшую точность позиционирования отдельных элементов крупногабаритного объектива, что было очень непросто.
Представители ЦКБМ регулярно ездили на Красногорский механический завод (КМЗ, ныне - Красногорский завод имени С.А. Зверева), согласовывая различные варианты компоновок. При этом выяснилось, что разработка и изготовление самого «Агата» растянется на годы. Например, только для плавного и точного остывания стеклянной заготовки огромного основного зеркала объектива требовалось несколько месяцев! Поскольку дальнейшее углубление в данную тему могло привести к срыву плановых сроков работы, было решено оптическую фотоаппаратуру создавать поэтапно: сначала сделать аппарат «Агат-1» («первого этапа»), взяв объектив «Комета-11 А» с фокусным расстоянием 6,375 м и диаметром главного зеркала 0,88 м от проектировавшегося в тот же период времени автоматического спутника телевизионной глобальной разведки (ТГР). Заказчик посчитал, что достигаемое при этом пространственное разрешение (порядка 2 м) достаточно для решения большинства необходимых задач.
Длиннофокусный фотоаппарат детальной съемки «Агат-1» разработан и изготовлен Красногорским механическим заводом. На начальном этапе разработки пилотируемую станцию ракетно-космического комплекса «Алмаз» предполагалось оснастить фотоаппаратом «Агат» - его зеркально-линзовый объектив «Комета-5а», обладающий фокусным расстоянием 10 м и диаметром главного зеркала 1,5 м, проектировал ГОИ имени С.И. Вавилова в рамках работ по соответствующему постановлению Правительства страны «Телевизионная глобальная разведка», проводимой ОКБ-52 в 1964-1965 годах.
Технологии и оборудования для изготовления крупногабаритных высокоточных асферических зеркал для объектива на тот момент не было, системы автоматической и визуальной фокусировки в полете отсутствовали, а сложность размещения «Агата» в гермоотсеке с изломом его оптической оси снижала разрешающую способность фотоаппарата, из-за чего в ближайшие четыре-пять лет оказывалось невозможно создать систему на базе «Кометы-5а» с параметрами, требуемыми техзаданием. В связи с этим было принято решение на первом этапе спроектировать и установить на станции промежуточный экспериментальный фотоаппарат «Агат-1» с объективом «Комета-И А», аналогичным по конструкции «Комете-5а», но с несколько меньшими фокусным расстоянием и диаметром главного зеркала. Разработка, изготовление и отработка «Агата-1» позволяли приобрести необходимый опыт в технологии создания и эксплуатации штатного аппарата, которому присвоили название «Агат-2». В конструкции «Агата-1» использовался объектив «Комета-11 А», построенный по схеме рефлектора Кассегрена48, имеющий фокусное расстояние 6,375 м и диаметр главного зеркала 0,88 м (разработ- чик-ГОИ имени С.И. Вавилова, изготовитель-ЛОМО). На момент разработки это был первый в мире космический длиннофокусный фотоаппарат с зеркальнолинзовым объективом, обладающий столь большим фокусным расстоянием. Конструктивное построение «Агата-1» (без излома оптической оси в основных фототрактах) позволяло использовать разрешающую способность объектива по максимуму, а системы автоматической и визуальной фокусировки давали возможность получать снимки высокого разрешения в процессе всего полета станции. Для компенсации сдвига изображения при движении станции над Землей реализовывался щелевой метод работы с непрерывной протяжкой широкоформатной фотопленки. В фокальной плоскости объектива (на камерной части аппарата) размещались три щели - затворы для обеспечения экспозиции при протяжке фотопленки мимо щелей при съемке.
Фотоаппарат имел три тракта (три кассеты) получения изображений, в том числе два основных фотографических тракта (ТО-1 и ТО-2) и один - фототелевизионный (ФТТ); в первых двух использовалась фотопленка шириной 420 мм и длиной по 500 м в каждой кассете, а в третьем - шириной 530 мм и длиной 500 м. Кассеты имели раздельные приводы смотки-намотки пленки (разработка Центрального научно-исследовательско- го института автоматики и гидравлики (ЦНИИАГ), г. Москва) и высокоточные следящие приводы компенсационного движения фотопленки (разработчик - Филиал ВНИИЭМ). Космонавты перезаряжали кассеты фотопленкой с помощью полуавтоматической системы зарядки. Детальная фотосъемка наземных объектов обеспечивалась при использовании мелкозернистой аэрофотопленки различных типов - черно-белой, спектрозональной и др.
За счет крупного масштаба и спектрозональности (цветности) получаемые «Агатом-1» снимки обладали дополнительными де- шифровочными свойствами по сравнению с продукцией, поставляемой имевшимися на тот период отечественными космическими аппаратами. Фотоаппарат высотой около 4 м и массой (вместе с рамами и вспомогательным оборудованием) 1200 кг устанавливался в нишу станции через конический термо- статируемый стакан («юбку»), в котором скрывался объектив «Комета-И А». Над стаканом, верхний фланец которого опоясывала рама с электроблоками управления, располагалась камерная часть (КМ-101) с кассетами. На передней (лицевой) части камеры имелись окуляры для ручного управления системой визуальной фокусировки объектива в полете и рукоятки для зарядки трактов (кассет) фотопленкой. Таким образом удалось разместить объектив фотоаппарата снаружи, а кассеты с фотопленкой и электронные блоки - внутри гермоотсека. «Агат-1» мог работать как в автоматическом, так и в ручном режиме.
Наиболее полную информацию о сфотографированных объектах получали в лабораториях на Земле. Для этого космонавты извлекали экспонированную пленку трактов ТО-1 и ТО-2 и укладывали ее в капсулу специнформа- ции для последующего спуска (общая емкость каждой капсулы - около 1000 м пленки). При полосе захвата 18-20 км расчетное разрешение на местности в этих трактах было около 1м50.
Оперативно фотоинформация доставлялась на Землю по радиоканалу во время работы фототелевизионного тракта (ФТТ), автоматически проявляющего пленку и с помощью космонавта-оператора осматривающего наиболее интересные кадры и сканирующего их в считывающем устройстве фототелевизионной системы высокой четкости «Печора-1». Последняя преобразовывала оптические изображения в радиосигнал и передавала на наземный пункт приема.
Расчетное разрешение фототелевизионного тракта на местности при полосе захвата 18 км составляло -1,5 м. Тепловизионная аппаратура наблюдения «Волга» Таким образом, «Агат-1» позволял получать уникальную для того времени (по разрешению, полосе захвата и оперативности доставки) визуальную информацию, превосходившую по своим характеристикам и возможностям дешифрирования другие системы наблюдения космического базирования.
Следует отметить, что длиннофокусный фотоаппарат «Агат-1» был сложным, тяжелым и крупногабаритным прибором... Все наземные операции с ним проводились в чистой камере на специальном автоматическом стенде-кантователе, а сборка перед загрузкой в станцию велась с помощью крана с ювелирной точностью. Еще одним сложным устройством был проявочный комплекс. Фиксация изображений в «Агате» (как и в других фотоаппаратах) производилась на фотопленку большого размера (длиной до 500 м и шириной до 530 мм), которая требовала специальных проявочных устройств. Комплекс, включая проявочную машину К3-83-П3, устройство ускоренной сушки фотопленки (ПУСФ-8), установку для сбора серебра КВУ-19 «Ладога» и др., был так же уникален, как и сам «Агат-1» - таких фотолабораторий на полигоне больше не было ни в тот период, ни в дальнейшем.
Внутреннее пространство корпуса первого технологического изделия №0100 было очищено от стружки, пыли и т.д., на вход (люк фотоаппарата «Агат») установлен тамбур, где переодевались рабочие и другие посетители. Для работы внутри корпуса ОПС устанавливались технологические полы, которые затем заменялись на штатные. Запыленность и влажность воздуха внутри изделия заносились в ежедневный журнал. Весь изготовленный набор устанавливался внутри изделия. Все комплектующие, вносимые внутрь, протирались влажными салфетками.
Дополнительное сверление (если было необходимо) на корпусе проводилось с отсосом стружки пылесосом и протиркой влажной салфеткой. Для монтажа «Агата-1» станцию ставили в специальный стенд, который позволял вращать изделие вокру1 продольной оси: ОПС разворачивали на 180°, устанавливали фотоаппарат, затем корпус возвращали в исходное положение.
Станцию взвешивали на трех десятитонных весах, после чего устанавливали на специально спроектированное и изготовленное в ЦКБМ транспортное средство и перевозили в другой корпус для проверки герметичности в вакуумной камере. В последнюю станция загружалась вертикально, для чего два крана с использованием специальной технологической оснастки перекантовывали ее из горизонтального положения. После тестов в вакуумной камере станцию перевозили в испытательный цех для проведения электрических проверок систем и комплексных испытаний.
Комплекс целевой аппаратуры включал фотоаппарат «Агат-1» разработки Красногорского механического завода с длиннофокусным объективом Ленинградского оптико-механического объединения ЛОМО Изображение наземных объектов фиксировалось тремя каналами фотопленки. Один канал можно было обработать на борту станции и передать на Землю по телевизионному каналу. Для этого служила аппаратура «Печора», созданная кооперацией предприятий под руководством НИИ-380 (впоследствии Всесоюзный научно-исследовательский институт телевидения (ВНИИТ), ныне - НИИ телевидения). Основная фотопленка спускалась на Землю в капсуле, для чего ОПС имела шлюзовую и пусковую камеры.
Разработка капсулы, позволяющей доставить на Землю до 100 кг груза (фотопленка, результаты исследований), была в составе проекта ЦКБМ. Этот малогабаритный автономный возвращаемый аппарат имел форму, близкую к цилиндрической, с полусферическим передним днищем, и оснащался собственной пороховой двигательной установкой, парашютной системой, сбрасываемым теплозащитным экраном и спускаемым отсеком с маяком. Стабилизация капсулы перед включением ее двигательной установки осуществлялась закруткой после необходимой ориентации перед выпуском со станции. Наблюдение за наземными и космическими объектами планировалось вести через оптический визир, панорамно-обзорное устройство и перископ кругового обзора разработки ЛОМО.
... в состав комплекса «Алмаз» входил еще один возвращаемый аппарат - беспилотная грузовая капсула специнформации. Она предназначалась для доставки на Землю результатов наблюдений и регистрации изображения, сохраненных на фотопленке и магнитных носителях. По сути, это был первый в мире грузовой космический аппарат, снаряжаемый на орбите экипажем станции. При разработке КСИ широко использовался опыт создания ВА, и наоборот.
В капсуле размещались не только километр пленки аппарата «Агат-1» (ленты шириной 420 мм на двух катушках по 500 м каждая и массой 80 кг), но и около 30 кг других пленок синхронно работающих фотосредств (звездный и топографический фотоаппараты, оптический визир), а также записи речевого сопровождения процесса съемки космонавтом-оператором - они должны были обеспечить координатную привязку снимков объектов съемки. Ко всему этому внутрь центральной катушки был вставлен стержень из взрывчатого вещества массой около 9 кг. По техническим условиям требовалось, чтобы капсула совершила посадку строго на территории СССР. Если что-то не получалось, и КСИ «промахивалась», то ее содержимое ни в коем случае не должно было попасть «в руки врага».
Капсула отделялась от станции со скоростью от 0,78 до 0,2 м/с и стабилизировалась закруткой вокруг продольной оси с угловой скоростью 15 рад/сек. Далее основной двигатель КСИ выдавал тормозной импульс. Сход с орбиты и спуск в атмосфере проходили по баллистической траектории. Точность посадки определялась ориентацией и моментом выдачи тормозного импульса и характеризовалась следующими предельными отклонениями от расчетной точки приземления: 200 км по дальности и 50 км в боковом направлении. Парашют вводился на высоте от 6650 до 9450 м.
На этапе предэскизного проектирования рассматривались различные формы КСИ, в том числе сфера, конус (как прямой, так и обратный) и цилиндр с различными модификациями. Одним из условий при выборе аэродинамической формы капсулы было то, чтобы перегрузки при спуске и посадке не превышали расчетного ограничения, накладываемого со стороны фотопленки: экспонированный светочувствительный слой из желатина с зернами йодистого серебра не должен был смещаться относительно основы, чтобы изображение на снимках оставалось четким. В результате разработчики остановились на цилиндре с закругленным передним краем и короткой конической юбкой в задней части. Если возвращаемый аппарат строился вокруг отсека кабины экипажа, то капсула специнформации разрабатывалась вокруг блока фотопленок, который предстояло возвратить с орбиты.
Капсула специнформации имела длину 1308 мм, наибольший диаметр 850 мм и массу в снаряженном состоянии до 400 кг, из которых 128 кг приходились на полезный груз. Герметичный спускаемый отсек состоял из корпуса цилиндрической формы с передней и задней легкосъемными крышками и расположенного вокруг него в негерметичной зоне герметичного приборного контейнера и двух съемных герметичных контейнеров для полезного груза. На силовом корпусе отсека, в негерметичной зоне, стояли сбрасываемый радиомаяк и сигнальный поисковый маяк. Помимо этого к силовому корпусу в негерметичной зоне крепились приборы бортовой автоматики, источники питания, система амортизации и обеспечения плавучести, два КВ-пеленгационных передатчика и предохранительный клапан. Внешнюю поверхность спускаемого отсека покрывал слой теплоизоляции. За спускаемым отсеком размещался парашютный отсек, в состав которого входили вытяжной, тормозной и основной парашюты. На крыше парашютного отсека установлены клапаны выравнивания давления.
Спускаемый отсек расположен внутри сбрасываемого теплозащитного кока - металлического корпуса с нанесенной на его поверхность теплозащитой (легкий теплоизоляционный слой и стеклотекстолит с наполнителем из кремнеземной многослойной ткани и смолы). Для обеспечения необходимой аэродинамической устойчивости при баллистическом спуске на капсуле установлены аэродинамические щитки (принадлежность сбрасываемого кока) и стабилизирующий конус из стеклотекстолита. Пороховая двигательная установка спускаемой капсулы, смонтированная на раме, обеспечивала стабилизацию капсулы закруткой вокруг продольной оси, торможение для схода с орбиты и снятие закрутки.
В двигательную установку входили тормозной двигатель, два двигателя закрутки и два двигателя снятия закрутки. Для сброса капсулы в шлюзовой камере ОПС была оборудована пусковая камера шлюзового типа, устроенная под габариты капсулы, с загрузочным манипулятором и пультом управления пуском.
Конструктивно все было сделано так, чтобы почти полутонная капсула ни при перегрузке из транспортного корабля снабжения, ни при снятии с крепежного ложемента в станции не оставалась в свободном полете. Удалось сделать так, что при работе с тяжелым полезным грузом во время подготовки его к спуску не расстыковывалось ни одного электрического разъема. Пуск капсулы осуществлялся автоматически или вручную с пультов пилотов с помощью транспортно-пускового корсета с пружинным механизмом выброса после открытия шарового люка пусковой камеры ОПС.
Интересно, что севшая на воду капсула не перегревалась от солнечных лучей, поскольку она плавала в «перевернутом» положении поплавком кверху, и пленка дольше могла находиться «в законсервированном» состоянии. В этом отношении посадка на сушу была менее благоприятна - приходилось форсировать процедуру поиска и эвакуации капсулы с пленкой. На поиски капсулы на земле давалось минимальное время - всего несколько часов.
Для технического обслуживания капсулы после посадки был создан специальный комплект технологического обслуживания, включающий агрегаты для изъятия и термостатирования пленки. Комплекс монтировался на базе вездехода УАЗ-452 и должен был срочно доставить капсулу на аэродром, где ждал эвакуационный вертолет или самолет.
Корпус капсулы специнформации (КСИ) делался из кольцеобразных заготовок из алюминиевого сплава. Кольца сложной формы фрезеровались на стандартном оборудовании из плит, простой формы - сваривались из листовой заготовки. Днища получались штамповкой из листовой заготовки с последующей механической обработкой. Кольца и днища сваривались в специальной оснастке. На наружную поверхность корпуса наносилось теплозащитное покрытие по технологии отдела неметаллов. Конструкторы отдела главного технолога спроектировали, а производственники выполнили 80 пресс-форм для изготовления различных неметаллических комплектующих. Корпус двигателя КСИ также выпускался в ЦКБМ по чертежам конструкторов предприятия. Всего же для производства и испытаний капсулы разработано и сделано 650 единиц различной оснастки.
Поскольку, как уже писалось выше, экипаж на станцию «Алмаз» первого этапа предполагалось доставлять транспортными кораблями «Союз», представители ЦКБЭМ были подробно осведомлены о состоянии работ, проводимых в ЦКБМ и филиалах. Более того, они имели доступ к необходимым документам, поскольку обеспечивали доработку 7К-ОК в вариант, пригодный для стыковки с комплексом «Алмаз» - на ОПС ставили пассивную часть стыковочного узла, ответную часть радиоаппаратуры поиска и сближения «Игла», разработанные для кораблей «Союз», вели совместные расчеты взаимодействия масс объектов при стыковке, согласовывали схему обеспечения корабля «Союз» после его стыковки со станцией и т.д.
... идея соединить уже отработанные системы летающего «Союза» с заделом по «Алмазу» была вброшена в умы ведущих специалистов ЦКБЭМ. Поскольку, как уже писалось выше, экипаж на станцию «Алмаз» первого этапа предполагалось доставлять транспортными кораблями «Союз», представители ЦКБЭМ были подробно осведомлены о состоянии работ, проводимых в ЦКБМ и филиалах. Более того, они имели доступ к необходимым документам, поскольку обеспечивали доработку 7К-ОК в вариант, пригодный для стыковки с комплексом «Алмаз» - на ОПС ставили пассивную часть стыковочного узла, ответную часть радиоаппаратуры поиска и сближения «Игла», разработанные для кораблей «Союз», вели совместные расчеты взаимодействия масс объектов при стыковке, согласовывали схему обеспечения корабля «Союз» после его стыковки со станцией и т.д. Но подробно станцией «Алмаз» до этого в ЦКБЭМ не интересовались.
Для того чтобы форсировать решение вопроса на фоне американских успехов на Луне и неудач советской лунной программы, требовались более радикальные изменения. Их предложил Константин Петрович Феоктистов, работавший в ЦКБЭМ заместителем Константина Давыдовича Бушуева - руководителя «Комплекса космических летательных аппаратов».
Идея создать первую в мире орбитальную станцию, использовав только корпуса ОПС, «начиненные» аппаратурой «Союза», нашла поддержку у Д.Ф. Устинова - совещание у секретаря ЦК КПСС по оборонным вопросам состоялось практически сразу же после указанного выше группового полета кораблей «Союз», где-то в конце октября 1969 года. На нем, по воспоминаниям Б.Е. Чертока, присутствовали М.В. Келдыш, С.А. Афанасьев, Г.А. Тю- лин, И.Д. Сербии, а также три сотрудника аппарата оборонного отдела ЦК - выходцы из Подлипок. Дмитрий Федорович идеи ЦКБЭМ поддержал. Видимо, с этого момента следует отсчитывать хронологию эпизода, который, по образному выражению К.П. Феоктистова в книге «Траектория жизни», получил эпитет «пиратского набега».
... для переделки ОПС в ДОС нужны были рабочие чертежи и собственно матчасть. По указанию Д.Ф. Устинова Филиалу №1 ЦКБМ дали задание сдать чертежи по проекту ДОС в ЦКБЭМ. В.Н. Бугайский команду выполнил: с чертежей ОПС «Алмаз», имевшихся на ЗИХе, сняли диазокальки и, не вычищая даже подписей представителей ЦКБМ, выпустили доработочные чертежи по проекту ДОС. 9 февраля 1970 года вышло Постановление ЦК КПСС и Совета министров СССР, а 16 февраля - приказ министра общего машиностроения, предусматривающие изготовление и запуск четырех станций комплекса ДОС-7К научного назначения (заказчиком была определена Академия наук СССР). Тогда же был согласован проект ДОС-7К, и в ЦКБЭМ, Филиале № 1 ЦКБМ и на ЗИХе начались работы по новой станции.
В результате два последних предприятия надолго забросили проекты, касающиеся темы «Алмаза», ведь с этого момента их основной заботой стала другая программа. Своевременно «нашлась» и матчасть: по приказу министра забрали восемь корпусов ОПС для переделки в стендовые и летные станции ДОС...
Несмотря на бравурные обещания и оптимистические ожидания, «пиратский набег» не дал быстрого результата: первый летный блок ДОС был собран и передан в ЦКБЭМ для испытаний только в декабре 1970 года и отправлен на Байконур в марте 1971 года. Первая долговременная орбитальная станция была запущена 19 апреля 1971 года (гораздо позже первоначально заявленного срока) и получила название «Салют».
первая из новых станций ДОС №3 (изделие 17К №123) была запущена 11 мая 1973 года, всего за три дня до старта американской Skylab, если бы все шло штатно, руководство советской космической программы могло бы отрапортовать об очередной победе в космосе, но... На первом витке, когда к публикации уже готовилось официальное сообщение о запуске ДОС «Салют-3» (так намечали назвать эту станцию, «да не срослось»), необходимо было погасить колебания, неизбежно возникающие при отделении от последней ступени ракеты-носителя, и построить ориентацию для подъема орбиты. Подчиняясь сигналам нового ионного датчика, система управления «раскачала» станцию (ввела в режим автоколебаний). Происшествие случилось на «глухих» витках. Когда информация дошла до евпаторийского ЦУПа, было поздно: микродвигатели ориентации выработали практически весь запас топлива, что исключило возможность нормального функционирования ДОС...
Чтобы скрыть провал, ТАСС выпустило сообщение о запуске... автоматического спутника «Космос-557». 22 мая 1973 года в результате естественного торможения в верхних слоях атмосферы неуправляемая станция сошла с орбиты и прекратила существование над Боливией...
Вторая усовершенствованная станция ДОС №4 (изделие 17К №124), по конструкции и составу научной аппаратуры аналогичная утерянной, была запущена 26 декабря 1974 года. «Салюту-4» повезло гораздо больше, чем всем предшественникам: на его борту успешно отработали две экспедиции длительностью 28 и 63 суток. При этом ЗИХ изготавливал ОПС №3 (изделие №0103) комплекса «Алмаз». Отметим, что мощности завода с трудом позволяли параллельно работать со станциями двух типов - ОПС и ДОС. А уж осуществлять руководство функционированием в космосе одновременно двух пилотируемых комплексов наша командно-измерительная инфраструктура в то время была просто не в состоянии - управление даже одной станцией требовало круглосуточного напряжения всех наземных пунктов, особенно в периоды пилотируемых полетов. Кроме того, узким местом был темп изготовления транспортных «Союзов»: он не позволял обеспечивать одновременную доставку экипажей на обе программы. Поэтому запуски «Салютов» производились в определенной очередности.
С января 1975 года для полетов на ОПС №3 готовились сразу пять экипажей. Предусматривалось, что на станции будут работать три экспедиции, для которых были заказаны корабли 7К-Т №№64, 65 и 66. Но изготовление станции сильно затянулось.
3 июля 1974 года в 21:51 по московскому времени с площадки №1 космодрома Байконур к станции «Салют-3» стартовал «Союз-14» с экипажем в составе П.Р. Поповича и Ю.П. Артюхина. Корабль был выведен на орбиту так, что оказался чуть ниже опередившей его на 35000 км станции «Салют-3». После двух коррекций орбиты корабля расстояние сократилось до 600 км, затем еще две коррекции - и космонавты увидели наконец сверкающую в лучах Солнца станцию.
После маневрирования на орбите «Беркуты» подлетели к «Салюту-3» на расстояние 600 м. Шло автоматическое сближение, а на дистанции 100 м космонавты взяли управление на себя. На 50 м корабль начало сносить вправо. Обстановка осложнялась уходом комплекса из зоны радиовидимости наземных пунктов. П.Р. Попович остановил сближение и, чтобы лучше чувствовать ручки управления, снял перчатки скафандра, отвечая на протесты Ю.П. Артюхина (если произойдет соударение корабля и станции, возможна разгерметизация, а без перчаток это верная смерть): «Ты спасешься и скажешь, что я добровольно на это пошел».
По программе экспериментов космонавты должны были проверить возможность перемещения в невесомости массивного груза, взяв в качестве последнего капсулу специнформации - одна находилась в пусковой камере, вторая - на месте хранения.
«Вытащили ее манипулятором из гнезда и толкнули вдоль станции. И она потихонечку поплыла, - рассказывал П.Р. Попович. - Но как ее остановить? Она же круглая, без ручек, схватиться не за что... В борт врежется - пробьет насквозь, масса-то огромная - 360 кг! Тогда я поднырнул под капсулу и, упираясь, цепляюсь за все что попало. Остановил, когда примерно сантиметров двадцать до стенки оставалось...»
Однажды на станцию неожиданно прорвался... обычный междугородний звонок. Трубку взял П.Р. Попович.
- Алло. Кто это? - говорила с Земли незнакомая женщина.
- Попович!
-Кто, кто?
- Попович Павел Романович.
- Что вы хулиганите? Кто вы?
-Командир орбитальной станции «Салют-3», летчик-космонавт СССР Попович Павел Романович.
-А почему у вас голос дрожит? Что вы хулиганите! Кто это?
-Побыла бы ты, милая, на моем месте, послушал бы я твой голос.
Последовало гробовое молчание... Каким образом эта женщина вышла с обычного телефона на борт станции - остается загадкой и по сей день.
14 февраля В.В. Горбатко и Ю.Н. Глазков провели ремонт и регламентные работы с бортовой вычислительной машиной. Эти работы вначале проводились на аналоге станции в Реутове, и необходимые указания передавались экипажу «Салюта-5». В программу были дополнительно включены эксперименты, намечавшиеся для несостоявшейся второй экспедиции, в частности замена атмосферы. 21 февраля Виктор Васильевич занял место за главным пультом, Юрий Николаевич открыл клапаны, имитируя разгерметизацию «Салюта-5», - и воздух стал со свистом покидать станцию. Когда давление в гермообъеме упало до определенного уровня, автоматически включилась система наддува - и в отсеки начал поступать свежий воздух из баллонов.
«Когда открыли клапаны сброса воздуха и клапан для наполнения атмосферы, - вспоминал В.В. Горбатко, - поднялся страшный гул. Было такое впечатление, что станция разорвется. Звуковой эффект был таким, гак будто находишься внутри катящейся металлической бочки». Эксперимент «Атмосфера» продолжался несколько минут, в течение которых воздух из ОПС уходил, но в орбитальном блоке поддерживалось определенное давление. В аварийной ситуации этого должно было хватить экипажу разгерметизировавшейся станции для эвакуации в корабль. Оба космонавта контролировали процесс замены атмосферы и были готовы вмешаться в случае отказа автоматики. Следует отметить, что столь опасный эксперимент В.В. Горбатко и Ю.Н. Глазков проводили без скафандров.
Система наддува и разгерметизации обеспечила возможность замены атмосферы в станции. Об этом вспоминал начальник отдела-разработчика систем жизнеобеспечения ОПС Б.И. Кушнер: «...Экипаж Вольтова и Жолобова завершил полет на 49-е сутки вместо запланированных 60 суток, ссылаясь на ухудшение у бортинженера здоровья якобы из-за постороннего нехорошего запаха в станции... ...Космонавты привезли с собой пробу воздуха из гермоотсека станции, закачанную в манжету для замера артериального давления, а также пробы пыли и конденсата атмосферной влаги. Манжету с пробой воздуха Волынов держал у себя на груди и отдал только в руки представителя ЦПК. Для определения характера и причины появления запаха в гермоотсеке станции была создана специальная комиссия во главе с директором Института медико-биологических проблем (ИМБП) О.Г. Газенко.
В состав комиссии вошли все главные конструкторы предприятий, разрабатывающих средства регенерации и очистки воздуха, виднейшие советские специалисты по системам жизнеобеспечения, врачи, химики- токсикологи, разработчики материалов, используемых в конструкции ОПС, психологи, военпреды и многие другие. Был включен в состав комиссии и я. Тщательный химико-токсикологический анализ образцов воздуха, пыли и конденсата атмосферной влаги, доставленных со станции «Салют-5» (к работе был подключен НИИ МВД, обладавший наиболее современной аналитической аппаратурой), не обнаружил никаких вредных примесей и посторонних запахов. Анализ всего перечня материалов, использованных в конструкции станции, показал, что из них тоже не выделяются какие-либо запахи и вредные примеси, даже при самых экстремальных значениях температуры. Единственным способом однозначно доказать отсутствие в гермоотсеке «Салют-5» каких-либо запахов и вредных примесей (а мы в этом были полностью уверены) была отправка на станцию следующей экспедиции...
ЦКБМ совместно с ГНИИИАиКМразработали специальные меры безопасности для экипажа новой экспедиции. Космонавты везли с собой специальные ручные газоанализаторы с индикаторными трубками на все возможные вредные примеси. Они должны были войти в гермоотсек ОПС в противогазах, закрыть люк «Союза» и замерить газовый состав атмосферы. Если отмечалось превышение предельно допустимой концентрации хотя бы по одному параметру, космонавты возвращались в «Союз» и совершали посадку на Землю. Однако разрешение на отправку второй экспедиции на «Салют-5» все не принималось — ждали прорывного решения, которое убедило бы всех «недоброжелателей» в полной безопасности космонавтов при работе в гермоотсеке станции. И такое решение было найдено в нашем отделе, в бригаде руководимой B. Горяйновым. Было предложено полностью обновить атмосферу «Салюта-5». Для заполнения гермоотсека с нуля до нормального давления 760 мм рт.ст. требовалось 100 кг воздуха, в то время как в баллонах системы наддува и разгерметизации содержалось только 66 кг. Однако в связи с тем, что во все баллоны двигательной установки был закачан чистый «медицинский» воздух, его тоже решили использовать: по команде с Земли или с пульта станции можно было соединить эти баллоны с баллонами системы наддува и разгерметизации.
Запасов сжатого воздуха на борту с лихвой хватало, при этом оставалось еще достаточно для работы как двигательной установки, так и системы жизнеобеспечения. Для обеспечения замены воздуха космонавтам требовалось привезти с собой лишь небольшой переходник для соединения штуцера на блоке системы наддува и разгерметизации с имевшимся на станции складным тканевым воздуховодом диаметром 200 мм и длиной более 10 м, который штатно служил для подачи кондиционированного воздуха из ОПС в отсеки корабля «Союз» при открытых соединительных люках.
Для замены атмосферы воздуховод, подсоединенный к блоку системы наддува и разгерметизации, должен прокладываться к переднему днищу гермоотсека. При открытом люке в шлюзовую камеру и закрытом люке в «Союз», один космонавт открывал ручной кран на блоке системы наддува и разгерметизации, обеспечивая подачу воздуха из баллонов в гермоотсек, а второй одновременно открывал кран сброса воздуха из шлюзовой камеры в космос. Таким образом, свежий воздух, поступающий в переднюю часть гермоотсека, как поршень вытеснял «загрязненный» воздух, который выходил наружу в крайней задней части отсека через систему сброса.
Эта операция была совершенно безопасна, так как при любой ошибке космонавтов многократно дублированная автоматика системы наддува и разгерметизации обеспечивала сброс или подачу воздуха при выходе давлений в отсеке за допустимые границы 960-670 мм рт.ст. Вот с этой идеей я и направился к генеральному.
Встреча открыла мне совершенно неординарные способности Владимира Николаевича. Когда я вошел в кабинет, там проходило какое-то бурное совещание с аэродинамиками. Дождавшись небольшой паузы, я подошел к генеральному и стал докладывать ему о возможности замены атмосферы на станции «Салют-5» после перехода в нее космонавтов. Он ответил, что это чепуха — нельзя менять атмосферу в отсеке, когда там находятся люди. После этого совещание продолжилось, а я сел в сторонке, ожидая его окончания.
Минут через 20 генеральный буквально на полуслове вдруг остановился, подозвал меня и стал задавать совершенно конкретные вопросы, связанные с заменой атмосферы: сколько нужно воздуха, откуда его брать, как обеспечить его подачу в один конец гермоотсека и сброс с другого конца, что должны делать космонавты, как обеспечивается их безопасность и ряд других вопросов.
Я понял, что бурно обсуждая вопросы аэродинамики, Владимир Николаевич одновременно параллельно прорабатывал в голове систему замены атмосферы на станции. Из древнеримских источников известно, что такой способностью якобы обладал Гай Юлий Цезарь. Ну, про Цезаря я, конечно, ничего сказать не могу, но в такой неординарной способности у Челомея я убедился лично.
В течение всего периода работ пилотируемый ракетно-космический комплекс (РКК) «Алмаз» переживал серьезные идеологические и конструктивные изменения, вызванные как внешними, так и внутренними обстоятельствами. В ходе летных испытаний становились более ясными пути развития всего направления орбитальных станций. Прежде всего, выяснилась возможность замены пилотов автоматическими устройствами, разработанными на основе опыта космических полетов. Запрет на фотосъемку в условиях плохой видимости земных объектов, снаряжение экспонированной пленкой спускаемых капсул, сброс их в заданный район - все это научились делать без участия экипажей. Это же относится и к ведению других видов разведки: радиолокационной, радиотехнической, в ИК-диапазоне. К тому же исключение из состава станции средств обеспечения жизнедеятельности экипажей давало серьезный выигрыш в весовом балансе в пользу целевой аппаратуры. Проще становилось и управление полетом станции: не требовалось постоянного дежурства большой группы медицинского обеспечения полета экипажа, согласования режимов целевой работы с режимом отдыха и сна экипажа. Все это упрощало и удешевляло весь процесс функционирования системы без потери качества. В результате в разработке программы «Алмаз» происходит поворот в сторону автоматических станций, таких как «Алмаз-Н», «Алмаз-К», «Алмаз-Т», «Алмаз-М».
В то же время полет экипажа В.В. Горбатко и Ю.Н. Глазкова наглядно продемонстрировал необходимость и возможность проведения ремонтных работ на борту станции, подтвердив их эффективность. Это обстоятельство укрепило доводы генерального конструктора В.Н. Челомея в пользу посещаемой станции, «Алмаз-П», когда основное время космический аппарат функционирует в автоматическом режиме, а периодическое посещение транспортным кораблем снабжения производится для выполнения экипажем регламентных работ, ремонтно-восстановительных операций, пополнения расходными материалами и компонентами.
Во исполнение решения Военно-промышленной комиссии от 10 мая 1972 года и приказа Министерства общего машиностроения от 15 июня 1972 года ЦКБМ была поручена подготовка технических предложений по созданию на базе ОПС «Алмаз» беспилотного космического аппарата для решения широкого спектра научно-исследовательских и народно-хозяйственных задач. В данном случае пилотируемую станцию предстояло превратить в очень большой автоматический спутник, снабженный системами высокоточной ориентации и мощного электропитания, в связи с чем из комплектации «Алмаза» исключили спецаппаратуру, системы стыковки и жизнеобеспечения, медико-биологический комплекс, элементы интерьера и тому подобное.
Согласно расчетам, ракета-носитель УР-500К могла вывести на орбиту функционирования (наклонением 51,6° и высотой 400 км) станцию «Алмаз-Н» массой 19,5 т, со сроком активного существования 12 месяцев и впечатляющим научным комплексом в 6 т (из них 5 т составляли приборы для астрофизических исследований и 1 т - аппаратура для изучения природных ресурсов Земли). При подготовке текста «Технических предложений» использовалась программа научных исследований, разработанная ранее АН СССР при участии ведущих астрофизиков страны, в том числе академиков В.А. Амбарцумяна, А.Б. Северного, Я.Б. Зельдовича, члена-корреспондента АН СССР И.С. Шкловского.
На станцию планировалось установить гамма-телескопы, аппаратуру в области рентгеновской, инфракрасной, сантиметровой и субмиллиметровой астрономии и т.д. для поиска и определения координат новых источников ИК-, у- и рентгеновского излучения, а также исследования спектрального состава фона рентгеновских лучей. «Алмаз-Н» мог решать задачи в интересах сельского и лесного хозяйства, геофизики, геологии, гидрологии, метеорологии, картографии, учитывать, оценивать, изучать и контролировать состояние сельскохозяйственных угодии, а также проводить военно-прикладные исследования, вести географическую и океанографическую разведку, отрабатывать методы обнаружения подводных лодок.
После выхода Постановления ЦК КПСС и Совета министров СССР от 27 июня 1978 года «О принятии на вооружение Советской Армии космического ракетного комплекса К8К82К и о завершении летных испытаний первого этапа ракетно-космической системы «Алмаз», которым предписывалось имеющийся задел станций по этой системе использовать для дальнейшей отработки специальных систем и аппаратуры («Меч-А», «Старт» и др.) в составе орбитальных станций, предусмотренных Постановлением ЦК КПСС и Совета министров СССР от 19 января 1976 года, Министерство обороны прекратило взаимодействие с кооперацией по пилотируемым станциям «Алмаз» по всем каналам.
Итак, основной заказчик отказался от военной пилотируемой орбитальной станции. По мнению некоторых участников разработки, военные, которые были инициаторами разработки системы «Алмаз» в середине 1960-х годов и непосредственно занимались «использованием результатов космической деятельности», вскоре после начала работы космонавтов на станции пришли к неутешительному выводу о том, что эксплуатация «пилотируемого фоторазведчика» слишком сложна и дорога. Кроме целевой аппаратуры на ОПС требовалось устанавливать комплекс систем, необходимых для жизни и эффективной работы человека на орбите, а для доставки экипажа на станцию и безопасного спуска на Землю нужны были транспортные корабли. В Центрах управления и пунктах связи приходилось держать большое число специалистов, разбирающихся не только в особенностях эксплуатации систем космического аппарата, но и обеспечивающих психологическую поддержку и медицинскую помощь экипажу. Гражданские лица на военных объектах создавали путаницу и неразбериху, а также реальные трудности при соблюдении секретности...
Кроме того, получалось, что огромные затраты финансовых, материальных и людских ресурсов по- прежнему не обеспечивают необходимой оперативности получения разведывательных данных - прежде всего из-за неразвитости отечественной наземной сети станций приема информации и отсутствия оптимальной группировки ОПС, - на орбите обращалась одна станция, а глобальное покрытие и оперативный мониторинг необходимой территории могла обеспечить лишь группировка по крайней мере из шести аналогичных аппаратов!
Одним из следствий этой проблемы, наряду с сокращением численности экипажа, оказалась перегрузка космонавтов. Так, например, режим сна и бодрствования экипажа «Алмаза» был скомкан: космонавтам приходилось просыпаться, когда станция пролетала над объектом, снимать его, а потом снова засыпать. И так несколько раз за ночь в течение многих дней. Естественно, работоспособность экипажа быстро падала, эффективность работы снижалась, возникали весьма досадные ошибки. Поэтому с точки зрения экономики одиночные сложные и дорогие ОПС легче было заменить множеством часто запускаемых фоторазведчиков-автоматов. Была и еще одна проблема, о которой отечественные разработчики поначалу и не задумывались.
Но вот секретные американские исследования уже к концу 1968 - началу 1969 года показали, что высокоточное фотооборудование военной станции MOL... не сможет выдавать результаты, которых от него ожидали! Специалисты пришли к выводу, что экипаж на борту лаборатории резко снижает возможности сверхчувствительной оптической системы: люди двигаются, перемещают предметы, нужные им для существования, дышат воздухом определенного состава, который перемешивают вентиляторы. Все это приводит к возникновению колебаний и деформаций конструкции космического аппарата, плохо влияющих на тонкую настройку оптики, которая должна быть четко нацелена на объекты, находящиеся за сотни километров от станции.
Хуже того, выяснилось, что MOL непременно будет «газить», периодически включая двигатели коррекции и ориентации и сбрасывая за борт отходы жизнедеятельности космонавтов. Большая часть всего этого «добра» исчезнет в вакууме космоса, но какие-то остатки непременно осядут на поверхности станции, в частности, на зеркалах и линзах фотоаппаратов, загрязнив оптику. Именно вывод о ненужности и даже вредности присутствия экипажа на борту военной орбитальной лаборатории заставил американцев 10 июня 1969 года закрыть проект MOL, отдав предпочтение автоматическим разведывательным аппаратам, оптические системы которых обладали примерно аналогичными возможностями. Как уже говорилось, реальные причины прекращения работ стали известны только после рассекречивания большинства документов по проекту MOL в 2014 году. Таким образом, у них отказ был обоснован расчетами, опытами и логическими соображениями, у нас еще и подтвержден практикой...
План-график работ предусматривал выпуск проектной документации в 1976 году, рабочей документации - в 1977 году, проведение стендовой отработки (статические и виброиспытания, электрические и тепловакуумные испытания) - в 1978 году, изготовление первой станции - в 1979 году, второй - в 1980 году. К сожалению, постановлением ЦК КПСС и Совета министров СССР от 19 декабря 1981 года работа по станции «Алмаз-Н», как и по другим станциям программы «Алмаз», была остановлена.
Вспоминает И.Н. Абезяев, ветеран НПО машиностроения: «Непреодолимым фактором, влияющим на точность ориентации ОПС «Алмаз», был очень высокий собственный дрейф гироскопов. Например, при собственном дрейфе гироскопа ГО ~ 20°/час ошибка ориентации ОПС «Алмаз» по курсу (только по этой причине) составила бы 5,5°, что ставило под угрозу, как мне казалось перед пуском, выполнение всей программы целевых работ.
В части уменьшения дрейфа гироскопов их изготовители были бессильны, и по этой причине надежды разработчиков системы ориентации были связаны только с естественным уменьшением трения в опорах гироскопов в условиях невесомости. Ожидания оправдались наилучшим образом - дрейф гироскопов в полете буквально «рухнул» и составил менее 0,2°/час против 20°/час на Земле, т.е. снизился на два порядка! Подтвердить это удалось экспериментально - при одновитковом полете ОПС «Алмаз» в режиме инерциальной гиропамяти.
Таким образом, конструкция системы позволила «троечников» (ГО и ИКВ) превратить в «пятерочников»! Точность ориентации КА относительно ОСК, которая в результате была достигнута и которая была подтверждена экспериментально в полете (по анализу фотографий), составила 15, 20 и 30 угловых минут по каналам курса, крена и тангажа соответственно. Для целевых работ этого оказалось достаточно. Система ориентации свою функцию выполнила на отлично.
Система стабилизации выполняла угловую стабилизацию ОПС по каналам курса, крена, тангажа и развороты станции при проведении целевых работ, а также отрабатывала управляющие сигналы системы ориентации в режимах восстановления ориентации, коррекции орбиты, закрутки ОПС в режиме хранения. В состав системы стабилизации входили:
- основная, длительно работающая, экономичная по расходу рабочего тела электромеханическая система стабилизации с шаровым маховиком, и электромеханическая система поворотов с кольцевым маховиком большого диаметра;
-резервная реактивная система стабилизации, функционирующая на ограниченных по времени участках полета, требующих больших управляющих моментов.
Как отметил академик Б.Е. Черток в книге «Ракеты и люди», «безусловным идеологическим приоритетом управленцев Челомея была установка разработанной во ВНИИЭМэлектромеханической системы стабилизации с шаровым двигателем-маховиком и кольцевым маховиком, имеющим большой кинетический момент. Подвешенный в электромагнитном поле шар-маховик был оригинальной разработкой, которой Шереметьевский очень гордился. Николая Шереметьевского избрали членом-корреспондентом Академии наук СССР, и «Алмаз» в этом событии сыграл не последнюю роль».
Основными разработчиками ЭМСС, ЭМСП во ВНИИЭМ были Г.Л. Людин, Ю.А. Гладкович, Г.Г. Ларкин, H.H. Данилов-Нитусов, О.М. Мирошник, В.А. Беляк, В.А. Шапор, И.М. Лисицин и другие. Шаровой двигатель-маховик состоял из ротора (полый шар диаметром 0,64 м), который удерживался магнитным полем, создаваемым шестью электромагнитами, и вращался с помощью шести дуговых статорных обмоток, расположенных попарно в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Отсутствие механических опор позволяло ротору вращаться вокруг любой его оси, проходящей через центр масс. ЭМСС обеспечивала точность стабилизации станции 1-2 угл. мин. по трем осям.
Тепловизионная аппаратура наблюдения «Волга» (разработчик - ГИПО) Перед началом создания первой отечественной аппаратуры для наблюдения из космоса наземных объектов, испускающих невидимое тепловое (инфракрасное) излучение, велись многочисленные теоретические споры о принципиальной возможности проведения ИК-съемки с орбиты. Они сами собой разрешились после создания сканирующей аппаратуры «Волга», которая позволяла получать и фиксировать видимые изображения отдельных районов и объектов по их тепловому излучению в среднем ИК-диапазоне электромагнитного спектра (3,2-5,2 мкм) в полосе захвата на поверхности Земли около 30 км с линейным разрешением около 100 м и температурным разрешением порядка 2,5° на уровне 20°С.
В аппаратуре использовался зеркальный объектив с диаметром главного зеркала около 0,5 м и механическое сканирование с помощью наружного зеркала. В фокусной плоскости стояла линейка фотодиодов на основе антимонида индия InSb, охлаждаемых до сверхнизкой температуры - -196°С (77°К) (разработчики фотоприемного устройства - Научно-исследовательский институт прикладной физики (НИИ ПФ) и ОКБ МЭИ, системы охлаждения - Научно-исследовательский и конструкторский институт микрокриогенной техники (НИИ МКТ), г. Омск). Изображение снимаемой местности формировалось на фотопленке, которая затем доставлялась на Землю в КСИ.
Так как основной задачей станции было получение специальной информации в интересах Министерства обороны и народного хозяйства, то одним из самых востребованных отделов предприятия стал оптический отдел 41. Как очень по-доброму сказал главный ведущий конструктор станции Владимир Абрамович Поляченко на недавней встрече ветеранов в созданном на предприятии музее Владимира Николаевича Челомея, «оказалось, что вся станция строилась вокруг 41-го отдела» - настолько значительным оказался наш вклад в решение основных задач ОПС.
И действительно, наш отдел стал ведущим в разработке, создании и отработке уникальной, не имевшей аналогов спецаппаратуры для проведения впервые комплексного наблюдения объектов из космоса в различных диапазонах электромагнитного спектра. Мне довелось принять непосредственное участие в работе по созданию аппаратуры «Волга» для наблюдения и обнаружения целей в инфракрасной области спектра - от первых проработок для аванпроекта орбитальной станции до подведения итогов ее летных испытаний. Создавали аппаратуру что называется, «с нуля»...
На стадии аванпроекта орбитальной станции все работы, начинавшиеся в отделе, велись под контролем Ю.Н. Кузнецова. Это был очень грамотный и необыкновенно доброжелательный человек, всегда готовый оказать поддержку и помощь. На листе ватмана, прикрепленном на единственном в то время в отделе кульмане, мы с Юрием Николаевичем сделали первый набросок будущей аппаратуры «Волга» -рисовали кусочками, как будто собирали мозаику. (Да-да, на весь отдел был только один кульман, понятия «компьютер» в то время не существовало, на предприятии была одна вычислительная машина БЭСМ-2, занимавшая пол-этажа главного корпуса, а возможность перевода аналогового сигнала в цифровой казалась фантастикой!!!)
Для получения тепловых карт местности и обнаружения тепловыделяющих целей мы предложили создать сканирующую аппаратуру с многоэлементным приемником излучения, охлаждаемым до температуры жидкого азота с помощью состыкованной непосредственно с ним малогабаритной холодильной машины, с записью данных на фотопленку. Эта идея была изложена в аванпроекте, а затем - в эскизном проекте ОПС «Алмаз». Все требования Заказчика были учтены нами в Техническом задании, выданном разработчикам аппаратуры. Головным разработчиком был определен Государственный институт прикладной оптики (главный конструктор аппаратуры Д. Ш. Галиакберов), разработчиком многоэлементного приемника ИК-излучения - ОКБ МЭИ (руководитель работы P.M. Аранович), разработчиком системы охлаждения — Научно-производственное объединение микрокриогенной техники (руководитель работы А.К. Грезин). С этими организациями мы работали в самом тесном контакте с 1967 по 1977 годы - на стадиях согласования технических заданий, разработках и защитах аванпроектов, эскизных и технических проектов, выпуске рабочей техдокументации, изготовлении, автономных и комплексных испытаний, предполетных отработках аппаратуры, а также летных испытаний.
В самом начале пути ряд научных организаций страны выдали заключение о принципиальной невозможности стыковки приемника ИК излучения с холодильной машиной из-за так называемого мембранного эффекта, что сулило закрытие всех работ в этом направлении. Но нам совместно с ГИПО удалось убедить Заказчика продолжить разработку. Многоэлементный приемник ИК-излучения и малогабаритная холодильная машина были впервые реализованы в металле. Для ГИПО это был первый проект подобного объема и значения, и начальные шаги оказались очень непростыми.
Мы сразу же поставили разработчикам четкие ограничения: вес, объем, основные тактикотехнические характеристики должны точно соответствовать техзаданию. На защите представленного эскизного проекта в ГИПО основная баталия развернулась из-за представленного в проекте веса аппаратуры, который превысил заданный на 20 кг. Но при подготовке к предстоящей защите мы совместно с нашими весовиками проектного отдела до самой малюсенькой детальки проанализировали вес всех элементов конструкции и буквально по граммам указали на завышенные в проекте цифры. Это было полной неожиданностью для разработчиков: для них подобная скрупулезность была новинкой, а для нас нормой. Бой был жестокий, но 20-килограммовое превышение веса было ликвидировано.
После утверждения эскизного проекта начались напряженные трудовые будни - необходимо было выполнять жесткий график работ. Представители Заказчика, а также группа космонавтов - П.Р Попович, Л.С. Демин, Л.В. Воробьев, А.Н. Матинченко и другие - уделяли постоянное внимание разработке, анализу эксплуатационных возможностей и инструкциям по эксплуатации аппаратуры. За несколько дней до своего последнего отлета на Байконур Г.Т. Добровольский вместе с нами участвовал в рассмотрении конструкции кассеты для фотопленки аппаратуры «Волга», предоставленной разработчиком.
Кассету предстояло перезаряжать в полете, но нам она казалась недостаточно удобной. Георгий Тимофеевич очень быстро и легко справился с перезарядкой. «Это конфетка по сравнению со многими другими приборами, с которыми приходилось работать» - таков был его вердикт, что стало для нас высокой оценкой. С космонавтами, готовящимися к полету на «Алмазе», приходилось работать достаточно много. Восхищали их любознательность и желание как можно больше узнать обо всем, что связано с работой на станции. Руководство предприятия организовало для космонавтов лекторий, где ведущие специалисты рассказывали о курируемых ими разработках.
Мне довелось читать лекцию об особенностях устройства и эксплуатации аппаратуры «Волга». Через некоторое время, принимая зачет, я поражалась, насколько близко к тексту лекции были ответы на задаваемые мною вопросы - удивительная память и работоспособность! Ведь им приходилось осваивать громаднейший объем новой информации.
Огромную радость доставило первое наземное испытательное включение аппаратуры - зимней темной ночью в ГИПО через открытое окно лаборатории удалось получить картинку стоящего на достаточно большом расстоянии подъемного крана. Картинка не была совершенной (кусочек этой фотопленки до сих пор хранится у меня как память), но она доказала, что основная задача решаема, и показала пути доведения характеристик аппаратуры до требуемых.
Аппаратура «Волга» была сделана в положенный срок, и начались ее летные испытания. Впервые в космосе на станции «Алмаз №2» («Салют-3») с ней работал бортинженер Ю.П. Артюхин. Многократное включение аппаратуры доказало ее работоспособность и информативность. Замечаний по работе аппаратуры от экипажа не поступало. Включение аппаратуры продолжалось и в беспилотном режиме, что обеспечивало плановое получение необходимой информации.
По долгу службы при каждом включении аппаратуры «Волга» (независимо от времени, в любое время суток) мне приходилось дежурить в Центре руководства полетами (ЦРП) на нашем предприятии и расшифровывать поступающую телеметрическую информацию - отказов в работе аппаратуры не было. Поэтому, когда в космос поднялся «Салют-5», мы волновались уже не по поводу принципиальной возможности ее работы, а только по поводу надежности.
Фототелевизионная система «Печора», работающая в комплекте с фотоаппаратом «Агат-1» и служившая для оперативной доставки изображений, разрабатывалась Всесоюзным научно-исследовательским институтом телевидения по техническому заданию ЦКБМ. Кроме устройств для просмотра и считывания фотоизображений, формирования сигнала и растра, в состав аппаратуры входила система автоматической фотохимической обработки (проявки) фотопленки «Раккорд» (разработчик - ЦКБ «Сокол», изготовитель - завод «Фотоприбор»). Нормальную работу системы обеспечивали устройства управления, автоматики и синхронизации.
При заполнении приемной кассеты фототелевизионного тракта фотоаппарата «Агат-1» оператор-космонавт отрезал отснятую пленку кусками длиной от 1 до 50 м (в зависимости от заданной оперативности наблюдения) и заправлял ее в проявочное устройство «Раккорд», а в фотоаппарат ставил пустую приемную кассету. Проявка и сушка пленки осуществлялись автоматически, без участия оператора. Был использован «сухой» контактно-диффузионный принцип, совмещающий процессы проявления и закрепления, хорошо известный сейчас на примере камеры «Поляроид», которая выдает фотокарточку на бумажной или пластиковой основе сразу после съемки.
Химический процесс проявки происходил в отдельном гермообъеме установки путем физического контакта фотопленки с лентами, пропитанными специальными реактивами (разработчик - Госниихимфотопроект), и гарантировал отсутствие попадания вредных выделений в атмосферу гермоотсека станции. После химической обработки оператор устанавливал бобину с проявленной фотопленкой в просмотровое устройство «Свет», на котором оценивал отснятый материал и маркировал наиболее интересные для разведки участки кадров. Затем бобина помещалась в считыватель, в котором от- маркированные участки считывались, то есть видимое фотоизображение преобразовывалось в телевизионный сигнал, который направлялся в радиолинию для передачи на наземный приемный пункт.
Трубки «бегущего луча» (разработчик - ВНИИЭЛП) просвечивали пленку и за счет хода механической каретки сканировали отмеченный участок построчно. Фотоприемник, размещенный по другую сторону пленки, преобразовывал просвеченное изображение в телевизионный сигнал. Поскольку ширина фотопленки (53 см) не позволяла применить для считывания одну передающую телевизионную трубку с одной оптической системой - трубки такого размера было чрезвычайно трудно изготовить, - использовались три трубки, работающие параллельно. Этим и обуславливалось число радиоканалов передачи: каждый канал вырабатывал свой телевизионный сигнал, который усиливался, формировался и передавался широкополосным трехканальным передатчиком (разработчик - МНИРТИ) на наземный пункт приема, где сигнал визуализировался в реальном масштабе времени на видеоконтрольном устройстве, а также записывался устройствами фоторегистрации на пленку шириной 180 мм.
По окончании передачи космонавт устанавливал бобину с пленкой в кассете в капсулу специнформации или в возвращаемый аппарат для последующей отправки на Землю. Таким образом, по радиоканалу оперативно передавались наиболее важные и актуальные сведения, а на физическом носителе (фотопленке) со временем доставлялся полный объем добытой информации для углубленного анализа.
По замыслу проектантов ЦКБМ, для сокращения времени разработки ТКС предполагалось делать на основе проекта ОПС первого этапа. Как вспоминал ведущий проектант ЦКБМ A.B. Благов, «мы взяли схему автономной станции, вырезали цилиндрическую секцию отсека большого диаметра с фотоаппаратом, и ... соединили оставшиеся части между собой. Прямо с тем же днищем, с той же двигательной установкой, чтобы как можно скорее... Мы фактически делали корабль из того, что у нас было. И главное - возвращаемый аппарат уже стоял на станции, описанной в аванпроекте [это место не надо было переделывать], в этом отношении все было «провязано». Оставалось только разместить оборудование для работы с капсулой у шлюзовой камеры...» ФГБ имел две зоны: спереди, в зоне малого диаметра, крепился ВА, сзади отсек расширялся, образуя «чечевицу» из двух эллиптических днищ большого диаметра. Внутри блока по сторонам зоны малого диаметра располагались укладки с «сухими» грузами. Для облегчения работ с ними вдоль всей длины блока стояли направляющие, по которым космонавты с помощью специальных захватов должны были передавать грузы на станцию. Внутри зоны большого диаметра по кругу располагались восемь капсул специнформации, снаружи сзади - активный стыковочный агрегат типа «штырь», приспособленный для стыковки объектов массой до 18-19 т.
При работе на орбите (например, при сближении с ОПС) экипаж в полетных костюмах должен был располагаться в откидных креслах на посту управления в хвостовой части ФГБ рядом со стыковочным узлом и визуально наблюдать за процессами через иллюминаторы. Таким образом, разработчики обошлись без сложной системы перископов и телекамер, как на «Союзе», где прямой двусторонний контакт с целью был возможен не всегда. После стыковки экипаж выравнивал давление между аппаратами, открывал люк и проплывал в станцию.
При передаче проекта ТКС в Филиал №1 ЦКБМ концепция, оставаясь в общем той же, сильно изменилась в деталях. Окончательный вариант корабля будет описан в специальной главе данной книги. Компоновка ОПС и ТКС предусматривала подход к каждому блоку или прибору, каждому штепсельному разъему без снятия других приборов. Все было весьма продуманно - использовался предыдущий большой опыт конструкторов, работавших по оборудованию самолетов, крылатых ракет и космических аппаратов.
Проект транспортного корабля, переданный из ЦКБМ в Филиал №1, значительно видоизменился. Оставив силовую схему прежней, инженеры из Филиала №1 оптимизировали ее. Прежде всего, стремясь не раздувать поперечник ТКС за счет торчащих в стороны сферических топливных баков, разработчики предложили выполнить последние в виде восьми цилиндров большого удлинения (диаметром 480 мм и длиной 3200 мм), размещенных снаружи симметрично вдоль образующих зоны малого диаметра корабля. Таким образом, удалось не только упростить пневмогидравлическую схему двигательной установки, но и спроектировать головной обтекатель (диаметром 4350 мм), оставив под ним достаточно места для размещения всего внешнего оборудования: панелей солнечных батарей, сложенных «гармошкой» и имеющих поворотные приводы ориентации, топливных баков, запасов газов в шаровых баллонах, тепловых радиаторов системы терморегулирования и экранно-вакуумной теплоизоляции, антенн различных радиосистем, датчиков системы управления, механизмов и даже экранов микрометеоритной защиты.
Затем настала очередь кормовой части. Для увеличения жесткости и прочности гермокорпуса при управлении в совместном полете с ОПС было предложено заменить полусферическое днище коническим, сделанным на основе нижнего днища бака горючего третьей ступени ракеты-носителя УР-500К. В своей широкой части задний участок конуса через общий силовой шпангоут переходил в короткий цилиндрический участок гермокорпуса диаметром 4100 мм (в котором было удобно разместить семь КСИ).
К этому же силовому шпангоуту крепилась и короткая «сухая» проставка, с помощью которой ТКС пристыковывается к ракете-носителю УР-500К. В центральной части корпуса, где у третьей ступени «пятисотки» расположен двигатель, монтировался активный узел агрегата стыковки типа «штырь - конус». Агрегат стыковки пришлось проектировать самостоятельно: разработчики по многим причинам не могли использовать узел, примененный на корабле «Союз».
Во-первых, штатный вариант (для 7К-ОК) не имел внутреннего перехода, а перспективный, с переходом (для варианта 7К-ВИ, предназначенного в том числе для работы с ОПС) тогда еще только разрабатывался.
Во-вторых, через «союзовский» узел невозможно было передать капсулу специнформации - она не проходила в просвет люка по геометрическим размерам.
В-третьих, изучив имеющиеся отечественные и зарубежные разработки, проектанты Филиала №1 ЦКБМ решили создать свой агрегат стыковки, более жесткий и прочный (для соединения двух 20-тонных аппаратов), чем у «Союза».
Поскольку в проекте ТКС приоритет отдавался полной автоматизации процессов стыковки на всех этапах, вплоть до перехода космонавтов из корабля в станцию, были разработаны специальные меры, повышающие надежность работы агрегата. В частности, для стягивания по периферии стыковочного узла установили замки, напоминающие основной агрегат стыковки в миниатюре: штыревые направляющие устройства входили в приемные цанги, которыми и стягивались. Условия технического задания ставились так, чтобы транспортный корабль мог решать свои задачи в полностью автоматическом режиме даже при наличии на борту экипажа.
Попытки создать универсальную систему управления, способную контролировать все моменты работы корабля с момента запуска и до самой посадки космонавтов на Землю, наткнулись на объективные трудности технического и технологического плана, вследствие чего было принято решение разделить систему на две автономные части - для функционально-грузового блока и возвращаемого аппарата. Первый мог работать самостоятельно, решая задачу выведения, полета на орбите, стыковки, функционирования в составе связки со станцией и подготовки условий для спуска.
Система управления возвращаемого аппарата обеспечивала подготовку и управление спуском в автономном режиме. Это решения оказалось принципиальным и позволило развязать руки проектантам как в ЦКБМ, так и в его Филиале №1: с данного момента функционально-грузовой блок и возвращаемый аппарат представляли собой два максимально автономных отдельных модуля. Каждый мог выполнять задачи практически независимо друг от друга, например, возвращаемый аппарат был способен отправиться на Землю, в то время как функционально-грузовой блок - оставаться в составе комплекса для использования космонавтами как дополнительного жилого помещения и как мощного средства поддержания рабочей орбиты станции.
Стыковка корабля с ОПС могла выполняться полностью автоматически или в ручном режиме. Для экипажа в районе заднего днища ФГБ были предусмотрены два рабочих места, на которых стояли пульты с необходимой индикацией и органами управления и имелись два иллюминатора диаметром 400 мм для визуального контроля процесса. Отсюда же два космонавта могли наблюдать штангу механизма стыковки ТКС, прицельную рамку, а также хвостовую часть ОПС с установленной пассивной частью механизма стыковки и мишенями прицеливания для ручной стыковки. При выполнении операции в ручном режиме третий космонавт должен был находиться в возвращаемом аппарате для поддержки на случай срочной эвакуации экипажа.
Таким образом, функционально-грузовой блок занимал основную часть корабля. Спереди на него устанавливался возвращаемый аппарат, сзади располагался активный стыковочный агрегат, значительно отличавшийся от аналогичного узла «Союза»; он был более мощным и прочным, а время стягивания 20-тонных объектов и гашения колебаний с момента мягкой стыковки до жесткой стяжки составляло 3—4 минуты по сравнению с 18-20 минутами для комбинации «Союз»-ДОС.
Сложность организации системы управления обусловливалась, с одной стороны, необходимостью выполнения всех задач (как говорил Я.Е. Айзенберг, «полного джентльменского набора») в космосе, а с другой - боязнью возможных отказов впервые вводимых бортовых цифровых вычислительных машин (БЦВМ), вследствие чего в проекте реализовывалась аналоговоцифровая система управления функционально-грузово- го блока, делившаяся на два фактически взаимно дублирующих контура: цифровой и аналоговый. Цифровой контур решал задачи наведения, сближения и стыковки с ОПС, построения ориентации и стабилизации всех возможных конфигураций комплекса («только ТКС», «ТКС+ОПС», «ФГБ+ОПС») с различными динамическими схемами (массово-инерционными характеристиками, положением центра масс относительно направления векторов тяги двигателей и др.). Для решения этих задач служила БЦВМ «Аргон-16» разработки Московского научно-исследовательского института цифровой вычислительной техники (МНИИЦВТ).
Аналоговый контур решал только задачи построения орбитальной и солнечной ориентации и стабилизации ТКС (или ФГБ) при минимальных затратах топлива и электроэнергии (в цифровом контуре лишь одна БЦВМ потребляла около 500 Вт). Логические функции управления агрегатами двигательной установки, программно-временные циклограммы управления приборами и агрегатами реализовывались аппаратными средствами: релейными приборами и программными механизмами. Ряд дополнительных приборов осуществлял необходимые коммутации, связи с командной радиолинией и телеметрией, управление двигательными установками, электропитание и преобразование напряжений.
В системе управления функционально-грузового блока в качестве экспериментального был отработан бесплатформенный режим управления движением на базе одноосных датчиков угловых скоростей и отдельных акселерометров. Каждый контур мог осуществить любой заданный режим управления (при указанных выше ограничениях, конечно). При возникновении сбоя или неисправности в основном контуре система переходила на дублирующий. В случае невозможности (по какой-либо причине) выполнения заданного полетным заданием режима система управления ориентировала корабль солнечными батареями на Солнце, осуществляла его закрутку для сохранения ориентации и выключалась, передав необходимую информацию в ЦУП для анализа ситуации.
Однако дублирование контуров в большинстве режимов работы и резервирование блоков усложняло систему управления как аппаратурно, так и в смысле надежности отработки во всех возможных вариантах функционирования. Ее масса и потребление энергии были превышенными.
Возвращаемый аппарат изначально разрабатывался ЦКБМ как автономное изделие, поскольку в первых вариантах должен был выводиться в составе орбитальной пилотируемой станции «Алмаз», а затем обеспечивать возвращение космонавтов на Землю. Последний этап требовал обеспечить возможность самостоятельного орбитального полета в течение определенного времени. Соответственно, возвращаемый аппарат имел все системы, характерные для «настоящих» космических кораблей. Поскольку запуски предполагались частыми, он проектировался многоразовым - не менее десяти полетов по техническому заданию.
Решение первоначально реализованное на «Союзах» - одеть экипаж в аварийно-спасательные скафандры и за счет сокращения одного космонавта оснастить корабль дополнительным кислородным оборудованием на случай разгерметизации, - для возвращаемого аппарата комплекса «Алмаз» было неприемлемо. Нужно было искать другой выход из сложившегося положения, поскольку считалось, что на борту ОПС «Алмаз» в штатном составе длительное время продуктивно могли работать только три космонавта-оператора. Кроме облачения всего экипажа в скафандры (к слову сказать, сделать это оказалось сравнительно нетрудно, поскольку по внутреннему объему отсек экипажа был больше «союзовского» спускаемого аппарата) решение было найдено тогда, когда дополнительное оборудование для вентиляции и охлаждения скафандров во время двухвиткового автономного полета разместили на днище возвращаемого аппарата в виде специального навесного агрегата, отделяемого при входе в атмосферу. В разгерметизированном аппарате экипаж мог находиться до 105 минут. Запасы необходимых компонентов на время полета в плотных слоях атмосферы до включения системы вентиляции забортным воздухом удалось установить внутри отсека экипажа. Там же разместились дополнительная автоматика и органы ручного управления режимами работы скафандров. Оборудование системы жизнеобеспечения, установленное в навесном отсеке, связывалось с кабиной экипажа через отрывной разъем.
После введения аварийно-спасательных скафандров в проект комплекса «Алмаз» были выявлены неудобства при переходе облаченного экипажа из возвращаемого аппарата через люк-лаз во внутренние отсеки функционально-грузового блока. В результате Машиностроительный завод «Звезда» (ныне - НПП «Звезда» имени академика Г.И. Северина) модифицировал скафандр «Сокол-К», изменив (для увеличения подвижности) его нижнюю часть, что позволило решить эту проблему и обеспечить одевание скафандров прямо в возвращаемом аппарате (внутренний объем отсека экипажа позволял космонавтам делать это самостоятельно). Решение было отработано при проведении комплексных испытаний в условиях имитации невесомости на летающей лаборатории. Космонавты располагались внутри отсека экипажа перед пультами системы отображения информации в креслах, установленных не «веером», как в спускаемом аппарате «Союза», а параллельно, что обеспечивало оптимальные условия воздействия перегрузок на всех членов экипажа. Внутри кабины размещались блоки и агрегаты различных систем возвращаемого аппарата. Большая часть оборудования находилась над головами космонавтов и за креслами.
Интерьер отсека строился с учетом требований по обеспечению необходимого свободного пространства для жизнедеятельности и работы экипажа, по переходу космонавтов в орбитальный блок и обратно, удобству быстрого покидания, по обеспечению рабочего хода амортизационных кресел и необходимой центровки для реализации аэродинамического качества и статической устойчивости возвращаемого аппарата. Внутренняя поверхность отсека покрыта теплоизоляцией. Кресла экипажа являлись модификацией союзовских «Казбеков» разработки Машиностроительного завода «Звезда» . Центральное кресло откидывалось, давая доступ к переходному люку.
Особенностями возвращаемого аппарата были неотделяемый лобовой теплозащитный экран (обеспечивал многократное применение конструкции), высокое аэродинамическое качество (позволяло уменьшить термодинамические нагрузки на конструкцию аппарата и экипаж и выполнить управляемый спуск в заданную точку посадки с максимально возможного числа витков на орбите) и автономность, которая давала возможность функционально-грузовому блоку корабля продолжать работу в составе комплекса «Алмаз» после отделения возвращаемого аппарата. Возвращаемый аппарат состоял из трех основных блоков - кабины экипажа, твердотопливной тормозной двигательной установки для схода с орбиты и твердотопливной аварийной двигательной установки для спасения на старте и при выведении.
Основная теплозащита возвращаемого аппарата состояла из лобового полусферического сегмента (донный щит), сегмента в виде усеченного конуса (боковая теплозащита) и носового отсека. Каплевидный нарост тефлона ниже центра донного сегмента обеспечивал защиту во время пика нагрева, возникающего при входе в атмосферу в момент сгорания металлической окантовки переходного люка и крепежных силовых элементов, выступающих над теплозащитой. Заднее днище - свободнонесущее, оно могло выполнять роль дополнительного амортизатора при жесткой посадке на землю.
Подход к проектированию теплозащиты возвращаемого аппарата значительно отличался от имевшегося для кораблей «Восток», «Союз», Mercury, Gemini и Apollo, где применялась абляция однократного использования. Учитывая планировавшееся многократное использование и тот момент, что от качества изготовления и нанесения теплозащитного покрытия во многом зависит безопасность и жизни космонавтов, к нему предъявлялись очень высокие требования. При исследованиях и испытаниях выяснилось, что при входе в плотные слои атмосферы возвращаемый аппарат «греется» неравномерно: отдельные его участки, даже в донной части, испытывают тепловые и динамические нагрузки многократно ниже пиковых. Это позволило сделать рациональный выбор системы теплозащиты.
Отсек экипажа оснащался тремя люками - верхним, боковым и нижним. «Изюминкой» возвращаемого аппарата был нижний переходной люк диаметром 550 мм в лобовом щите, связанный с функциональногрузовым блоком сильфонным тоннелем. Люк имел механизм запирания, не требующий от экипажа значительных усилий как для открытия, так и для герметизации. Решение вырезать его в самом теплонапряженном месте вызывало очень горячие споры, но генеральный конструктор В.Н. Челомей оставался верен этой идее и оказался прав - по результатам наземных и летных испытаний ни одного случая прогара не было зарегистрировано.
Точка расположения люка выбиралась после многочисленных расчетов, а также испытаний моделей различной размерности. Специалисты искали оптимальное положение, обеспечивающее удобство работы и безопасность экипажа.
Оказалось, что люк надо располагать вблизи точки торможения потока, где вектор скорости перпендикулярен поверхности лобового щита. В этом месте воздух тормозился и плавно и равномерно стекал по его радиусу, обтекая щель стыка люка с днищем. Коническая крышка люка входила в конический проем, щель стыка закрывало тонкое металлическое кольцо, которое подобно поршневому кольцу в автомобильном двигателе, расширяясь от нагрева, перекрывало продольное - самое опасное - течение потока. Многочисленные стендовые испытания показали, что кольцо, люки и его обрез после воздействия высокоскоростного разогретого потока воздуха остаются нетронутыми. ..
Второй - выходной - люк с диаметром в свету 550 мм, расположенный в центре верхнего днища отсека экипажа, предназначался для покидания аппарата после приводнения в том случае, если невозможно выйти через посадочный люк. Открывался выходной люк рукояткой изнутри, но имелась рукоятка и снаружи. Кроме того, на крышке был ручной привод для повторного прикрытия люка, с обеспечением влагонепроницаемости.
Третий - посадочный - люк располагался на боковой (конической) поверхности отсека экипажа.
Ресурс возвращаемого аппарата был ограничен, в частности, сроком хранения топлива для реактивной системы управления. Например, азотный тетраоксид, имеющий практически неограниченный срок годности, хранится в достаточно узком температурном диапазоне (температура замерзания -2°С), и вместо него была использована азотная кислота, отличающаяся большой коррозионной активностью, но не замерзающая при гораздо более низких температурах, вплоть до -40°С. Уже в ходе первых полетов выявились проблемы с топливом - продукты реакции окислителя с материалами трубопроводов забивали мелкие сечения, что вело к нестабильности характеристик двигателей. С этой проблемой боролись модификацией окислителя.
Осмотр ВА после первого пуска показал, что теплозащитное покрытие находилось в удовлетворительном состоянии; имело место незначительное разрушение теплозащиты в окрестности узлов крепления и окантовки люка-лаза. Этот осмотр дал неожиданный интересный результат, о котором следует рассказать. На боковой поверхности отсека экипажа была обнаружена небольшая бумажная наклейка, оставшаяся, по-видимому, после обслуживании ВА перед стартом.
Трудно поверить, но бумажка не сгорела при спуске в атмосфере и осталась целой и невредимой, пройдя участки, когда температура газа за головной ударной волной превышала 6000°С и в критической точке на лобовой поверхности ВА составляла около 2000°С! Естественно, что у некоторых это вызывало ироническое отношение к расчетным величинам тепловых потоков и теплозащиты: «Какие там тепловые потоки насчитали аэродинамики и зачем такая теплозащита, если даже бумажка не горит!»
Подробный расчетно-теоретический анализ этого феномена не проводился. Однако на основании некоторых известных данных его можно попытаться объяснить. Анализ места расположения показал, что бумажная наклейка находилась на подветренной поверхности отсека экипажа в области, где имел место отрыв потока с образованием застойной зоны. Экспериментальные исследования давали тепловые потоки в этих зонах примерно в 10 раз ниже, чем на лобовой поверхности ВА (соответственно и значительно меньшую температуру поверхности). Кроме того, небольшие градиенты давления и скоростей в застойных зонах не смогли сорвать бумажку.
Известно также, что для горения необходим доступ кислорода, которого в условиях спуска возвращаемого аппарата в области расположения бумажной наклейки могло быть недостаточно для возникновения химической реакции горения. Возможно, один из этих факторов или их сочетание и спасло бумажную наклейку. После восстановления внешнего слоя теплозащитного покрытия был проведен следующий пуск возвращаемого аппарата, который также прошел успешно и показал надежность его повторного использования.
Под пуск первого изделия «Алмаз» на стендовом изделии 11Ф71 №0100 проводилась отработка вибропрочности в виброзале ЦКБМ. Стендовое изделие ОПС №0100 (представляло собой гермоотсек с установленными блоками и агрегатами, с технологическими панелями солнечных батарей на раме двигательной установки) вывешивалось на тросах и возбуждалось электродинамическим стендом VS-3207S с пиковым усилием 24 тс в диапазоне частот от 5 Гц до 2000 Гц. Колебания регистрировались с помощью датчиков.
Предварительно проводились частотные тесты с целью выявления резонансов агрегатов, блоков, элементов конструкции и уточнения режимов испытаний. Особое внимание уделялось колебаниям фотоаппарата «Агат-1», который крепился на конусе в гермоотсеке и обладал большим весом и большим моментом инерции. Начальник отдела В.Н. Спирин решил лично понаблюдать за поведением этого агрегата во время частотных испытаний, для чего (вопреки требованиям техники безопасности) залез в гермоотсек и убедился в раскачке фотоаппарата.
Так как частота колебаний «Агата-1» находилась в зоне частот продольных колебаний носителя, было принято решение раскрепить агрегат на корпус гермоотсека. Сложность заключалась в том, что по мере выведения гермоотсек деформировался в продольном направлении из-за перепада давления, и раскрепление могло бы перегрузить фотоаппарат. Конструкторы придумали оригинальное приспособление для раскрепления, которое не нагружало агрегат за счет продольной деформации. Вибропрочность гермоотсека, узлов крепления агрегатов и блоков была обеспечена.
Для преодоления неблагоприятных факторов полета в космосе специалисты предложили конкретный набор средств, включающий медицинское оборудование, комплекс для физических упражнений, укладки с необходимыми лекарствами и фармакологическими препаратами, систему пневматических манжет и др. В начале для физических упражнений на борту станции рекомендовался комплексный спортивный тренажер (КСТ), который объединял в себе велоэргометр и устройство для имитации гребли, плавания и выполнения различных упражнений с помощью резиновых амортизаторов. Его планировалось разместить в бытовом отсеке, но на этапе рабочего проектирования он был заменен на комплексный тренажер для физических упражнений (КТФ), основными средствами которого были беговая дорожка с амортизаторами. Космонавт с помощью специального костюма притягивался в невесомости к дорожке и мог свободно бегать.
КТФ разместили в более высоком предшлюзовом отсеке. Благодаря этому уникальному средству решались следующие важные для состояния здоровья задачи: во-первых, сохранялся стереотип ходьбы и бега, во-вторых, благодаря ударным нагрузкам тренировались сосуды ног и вся сердечно-сосудистая система и значительно сокращалось вымывание кальция из костей ног, о чем говорили рентгеновские снимки. Ну и, конечно, тренировались мышцы всего тела. Этот тренажер был использован на станциях «Салют-3» и «Салют-5» и получил высокую оценку у космонавтов.
Для комплекса «Алмаз» был разработан вакуумный комплект «Чибис» - специальный нагрузочный костюм в виде своеобразных герметичных штанов на каркасе, создающий разрежение в нижней части тела, уменьшающий приток крови к голове и улучшающий кровоснабжение ног. Благодаря тренировкам на КТФ и «Чибисе» космонавты П.Р. Попович, Ю.П. Артюхин, Б.В. Волынов, В.М. Жолобов, В.В. Горбатко и Ю.Н. Глазков, вернувшиеся из полетов на станциях «Салют-3» и «Салют-5», были в неплохой физической форме и могли самостоятельно ходить. Надо сказать, что подобные устройства стали потом использовать на других «Салютах», «Мире» и МКС.
Необходимо отметить еще один случай нагружения комплекса «Алмаз»: речь идет о занятиях экипажа физкультурой на тренажере. «Земля» запретила космонавтам «Салюта-1» (ЦКБЭМ) заниматься физкультурой, так как при определенных режимах ходьбы и бега начиналась раскачка солнечных батарей и связки корпусов станции с кораблем «Союз», нагружая места крепления батарей и стыковочный узел до критических уровней. Без физических тренировок космонавты проработали на орбите 24 дня, что могло серьезно повлиять на здоровье.
Расчеты динамических нагрузок на места крепления солнечных батарей и стыковочный узел, а также амплитуд колебаний батарей при тренировках экипажа на комплексном тренажере физкультуры (КТФ), проведенные в ЦКБМ, определили допустимые темпы ходьбы и бега. Экипаж «Салюта-3» П.Р. Попович и Ю.П. Артюхин были первыми испытателями КТФ на орбите.
Проверка режимов работы экипажа на КТФ проходила в евпаторийском ЦУПе. Во время пролета «Салюта-3» над измерительным пунктом была организована интерактивная связь. Телеметрическая информация по угловым колебаниям станции принималась на ленту в корпусе ЦУПа на первом этаже, а связь с экипажем осуществлялась из кабинета заместителя главного конструктора М.И. Лифшица на втором этаже. Начальник бригады В.И. Никитенко оперативно оценивал допустимый уровень колебаний, и по организованной цепочке передавал команды на изменение темпа бега. Врачи приняли откорректированные режимы тренировок для всех последующих экспедиций.
Решение Комиссии Совмина по военно-промышленным вопросам от 11 июня 1969 года «О создании систем космической обороны» задавало разработку систем «Щит-1» и «Щит-2» и возлагало на КБ «Точмаш» функции головного исполнителя по созданию системы активной обороны орбитальных пилотируемых станций «Алмаз» (программа «Щит»). Генеральный конструктор В.Н. Челомей демонстрирует систему «ГЦит-1» министру авиационной промышленности В.А. Казакову. Слева - сотрудники ЦКБМЛ.К Берсенев и А.С. Юшкин. Реутов, 1976 год К тому времени это предприятие имело большой опыт создания авиационных видов вооружения.
На первом этапе для станции «Алмаз» было решено использовать доработанную автоматическую авиационную пушку НР-23 конструкции А.Э. Нудельмана и A.A. Рихтера калибра 23 мм, с прицельной дальностью 3 км, темпом стрельбы 800-950 выстрелов в минуту и начальной скоростью снаряда 680 м/с. Оружие имело массу 39 кг и непрерывное ленточное питание: патронная лента состояла из стальных звеньев с патронами, имеющими массу 0,320 кг (из них снаряд - 0,175 кг). Работа автоматики пушки основывалась на принципе использования энергии отдачи, управление стрельбой производилось с помощью электроспуска. Пушки серийно производились с 1948 по 1956 год, ими вооружались самолеты истребительной, штурмовой, бомбардировочной авиации для стрельбы по воздушным и наземным целям.
На базе этого оружия была создана удачная конструкция для вооружения комплекса «Алмаз», обладавшая хорошими эксплуатационными характеристиками. Система получила обозначение 11В92(ПУ) НР-23 и условное название «Щит-1». Применение такого вооружения в условиях космоса потребовало решения многих инженерных задач: надо было учесть динамическое воздействие отдачи при выстреле, обеспечить выход пороховых газов, устойчивое автоматическое наведение на цель, стабилизацию станции с открытыми панелями солнечных батарей. Расчеты и наземные испытания подтвердили возможность применения пушки на станции в условиях орбитального полета.
Специалисты ЦКБМ и КБ «Точмаш» определили место установки: 11В92(ПУ) НР-23 смонтировали на наружной поверхности станции, в нижней части относительно Земли на т.н. «большом диаметре». Пушка крепилась к ОПС жестко, а наведение на цель осуществлялось путем разворота всей станции в направление стрельбы. В КБ «Точмаш» по техническому заданию ЦКБМ разработали и изготовили специальную станину с устройством кассетной подачи боезапаса снарядов в зарядный механизм. Конструкция системы 11В92(ПУ) НР-23 строилась на принципах управления по командам бортовой системы управления станции. Монтаж и отработка механизмов системы 11В92(ПУ) НР-23, были выполнены на технической позиции в МИКе при подготовке станции «Алмаз» №0101-2 на полигоне Байконур. Эта работа была проведена узким кругом специалистов в ночную смену с соблюдением требуемого режима.
Во время монтажа системы 11В92(ПУ) НР-23 нижняя часть станции «Алмаз», установленной на технологическом оборудовании, была закрыта специальным матерчатым пологом.
Экипаж станции «Алмаз» №0101-2 («Салют-3») в составе космонавтов П.Р. Поповича и Ю.П. Артюхина полностью выполнили программу, в том числе и по отработке средств защиты. Они неоднократно проводились эксперименты по обнаружению предполагаемой цели и наведению на нее станции для последующего «выстрела». В качестве целей использовались звезды, которые выбирались в ЦУПе и передавались экипажу станции. Самого выстрела космонавты не проводили из-за неясности воздействия отдачи на динамику станции.
Посещение «Салюта-3» следующим экипажем в составе космонавтов Г.В. Сарафанова и Л.С. Демина не состоялось из-за сбоев в работе систем транспортного корабля при осуществлении стыковки. Станция продолжала работать в автоматическом режиме. 24 января 1975 года перед подачей команды на тормозной импульс были произведены выстрелы из пушки, ставшие первым «салютом в космосе». Отдачу компенсировали двигатели жесткой стабилизации.
Эксперимент прошел успешно, никаких отрицательных моментов, связанных с нарушением ориентации и стабилизации станции, зафиксировано не было, что подтвердило возможность использования активного вооружения для защиты ОПС от противника. Однако более тщательный «разбор полетов» выявил и недостатки системы обороны ОПС. Для наведения на цель приходилось разворачивать в направлении стрельбы всю станцию, а на это уходило много времени, да и дистанция обнаружения цели с помощью перископа «Сокол-1» составляла единицы километров.
По словам Ю.А. Андросова, «одно дело прицеливаться на неподвижную звезду и совсем другое - на движущийся перехватчик. В перископе не было компенсатора вращения изображения по азимуту, поэтому космонавт вручную не мог отслеживать цель с большой угловой скоростью. Недостаточной была и кратность увеличения. Эти замечания предполагалось устранить при разработке специального перископического визирно-прицельного устройства «Сокол-2».
Работы по новому перископу велись на протяжении нескольких лет. Прошли все этапы проектирования, оригинально решилась задача компенсации вращения изображения для поиска цели. Разработчики преодолели ряд других научных и технических проблем. Определенный вклад в разработку внесли военные представители ВМС, которых привлекали для контроля за тематикой ГУКОС, специалисты по перископам, а также ЦУПа, готовившие экипажи для боевой работы на орбите». Но в комплектации следующей станции («Салют-5») средств защиты не было: то, что было отработано ранее, решили не ставить для экономии массы, а новые системы (в частности, радиолокационный дальномер «Лазурит») так и остался на бумаге.
19 января 1976 года вышло Постановление ЦК КПСС и Совета министров СССР «О проведении дальнейших работ по системе «Алмаз». Было принято предложение Минобороны СССР, Минобщемаша и Миноборонпрома о продолжении работ по системе «Алмаз» в направлении создания автоматической длительно действующей периодически посещаемой экипажем орбитальной станции для комплексной разведки малоразмерных и частично замаскированных объектов. Планировалось выполнить шесть полномасштабных полетов корабля ТКС (два беспилотных и четыре пилотируемых), а также девять беспилотных запусков возвращаемых аппаратов, начиная с I квартала 1976 года.
Беспилотные летно-конструкторские испытания ТКС должны были начаться в конце того же года; первые пилотируемые полеты кораблей намечались на конец 1978 года с тем, чтобы обеспечить принятие в эксплуатацию орбитальной составляющей ракетно-космического комплекса «Алмаз» в конце 1980 года.
Пилотируемые ТКС должны были стыковаться с ОПС-4. Машиностроительный завод имени М.В. Хруничева запустил в производство шесть корпусов штатного функционально-грузового блока (один из них - для электрического аналога) и примерно десять стендовых изделий для наземной экспериментальной отработки. Последняя завершилась к концу 1976 года.
17 июля 1977 года ракета-носитель УР-500К без замечаний вывела на орбиту первый транспортный корабль снабжения (ФГБ «изделие 16101» и ВА «изделие 009А/2») под названием «Космос-929». Пуск проводился еще в период испытаний ЛВИ. Среди основных задач значились проверка работоспособности систем, ресурсные испытания, проведение технических экспериментов (проверка режима «закрутки» на Солнце и др.), отработка возвращаемого аппарата и его спуска на Землю, отработка функционально-грузового блока в автономном полете, спуска в акваторию океана. Предполагаемая продолжительность работы корабля на орбите составляла 90 суток, из них 30 - вместе с возвращаемым аппаратом. Топливные баки двигательной установки залили «под горлышко»; для проверки динамических характеристик ТКС часть полезного груза массой 700 кг заменили балластом, который сделали в виде гантели, два «блина» которой стояли в местах размещения капсул специнформации.
Через 30 суток после запуска, 17 августа, от корабля отделился возвращаемый аппарат, который сошел с орбиты и выполнил управляемый спуск и мягкую посадку. Но испытания функционально-грузового блока продолжались: то понижая, то резко повышая высоту полета, он так менял параметры орбиты ...
19 августа «укороченный ТКС» поднялся до 315-329 км и проработал на этой орбите еще четыре месяца, а 20 декабря 1977 года сделал еще один крупный маневр - до высоты 444x450 км. 3 февраля 1978 года по команде с Земли он вошел в плотные слои атмосферы и прекратил свое существование в заданном районе Тихого океана. За шесть с лишним месяцев полета суммарное приращение скорости при работе двигательной установки ТКС составило более 300 м/с.
Зарубежные баллистики предположили, что «русские испытывают прототип межорбитального буксира». Общая продолжительность существования функционально-грузового блока на орбите составила 201 сутки, подтвердив возможность длительного активного полета транспортного корабля снабжения.
В проект ТКС было вложено много сил и средств (согласно тактико-техническому заданию программа разработки стоила 424 млн рублей - колоссальные деньги!). Была изготовлена серия - после успешного полета «Космоса-929» на ЗИХе в разной степени готовности находились еще четыре корабля с возвращаемыми аппаратами, готовые к летным испытаниям. Вся необходимая инфраструктура на Байконуре имелась, Центр управления также был готов. И хотя ОПС-4, с которой должен был стыковаться следующий ТКС, так и не была запущена, Филиал №1 продолжал работы.
Для проверки возможностей стыковки разработчики вначале предложили использовать в качестве «мишени» отработавшую третью ступень ракеты-носителя, которая выводила ТКС на орбиту, и сымитировать сближение без непосредственной работы стыковочного агрегата. Затем в проектном отделе Филиала №1 развернулась работа над проектом радиотехнического макета для отработки стыковки, имитирующего орбитальную станцию и оснащенного необходимым оборудованием (но, опять-таки, кроме радиотехнической стыковки механическая стыковка ТКС с ним не предусматривалась). Макет оказался довольно сложным, поэтому дальше проектных проработок дело не пошло, да и те зашли в тупик.
В это время на орбите находился «Салют-6»- ДОС-5 третьего поколения, снабженная двумя стыковочными узлами и запущенная 29 сентября 1977 года. В высокой степени готовности в заделе был и ее дублер, который должен был стать «Салютом-7». И тут начальник проектной бригады Филиала №1 ЦКБМ В.А. Выродов почти в шутку высказал мысль: «А что, если ТКС состыковать с летающим «Салютом-6»?»
Мысль, поначалу казавшаяся крамольной (объекты разрабатывались в разных организациях (ТКС - в Филиале №1 ЦКБМ, а ДОС - в ЦКБЭМ, хотя и с участием Филиала №1) и изначально не предназначались для взаимодействия, а тем более для стыковки и совместного полета), тем не менее «засела в умах»: станция и корабль оснащались совместимыми блоками радиотехнической системы поиска и сближения «Игла», отличались лишь стыковочные узлы.
Последние создавались разными коллективами, и каждый со своими инженерными подходами (хотя оба агрегата выполнялись по схеме «штырь-конус»): на ДОС стояли пассивные электромеханические узлы разработки ЦКБЭМ для стыковки активных (кооперируемых) кораблей «Прогресс» или «Союз» массой 7 т каждый, а на ТКС - активный пневмомеханический агрегат для стыковки 20-тонных объектов. Проблем было две: техническая (как обеспечить соединение разнородных аппаратов, желательно с образованием герметичного перехода) и административно-организационная (как ввести ТКС в программу ДОС).
Геометрически при установке в стыковочный конус агрегата станции специальной конической вставки (с защелками, фиксирующими головку стыковочной штанги) можно было обеспечить механическую совместимость для проведения операций сцепки и силового стягивания ДОС и ТКС до совмещения стыковочных фланцев, но без обеспечения внутреннего перехода.
Решение было временным, но позволяло начать отработку стыковки непосредственно с находящимся на орбите «Салютом-6». Доработав узел еще находящегося на земле «Салюта-7», можно было обеспечить и герметичный внутренний переход космонавтов из станции в пристыкованный корабль. Однако для этого необходимо было ввести ТКС в программу полета ДОС и согласовать все технические аспекты с головной организацией ЦКБЭМ (к тому времени получившей название НПО «Энергия»).
Переговоры на уровне проектантов, прочнистов и разработчиков стыковочных агрегатов результатов не дали: специалистов в Подлипках пугала кинематически-силовая несовместимость при стыковке объектов и невозможность обеспечить стабилизацию связки ДОС+ТКС в совместном полете (автоколебания грозили разрушить стыковочный агрегат; разработчик последнего B.C. Сыромятников оказывал упорное противодействие). Понимая всю техническую сложность этого предложения, инженеры Филиала №1 ЦКБМ пытались доказать его реализуемость с цифрами. Но их доводы никем не воспринимались ввиду отсутствия административно-организационного решения.
Для проработки предложения пришлось привлекать руководство (со стороны Филиала №1 - главного ведущего конструктора темы ДОС В.В. Палло, а со стороны ЗИХа - директора завода А.И. Киселева), доказывая, что в их руках находится судьба четырех омертвленных дорогостоящих транспортных кораблей снабжения, которые после закрытия пилотируемого этапа программы «Алмаз» не имели будущего. Переговоры с главным конструктором НПО «Энергия» по программе ДОС Ю.П. Семеновым результатов не дали. В беседе с В.В. Палло Юрий Павлович дал понять, что воспринимает Филиал №1 как «вотчину» ЦКБМ и во всех встречных шагах видит «происки конкурентов». ..
А разговор директора ЗИХа А.И. Киселева, как он пишет в своих воспоминаниях, был тяжелым и тоже безрезультатным. Однако и А.И. Киселев, и В.В. Палло были вхожи к министру общего машиностроения С.А. Афанасьеву, в результате чего тот ознакомился с предложениями по доработкам стыковочных агрегатов для соединения ТКС с ДОС. После доклада о том, что на следующую станцию («Салют-7») можно будет привезти тяжелый груз, организовать внутренний герметичный переход, управлять связкой и корректировать орбиту, Сергей Александрович решительно поддержал предложения, которые начали реализовываться уже в виде распоряжений, поручений и графиков работ.
Со стороны министра была получена реальная поддержка, помощь и постоянный личный контроль. Вскоре после проработки всех вопросов совместно со специалистами КБ «Электроприбор» - разработчиками системы управления ТКС - все технические проблемы были решены и возражения специалистов НПО «Энергия» сняты. Инженеры-конструкторы Филиала №1 ЦКБМ буквально проявили инженерное искусство, найдя единственно возможное решение, которое позволило не только состыковать корабль и станцию, обеспечив силовую связь объектов, но и предоставить экипажу возможность герметичного перехода между объектами. Как вспоминают ветераны КБ «Салют», «это было счастливое решение, которое спасло программу создания ТКС, и в то же время оно было талантливым - ведь все простое, но выстраданное всегда является талантливым».
На первом этапе для обеспечения механического контакта в приемный конус стыковочного механизма «Салюта-6» на его замки-защелки экипаж станции вставлял приемный конус, совместимый со штангой стыковочного механизма транспортного корабля снабжения. На втором этапе для обеспечения полномасштабной стыковки объектов использовались две специально спроектированные силовые проставки - активная и пассивная. На активной устанавливались активные силовые замки и двухбарьерное резиновое уплотнение, на пассивной - ответные части замков. Активная устанавливалась на стыковочном агрегате ТКС, а пассивная размещалась на корпусе ДОС вокруг штатного стыковочного агрегата, при этом исходный стыковочный механизм разработки НПО «Энергия» не дорабатывался, полностью сохраняя возможность принятия кораблей «Союз» и «Прогресс». Обе проставки устанавливались при сборке на ЗИХе.
Система управления ТКС должна была обеспечить более плавную («мягкую») стыковку со значительно уменьшенной скоростью сближения и углами контакта стыковочной штанги корабля, снижая нагрузки на стыковочный агрегат станции. Для управления полетом связки в систему стабилизации ТКС были введены алгоритмы ограничения колебаний связки ТКС+ДОС, основным критерием управления при этом было недопущение раскрытия стыка стянутых фланцев.
В формировании решения участвовали конструкторы Н.Н. Юшкевич, К.В. Лабутин, В.Б. Огарев и B.C. Ши- шов, а также проектанты Г.Д. Дермичев, В.А. Выродов, Э.Т. Радченко, Е.Г. Пашков, А.Н. Егоров. В конце 1980 года второй транспортный корабль снабжения (ФГБ «изделие 16301» и ВА «изделие 103/3») практически в полной комплектации (кроме средств жизнеобеспечения), соответствующей штатному ТКС, был вывезен на Байконур для подготовки к запуску, которая велась на технической позиции в лабораторном корпусе сооружения 92-2 той же командой, что готовила предыдущее изделие. Техническим руководителем также был назначен А.К. Недайвода. Испытания системы «Игла-1» шли в безэховой камере на стенде-кардане в Монтажно-испытательном корпусе космических аппаратов НПО «Энергия» (площадка 2Б). Здесь же в вакуум-камере проверялись на герметичность корпус и системы ТКС.
Старт состоялся 25 апреля 1981 года. Управление кораблем, получившим название «Космос-1267», велось из евпаторийского ЦУПа. Руководителем полета был назначен Ю.П. Колчин, а его заместителем - Ю.В. Будник. А Целями полета было продолжение летно-конструкторских испытаний ТКС и отработка стыковки и управления орбитальной станцией.
24 мая, через 30 суток автономного полета, от корабля отделился возвращаемый аппарат, который совершил благополучный спуск на Землю. Функционально-грузовой блок продолжил работу, и через 25 суток, после серии маневров, 19 июня произвел захват, сближение и стыковку со станцией «Салют-6», которая на тот момент летала в автоматическом режиме. Космические аппараты были стянуты до контакта по стыковочным плоскостям без образования герметичного внутреннего перехода.
Во время совместного полета станции «Салют-6» и транспортного корабля «Космос-1267» вышло Постановление ЦК КПСС и Совета министров СССР от 19 декабря 1981 года о прекращении работ по программе ОПС «Алмаз» и продолжении испытаний ТКС в рамках программы ДОС «Салют». За полгода до этого, менее чем через две недели после описываемых выше событий, 30 июня 1981 года приказом министра общего машиностроения Филиал №1 ЦКБМ был введен в состав НПО «Энергия» и переименован в Конструкторское бюро (КБ) «Салют», руководителем которого стал Д.А. Полухин.
Совместный полет ТКС с «Салютом-6» продолжался 375 суток, корабль обеспечивал управление комплексом и поддерживал орбиту связки работой своих двигателей. 29 июля 1982 года, после выдачи средствами ТКС тормозного импульса, связка была затоплена в акватории Мирового океана.
Следующим этапом программы в соответствии с тактико-техническим заданием стало подтверждение возможности выполнения ряда требований, стоящих перед транспортным кораблем снабжения, - доставки груза в соответствии с заявленными характеристиками ТКС, проведения полномасштабной стыковки со станцией с обеспечением прочной силовой связи между объектами, механического, электрического и пневмо-гидравлического соединения по всем необходимым магистралям, герметичного перехода для доступа экипажа на орбите в корабль для разгрузки и перемещения грузов на станцию, управления связкой в совместном полете, корректировки параметров орбиты. Однако доставка экипажей на ДОС по-прежнему обеспечивалась «Союзами».
Третий транспортный корабль снабжения (ФГБ «изделие 16401» и ВА «изделие 0103/1»; вместо кресел - грузовые контейнеры) отправили на Байконур в сентябре 1982 года. Полным ходом шла кропотливая работа по согласованию предстоящего полета - завозились в большом объеме грузы, определялись схемы их размещения и крепления. За счет снятия системы аварийного спасения доставляемую массу удалось поднять до 2700 кг (из них - 500 кг в возвращаемом аппарате), не считая 3822 кг топлива. Подготовка к запуску велась на тех же рабочих местах и площадках, на которых готовились два предшествующих ТКС.
2 марта 1983 года корабль был успешно запущен под названием «Космос-1443» и 10 марта состыковался с «Салютом-7». Процесс первой фазы стыковки - до стягивания стыковочных фланцев - выполнялся так же, как и на «Салюте-6». После стягивания фланцев в работу включались активные силовые замки (на активной силовой проставке), которые дотягивали стыковочные фланцы, обжимая резиновое уплотнение и обеспечивая герметичность места стыка объектов. Доработанные стыковочные механизмы сработали отлично, образовав герметичный переход между обоими космическими аппаратами.
После стыковки система управления ТКС взяла управление комплексом «Салют-7» - «Космос-1443» на себя. Двигательная установка корабля корректировала орбиту станции (выполнено около ста динамических операций), а его усовершенствованная система управления обеспечивала режим точной ориентации относительно Земли и могла длительно поддерживать стабилизированный полет орбитального комплекса.
28 июня 1983 года к «Салюту-7» с «Космосом-1443» состыковался пилотируемый корабль «Союз Т-9» с экипажем в составе В.А. Ляхова и А.П. Александрова, образовав связку массой около 47 т. Через два дня космонавты открыли люки в ТКС для разгрузки. Часть грузов размещалась в возвращаемом аппарате, часть - в специальных боковых контейнерах, а также в коридоре и свободных местах функционально-грузового блока, который был полностью заполнен.
Космонавты разгрузили корабль, переместив грузы в орбитальную станцию. Затем в контейнеры возвращаемого аппарата уложили результаты исследований, приборы, элементы конструкции, проработавшие в космосе длительное время. Этот груз представлял для конструкторов и разработчиков огромный интерес: до этого такой возможности еще не было - «Союз» мог вернуть на Землю максимум 50 кг груза.
В.А. Ляхов и А.П. Александров находились на орбитальном комплексе 149 суток. Как всегда, при выполнении сложных широкомасштабных работ появлялись непредвиденные обстоятельства и события, а иногда и ляпсусы, которые зачастую могли усложнить работу. Выручала всегда четкая и слаженная работа космонавтов и помощь с Земли.
Совместный полет транспортного корабля снабжения и долговременной орбитальной станции продолжался 159 суток, до 14 августа 1983 года. Потом «Космос-1443» отстыковался. 23 августа от него отделился и вернулся на Землю возвращаемый аппарат с материалами экспериментов (350 кг). Функционально-грузовой блок работал на орбите еще 26 суток и был затоплен в Тихом океане 19 сентября.
Из четвертого транспортного корабля снабжения готовили военно-прикладной модуль для станции «Салют-7». Работа велась, по предложениям Министерства обороны СССР, в ЦПК имени Ю.А. Гагарина и КБ «Салют» в соответствии с приказом министра общего машиностроения за №308 от 26 августа 1982 года: ТКС предполагалось оснастить оптико-электронным комплексом «Пион-К», созданным на базе лазерно-электронного телескопа в казанском ЦКБ «Фотон» под руководством главного конструктора Г.Р. Пекки (ныне - «Швабе - Технологическая лаборатория») и предназначенным для наблюдения за различными наземными и морскими объектами.
... единственный раз ТКС соответствовал и по комплектации, и по выполняемым задачам тактико-техническому заданию на тяжелый транспортный корабль снабжения для ракетно-космического комплекса «Алмаз». Однако в таком качестве он в дальнейшем уже не был востребован...
«Пион-К» и другую научную аппаратуру планировалось установить в возвращаемом аппарате, с которого снимались двигательные установки, парашютная система, оборудование разделения и все ненужное для выполнения целевой задачи. Доработанное изделие имело индекс 74П. В этот раз корабль готовили раздельно: функционально-грузовой блок №16501 изготавливал ЗИХ, а модуль 74П (на базе возвращаемого аппарата №103/8) - опытное производство КБ «Салют».
В ноябре 1984 года завершились комплексные электрические проверки ФГБ, который 13 февраля 1985 года был доставлен на космодром. Срок отправки модуля 74П был сорван из-за неготовности аппаратуры «Пион-К», из-за чего поставка состоялась только 6 июля 1985 года. К этому времени полет чуть было не отменили и... спасли.
11 февраля 1985 года - за два дня до прибытия ФГБ на космодром - из-за ошибки ЦУП потерял связь со станцией «Салют-7»: операторы не смогли вовремя вмешаться в работу автоматики станции, нарушилась подзарядка буферных батарей, бортовые системы обес- точились и отключились. Для спасения станции и всей программы пришлось срочно готовить специальную экспедицию. С этой задачей успешно справились В.А. Джанибеков и В.П. Савиных, которые 6 июня 1985 года стартовали на корабле «Союз Т-1» и через два дня состыковались с безжизненным «Салютом-7», реанимировали станцию и восстановили работу ее систем.
... на Землю на «Союзе Т-13» вернулись В.А. Джанибеков и Г.М. Гречко, а В.В. Васютин, В.П. Савиных и A.A. Волков остались ждать прихода ТКС, как подготовленные к работе с комплексом спецаппаратуры. 27 сентября 1985 года корабль вышел на орбиту под названием «Космос-1686» и 2 октября причалил к переходному отсеку станции «Салют-7». На его борту размещались расходные материалы и спецо- борудование более 80 наименований общей массой 4322 кг. Среди грузов была и раздвижная ферма «Маяк». В баках находилось около 1550 кг топлива для поддержания орбиты «Салют-7», ориентации и стабилизации. Все эти функции управления корабль взял на себя после стыковки со станцией, одновременно дав существенную прибавку и системе электропитания орбитального комплекса- 1,1 кВт электроэнергии. Но самым главным было научное оборудование массой 1255 кг, предназначенное для проведения более 200 прикладных экспериментов.
На комплексе «Пион-К» предполагалось выполнить программу наблюдения «Октант», объектами которой должны были стать специальные цели, отделяемые из пусковых устройств, закрепленных снаружи модуля 74П, а также различные объекты на Земле (эксперимент «Поверхность»), на поверхности океана («Зебра») и в атмосфере («Оболочка»). Через три дня после стыковки экипаж станции открыл люки в ТКС и начал разгружать корабль и тестировать научную аппаратуру. Однако из-за болезни командира экспедиции В.В. Васютина поработать с комплексом удалось немного: 21 ноября экипаж досрочно вернулся на Землю, не завершив программу экспериментов и не проведя работы в открытом космосе с раздвижной фермой «Маяк». В связи с форс-мажорными обстоятельствами, учитывая хорошее состояние бортовых систем военноприкладного модуля, руководство решило не отстыковывать ТКС от станции 10 января 1986 года, как это намечалось по планам, а дождаться прибытия следующей экспедиции.
6 мая 1986 года к станции пристыковался «Союз Т-15», на котором космонавты Л.Д. Кизим и В.А. Соловьев совершили межорбитальный перелет с базового блока комплекса «Мир» (запущен 20 февраля 1986 года) на «Салют-7». Они-то и выполнили до конца некоторые из запланированных на модуле 74П экспериментов. 28 и 31 мая космонавты провели работы в открытом космосе с фермой «Маяк» и, завершив эксперименты, законсервировали «Салют-7» и выполнили обратный перелет на «Мир». После отлета экипажа первоначально планировалось прекратить полет комплекса «Салют-7»- «Космос-1686», но вскоре было решено перевести его на более высокую орбиту хранения со сроком существования 8-10 лет для оценки состояния работы бортовых систем при таких длительностях.
С помощью двигательной установки транспортного корабля снабжения к 22 августа 1986 года высоту орбиты подняли до 450-495 км и перевели в режим гравитационной ориентации (двигатели ТКС выполняли регулярную подкрутку). По расчетам запасы топлива позволяли продлевать активную жизнь станции до тех пор, пока к ней не сможет прибыть очередная пилотируемая экспедиция для проведения ревизии состояния бортовых систем.
Рассматривались даже экзотические варианты возвращения элементов корабля и станции в грузовом отсеке многоразового орбитального корабля «Буран», который готовился тогда к первому своему полету. Но реализовать эти планы не удалось: в декабре 1989 года из-за отказа системы электропитания корабля его активная работа прекратилась. В следующем году из-за пика солнечной активности плотность верхней атмосферы Земли сильно возросла, и из-за аэродинамического торможения орбита станции стала снижаться заметно быстрее, чем предполагалось. Комплекс фактически был неуправляем.
В начале 1982 года на базе проекта 37КЭ было решено создать блок дополнительных приборов 37КБ для корабля «Буран», а к августу 1982 года в КБ «Салют» полным ходом шла работа над многочисленными модулями для станции «Мир»: «Квант», «Квант-2», «Кристалл», «Спектр», «Природа». Все они поработали на орбите. Производственный задел был в полной мере использован в новых программах. Например, изделие №16601 (пятый ТКС) было переделано в функционально-служебный блок 77КЭ для доставки модуля «Квант».
Сборка получила название 77КС и была запущена Модуль «Квант-2» комплекса «Мир» (ФГБ изд. 17101) 9 апреля 1985 года к орбитальной станции «Мир». А изделие №16201 - наземный электрический аналог, не предназначенный для полетов - было переделано в функционально-служебный модуль 19ДМ «Скиф-ДМ» («Полюс»), запущенный при первом пуске сверхтяжелой ракеты-носителя «Энергия» 15 мая 1987 года.
С марта 1972 года прорабатывалась возможность увеличения эффективной площади солнечной батареи до 120 м2, в результате чего было принято решение разместить ее в зоне малого диаметра. Рост площади фотоэлектрических преобразователей потребовал увеличить число БХБ в два раза - до восьми штук. Тепловыделение аккумуляторов выросло до 1000 Вт. Кроме новой конструкции солнечной батареи потребовалось разработать и изготовить новый АРК-200 и доработать систему терморегулирования. Здесь необходимо рассказать о новых технологических и технических решениях, реализованных в проекте «Алмаз-Т», об изготовлении и отработке конструкции солнечной батареи и других устройств, входящих в систему энергоснабжения.
Новая компоновка, связанная с размещением батареи увеличенной площади на малом диаметре, потребовала не просто переосмыслить всю конструкцию системы энергопитания, но и решать проблемы, связанные с экспериментальной отработкой. Новые материалы и элементная база потребовали проведения исследований характеристик источников электроэнергии, обеспечивающих высокую потребляемую мощность и большую частоту циклирования аккумуляторных батарей в течение длительного времени. Разработанные ранее электросхемы и конструкции не позволяли напрямую использовать применяемые для ОПС технические решения. В новых разработках нашли отражение поставленные научно-технические задачи, модульная структура построения и основные характеристики системы энергопитания, а также результаты автономной наземной экспериментальной отработки, для проведения которой были созданы новые стенды и технологическое оборудование.
При проектировании солнечной батареи было подано более двух десятков заявок на изобретения и получение авторских свидетельств. Так, например, за простым названием «Солнечная батарея большой мощности» (авторы - Г. А. Балтянский, А.Б. Степанов, Я.М. Каганович, С.В. Скуратов, В.Н. Трушков) на деле стоит сложнейшая электромеханическая система, включающая множество подсистем, агрегатов, блоков, электроприводов и т.п., а применение изобретения «Тросовая система раскрытия балки батареи солнечной» (авторы - А.Б. Степанов, В.Н. Трушков, С.В. Скуратов, С.Ш. Бас-Дубов) позволило сократить время раскрытия батареи с 25 до 5 минут, обеспечив при этом требуемую надежность. В дальнейшем эта система раскрытия стала основной.
Применив изобретение «Способ крепления фотоэлектрических преобразователей на сетчатой подложке» (авторы С.Ш. Бас-Дубов, Г.А. Балтянский, В.Н. Трушков, Я.М. Каганович), удалось облегчить конструкцию солнечных батарей, ранее использовавших для крепления фотоэлементов угольную ткань, закрепленную на каркасе панелей.
Из воспоминаний С.Ш. Бас-Дубова: «Моя жена была балериной в Большом театре. Однажды она выступала в костюме из мелкоячеистой сетки, к которой нитками были пришиты сотни две мелких стеклянных зеркал. В перерыв я зашел в гримерную и внимательно осмотрел костюм жены и находящихся с ней в гримерных балерин. Во втором антракте я уже Инерционный стенд отработки поворотов солнечных батарей по крену и тангажу в ЦКБМ прибежал в гримерную и пересчитал «стекляшки». Каково же было мое удивление - на всех костюмах не хватало всего двух-трех! До конца представления я не досидел. А через неделю мы подали заявку на изобретение: «Способ крепления фотоэлектрических преобразователей на сетке». В этом варианте исполнения удельная мощность солнечной батареи выросла до 8 Вт/кг - каждая панель (а их 28 штук) «на ткани» имела массу 4,3 кг, «на сетке» 2,8 кг; мировые достижения того времени находились в пределах от 5^-7 Вт/кг.
В состав системы энергопитания станции «Алмаз-Т» входили солнечная батарея, два прибора аппаратуры ее управления (АУБС 1, АУБС 2) с блоками разворота по крену и тангажу (по два двигателя в каждом блоке), четыре подсистемы буферных аккумуляторов, по две батареи БХБ в каждой подсистеме, АРК-200 со входящими в основной состав четырьмя регуляторами заряда, четырьмя регуляторами разряда и двумя регуляторами избыточной мощности.
Солнечная батарея имела два крыла, электрически разделена на 120 элементарных батарей, расположенных на 28 панелях общей площадью 100 м2, из которых заняты фотопреобразователями 83 м2. Панели были выполнены в виде прямоугольных рамок длиной 2,933 м и шириной от 0,927 до 1,364 м со стеклополотном (стеклосетью) в качестве несущей поверхности для фотопреобразователей. Рабочую поверхность фотопреобразователей от воздействия космической радиации защищали пластины из стекла К-208 толщиной 0,17 мм. Для снижения температуры нерабочая сторона групп фотопреобразователей (кроме двухсторонних) покрывалась белой эмалью АК573.
Конструктивно солнечная батарея была выполнена в виде двух крыльев, симметрично расположенных относительно плоскости I - III станции. На каждом крыле установлены восемь неподвижных и шесть откидных панелей. При хранении, транспортировании, кантовке и на участке выведения солнечная батарея сложена: для создания жесткого пакета каждое крыло стянуто двумя тягами (со стороны звеньев) и балкой с четырьмя тягами (со стороны панелей).
В сложенном положении откидные панели закреплены к неподвижным панелям штырями системы синхронизации. Расфиксация тяг производилась с помощью дублированных пиромеханизмов (для надежности). Раскрытие и управление солнечной батареи производилось от АУБС. По функциональному назначению в нее входили основная система раскрытия, система синхронизации раскрытия и система расчалок. Первая предназначена для развертывания звеньев несущей балки и фиксации винтового механизма крено- вых разворотов и состоит из единого троса, который проходит по свободно вращающимся роликам и наматывается на два барабана с помощью двух электроприводов типа ЭПГ-8Б. Дублирование осуществляется установкой двух реверсивных электродвигателей ДПР-42, работающих на общий редуктор.
Кроме основных механизмов в состав системы входят подпружиненные штыри, которые служат для фиксации механизма креновых разворотов относительно вала, блок выключателей штока домкрата и фиксации звеньев балки, информация с которых поступает на телеметрическую систему контроля и подготовки цепей прохождения команды на разворот крыльев солнечной батареи по крену в положение «О».
Система синхронизации раскрытия откидных панелей солнечной батареи включает рычаги и упоры, расположенные на неподвижных панелях. Она настроена таим образом, чтобы при раскрытии откидные панели открывались до фиксации предыдущего стыка соответствующих звеньев несущей балки. Система расчалок служит для обеспечения частот собственных колебаний солнечной батареи в заданном интервале, выбранном из условий оптимального управления станцией при выполнении специальных работ. Она состоит из троса, расчаленного на корпусе изделия, лебедки с электроприводом ЭПГ-8Б для натяжения троса, фрикционного тормоза с электроприводом и двумя блоками переключателей для освобождения и фиксации троса, откидывающейся стойки и кронштейна с фиксатором.
После раскрытия балки, откидных панелей и поворота солнечной батареи в положение «О» трос выдергивается из фиксаторов, включаются электроприводы лебедки и фрикционного тормоза. Лебедка натягивает трос, наматывая его на барабан, а фрикционный тормоз освобождает ролики, позволяя тем самым тросу перекатываться по ним. По достижении заданного усилия натяжения троса срабатывают микропереключатели, что является сигналом для остановки работы электропривода лебедки и включения электропривода фрикционного тормоза в реверсивном направлении до срабатывания блока выключателей зажима тормоза, и электропривод фрикционного тормоза выключается. При креновых разворотах одновременно включается электропривод фрикционного тормоза, зажим ослабевает, и система расчалок не препятствует развороту крыла солнечной батареи по крену. По окончании разворота по крену оба электропривода - крена и фрикционного тормоза - выключаются, происходит зажим тормоза.
Система креновых разворотов расположена внутри первого звена несущей балки каждого крыла солнечной батареи и работает от электропривода ЭПГ-7А, в котором для обеспечения надежности установлено два электродвигателя ДПР-62, работающих на общий редуктор. Система тангажных разворотов расположена на поверхности первого звена несущей балки каждого крыла солнечной батареи и работает от электропривода ЭПГ-8, в котором два электродвигателя ДПР42-Ф1-02 работают на общий редуктор.
Для отработки несущей балки, проведения раскрытия и поворотов по крену потребовалось разработать систему обезвешивания. При рассмотрении вариантов выбрали механизм с воздушной подушкой между поверхностью стола раскрытия и опорой, установленной под каждое звено. Подана заявка и получено авторское свидетельство на изобретение «Опора на воздушной подушке» (авторы В.Н. Трушков, С.В. Скуратов, К.К. Бутин, A.A. Лизунов).
... в 1976-1978 годах проводились испытания панели солнечной батареи, оснащенной тремя типами фотоэлектрических преобразователей: на панели размещались пять модулей, скоммутированных различным образом. Часть модулей состояла из односторонних («фиолетовых») кремниевых фотоэлементов, размещенных на стеклосетке, другая часть - из кремниевых фотоэлементов с двусторонней чувствительностью, размещенных на стеклосетке и струнах, а часть - из односторонних гетерофотопреобразователей, размещенных на стеклосетке.
Односторонние и двухсторонние кремниевые фотоэлектрические преобразователи изготовлены из кремния, а гетерофотопреобразователи получены эпитаксиальным выращиванием из раствора расплава мышьяка и алюминия в галлии при одновременном лигировании цинком.
По теплофизическим свойствам (теплопроводность, оптические коэффициенты, теплоемкость) фотоэлектрические преобразователи различных структур, расположенных рядом на одной панели, близки и их наличие не искажает температурного поля и не ухудшает вольт- амперные характеристики преобразователей.
Для испытаний блоков, агрегатов, систем, входящих в состав солнечной батареи, использовались различные стенды и технологическое оборудование: вакуумная установка ВК600/300, вибростенд Д-40А, стол ударный горизонтальный ИС-31-260, камера влажности КТВУ-800, центрифуга Ц50/160, стол раскрытия несущей балки, стенд ударный, система обезвешивания откидных панелей, инерционный стенд отработки поворотов по крену и тангажу, комплекты технологической оснастки и рабочих приспособлений.
Опыт разработки и эксплуатации оптических систем для космической разведки демонстрировал ограничения, накладываемые на постоянный мониторинг наземных объектов с помощью аппаратуры, работающей в видимом и инфракрасном диапазонах электромагнитного спектра в связи с тем, что около 70-80% поверхности Земли по трассе полета спутника, оснащенного подобными системами, покрыто облаками или находится на неосвещенной (ночной) части витка.
Примерно треть фотографий, сделанных оптическим способом, оказывались бесполезны из-за погодных условий (снег, дождь) в месте съемки, а листва (джунгли, лес и т.д.) или снежный покров были серьезным естественным препятствием, маскирующим интересующие заказчика объекты. Капсулы, возвращающие отснятую пленку на Землю, во второй половине 1960-х годов уже переставали считаться оперативным средством доставки информации, сохранив роль поставщика высококачественной детальной фотоинформации, накопленной космическими средствами за определенный период.
В связи с этим разработчики обратили внимание на съемку в радиодиапазоне спектра с помощью радиолокатора - эффективность его применения не зависит от времени суток и неблагоприятных условий (например, дымовой обстановки при пожарах). Он может обеспечить наблюдение участка земной поверхности, находящегося на большом удалении от наблюдателя.
Наконец, благодаря значительному различию характера отражения от объектов и земной поверхности радиоволн и световых волн можно наблюдать детали, невидимые в оптическом диапазоне (например, металлические объекты, окрашенные под фон местности). Важным преимуществом была практическая возможность выделения (селекции) движущихся целей.
В середине XX века почти одновременно с изобретением лазера в США и СССР независимо друг от друга родилась теория синтезирования апертуры (раскрыва или размера) антенны радиолокатора. Суть ее заключается в том, что радиолокационная станция, установленная на движущемся объекте, излучает последовательность когерентных (как бы вырезанных из одного высокостабильного колебания) импульсов в боковую сторону, на исследуемый объект (участок местности), и затем - принимает отраженный сигнал. При этом получается, что отраженный сигнал от каждого последующего импульса принимается в другой точке траектории движения носителя.
После этого все записанные отраженные сигналы суммируются, в результате чего ввиду когерентности исходного зондирующего сигнала получается радиоголограмма (РГГ), аналогичная оптической голограмме, содержащая информацию об амплитуде и фазе от каждого элемента отражения. Длина траектории движения носителя, во время которой происходит формирование и запись РГГ, называется длиной синтезирования, чем она больше, тем лучше разрешающая способность вдоль линии пути. Длина синтезирования может доходить до единиц и десятков километров, что эквивалентно физической антенне такого же размера, разрешающая способность может достигать долей метра. Такие системы назвали радиолокаторами с синтезированной апертурой антенны (РСА).
Затем следует восстановление радиолокационного изображения из РГГ, уже вне аппаратной части радиолокатора. Для этого необходимо знать точные параметры движения носителя во время съемки, расстояние до исследуемого объекта и располагать мощными вычислительными средствами с большими ресурсами по производительности и памяти.
Интенсивные исследования, выполненные в 1958-1961 годах одновременно в СССР (Военно-воздушная инженерная академия имени профессора Н.Е. Жуковского) и в США (Мичиганский технологический институт), открыли возможность создания образцов когерентных РСА воздушного базирования с перспективным пространственным разрешением в десятки, единицы и даже доли метра. Такие радиолокаторы обладали уникальной чувствительностью к шероховатости подстилающей поверхности, в отдельных случаях проникали внутрь нее. Таким образом, РСА становился многообещающей технологией получения изображений местности, сооружений и даже малоразмерных объектов и транспортных средств. Однако такой радиолокатор был новой, неизвестной и не до конца испытанной системой. В отличие от спутников-фоторазведчиков, которые базировались на более ранних разработках фотоаппаратуры для самолетов-шпионов, для проверки эффективности РСА требовался специальный «орбитальный испытательный стенд».
... проект радиолокационного спутника Quill («Гусиное перо»). Из опубликованных бумаг следует, что NRO, учрежденное в сентябре 1961 года, с 1962 по 1969 год руководило программой, позволяющей оценить потенциальные выгоды и проблемы использования РСА в качестве системы получения изображений с низкой околоземной орбиты. Разработанный спутник Quill, не предназначенный для оперативной эксплуатации и служивший технологическим демонстратором, фактически был скрыт еще более плотной завесой тайны, чем большинство ранних программ NRO. Для снижения расходов на разработку и в целях маскировки (даже внутри самого американского разведывательного сообщества) космический «испытательный стенд» базировался на оборудовании и системах существующих спутников-шпионов. Было построено два (по другим данным - три) космических аппарата Quill (основной - «изделие 2355» и резервный - «изделие 2356») с использованием той же верхней ступени ракеты Agena-D фирмы Lockheed, что и фоторазведчик CORONA с камерой КеуНо1е-4 (КН-4).
Основным инструментом был РСА, обозначенный KP-II и представляющий собой модифицированную импульсную доплеровскую систему AN/UPQ-102 компании Goodyear с разведывательного самолета RF-4C Phantom II ВВС США, работающую в диапазоне X на частоте 9,6 ГГц. Плоская антенна размером 0,6x4,5 м выступала на 6 см над уровнем обшивки ступени. По расчету радар мог обнаруживать объекты размером 3x25 м, питался от аккумуляторов и был рассчитан всего на 96 часов работы.
Ключевой особенностью спутника Quill была система регистрации данных, состоящая из камеры с 70-мм пленкой, на которую записывались показания радара и канала радиосвязи для оценки качества передачи данных KP-II в реальном времени. Пленка спускалась на землю в штатной капсуле, которая подхватывалась в воздухе теми же средствами, что и капсула спутника CORONA, обычно в районе к северу от Гавайских островов. Анализ данных выполнял Национальный центр фотографической разведки NPIC (National Photographic Intelligence Center) в Вашингтоне, округ Колумбия.
Во избежание международного скандала президент Джон Кеннеди настоял на том, чтобы все испытательные цели (мишени), по которым работал Quill, находились в континентальной части США - он опасался уязвимости к перехвату эксплуатируемых линий связи со спутниками на низкой околоземной орбите, что ограничивало их использование в национальных разведывательных системах. В связи с этим радиолокатор и линия передачи данных должны были включаться только на определенных, заранее запланированных участках орбиты.
21 декабря 1964 года ракета-носитель LV-2A Thrust-Augmented Thor с верхней ступенью Agena D стартовала с авиабазы Ванденберг в штате Калифорния и вывела на орбиту наклонением 70,08° и высотой 238x264 км секретный спутник. Результаты эксперимента, продолжавшегося всего четверо суток, стали известны публике... только спустя 48 лет!
Эффективность радиолокатора оказалась довольно высокой - несмотря на то, что Quill летал на гораздо большей высоте, чем самолеты, которые тогда начинали работать с РСА, и в качестве платформы спутник выглядел лучше, потому что не испытывал возмущений, связанных с воздушной турбулентностью, и двигался фактически по прямой линии. При определенных условиях он был способен даже обнаруживать движущиеся цели. Кроме того, на радиолокационных снимках особенно четко отображались объекты с большим количеством отражающих металлических форм и конструкций, таких как промышленные зоны, свалки, порты и цеха по сборке автомобилей.
Послеполетный анализ, проведенный центром NPIC, показал, что создание специального космического радиолокатора с разрешением 10 футов (3 м) на поверхности Земли вполне возможно. Несмотря на очевидный успех, программа Quill не получила быстрого развития: как пишет историк американской космонавтики Дуэйн Дэй, «похоже, ее полезность была признана достаточно ограниченной, поскольку [американское] разведывательное сообщество смогло вернуться к вопросу создания космической РСА только через несколько десятилетий».
В результате проведения в 1961-1963 годах ряда научно-исследовательских работ в НИИ-17 под научным руководством П.О. Салганика был создан задел для выполнения опытно-конструкторских разработок радиолокатора с синтезированной апертурой воздушного базирования, предложены принципы построения и разработана теория РСА космического базирования. В разработке принимали участие специалисты Академии имени профессора Н.Е. Жуковского (под руководством Г.А. Кондратенкова) и Ленинградской военной инженерной Краснознаменной академии (ЛВИКА) имени А.Ф. Можайского.
Указанные принципы использовались при разработке системы морской космической разведки и целеуказания (МКРЦ) со спутниками, оснащенными бортовой радиолокационной станцией бокового обзора, обеспечивающей мониторинг акватории Мирового океана, круглосуточное и всепогодное обнаружение целей - надводных целей на фоне взволнованной морской поверхности и определение их относительных координат.
Как известно, к началу 1960-х годов ОКБ-52 под руководством генерального конструктора В.Н. Челомея уже создало передовые образцы противокорабельных крылатых ракет и, двигаясь в направлении совершенствования своих изделий, приступило к разработке оружия, способного поражать цели вне пределов прямой видимости. Перед специалистами из Реутова с особой остротой стоял вопрос обеспечения целеуказания, без решения которого невозможно было появление эффективного комплекса вооружения.
Одним из наиболее эффективных средств получения информации о морской обстановке и всепогодного наблюдения за надводными кораблями мог стать специализированный спутник, оснащенный радиолокатором с широкой полосой обзора и длительным сроком существования, благодаря чему он экономически не уступал бы воздушным средствам разведки, а по малой уязвимости превосходил их. Первоначально предполагалось создать единый космический аппарат как активной (с импульсным радиолокатором бокового обзора), так и пассивной (с пеленгатором сигналов корабельных радиотехнических средств) разведки.
Однако проработки показали, что обеспечить электромагнитную совместимость радиолокационной станции и пеленгатора невозможно. В результате проект решили «развести» на два аппарата - с активным радиолокатором (УС-А) и с пассивной станцией детальной радиоразведки (УС-П).
Окончательный проект системы МКРЦ (шифр «Легенда») предусматривал беспропускной обзор океана связанной системой (сейчас говорят «многоспутниковой группировкой») из семи космических аппаратов (четырех - активной и трех - пассивной разведки), которые могли передавать информацию как на наземный пункт, так и непосредственно на подводную лодку или надводный корабль, вооруженные противокорабельными крылатыми ракетами. Система МКРЦ со спутниками радиолокационной разведки и радионаблюдения была принята на вооружение в 1975 году и находилась в эксплуатации по 1988 год
Постановление ЦК КПСС и Совета министров СССР от 4 сентября 1963 года поручило ОКБ-52 генерального конструктора В.Н. Челомея создать в течение пяти-семи лет систему телевизионной глобальной разведки (ТГР).
В соответствии с техническим заданием на аванпроект объектами наблюдения для телевизионной глобальной разведки являлись базы межконтинентальных баллистических ракет и самолетов стратегической авиации, группы и отдельные корабли и суда военно-морских сил в базах и на море, общевойсковые группировки, силы и боевые средства сухопутных войск, а также крупные порты, железнодорожные и транспортные узлы.
По проекту в системе ТГР должны были работать четыре космических аппарата, находящихся на круговой орбите наклонением 96°-97° и высотой 320±20 км (рассматривались и другие орбиты) на равных геоцентрических расстояниях между собой. При выбранном наклонении и высоте прецессия орбиты происходит со скоростью, равной угловой скорости вращения Земли в годовом движении вокруг Солнца, что должно обеспечивать стабильную съемку объектов на рабочей («светлой») части витка.
Для запуска планировалась двухступенчатая ракета-носитель УР-500, способная вывести на низкую околоземную орбиту 12 т полезного груза. Кроме спутников система включала наземный комплекс, состоящий из трех пунктов приема и обработки информации с линиями связи, соединяющими каждый пункт с центром сбора и обработки информации.
Для дальнейшей проработки в проекте были приняты два варианта аппаратуры съемки целей на суше и один вариант - съемки морских целей. Первые два были крупномасштабными, строились на передающей электронно-лучевой трубке типа видикон с оптико-механическим устройством и зеркально-линзовым объективом «Комета-11» (фокусное расстояние 6,5 м и линейное разрешение на местности 1,5-2,5 м) или линзовым объективом «Фотон-4» (фокусное расстояние 4,5 м и линейное разрешение 3,5—4 м). Третий вариант был мелкомасштабным и строился на линзовом объективе «Марс» с фокусным расстоянием 1,6 м и линейным разрешением 5-10 м. Полоса обзора телевизионной аппаратуры составляла 750 км, полоса захвата на местности крупномасштабной аппаратуры 30-32 км, мелкомасштабной - 2x200 км. Перенацеливание аппаратуры осуществлялось ОМУ с использованием поворотных плоских зеркал. В качестве источников электропитания рассматривались солнечные батареи или изотопная энергоустановка. Аванпроект системы ТГР был выпущен 30 сентября 1965 года
Министр С.А. Афанасьев активно продвигал эту тему. Так, 5 марта 1976 года он выпустил очередной приказ, где предлагался директивный «Сквозной план создания комплекса «Алмаз-Т» с конкретным указанием стендовых изделий (новых и доработанных), со сроками проведения наземной экспериментальной отработки. По запуску летных станций были указаны следующие сроки: №0303 - II квартал 1978 года, №0304 - IV квартал 1978 года, №0305 -1 квартал 1979 года.
Для создания бортового радиолокатора «Меч-К» для станции «Алмаз-Т» имелся уже серьезный задел - в рамках работ по ОПС МНИИП разработал описанную выше радиолокационную систему «Меч-А» для наблюдения (разведки) наземных и морских объектов, которую предполагалось установить на очередной ОПС №0104. Однако этот РСА, как уже было упомянуто, так и не увидел орбиту из-за закрытия пилотируемого этапа темы «Алмаз».
«Меч-К» представлял собой усовершенствованный радиолокатор с синтезированной апертурой, но уже с двумя антеннами. Он имел две полосы захвата шириной по 300 км и протяженность записи радиолокационного изображения вдоль трассы - 20-240 км. В качестве устройств запоминания информации применялись видеомагнитофоны «Рекорд» ЛОМО. При проектировании пилотируемого варианта РСА «Меч-А» требуемая по техническому заданию полоса съемки соответствовала ширине фотопленки бортового фоторегистратора (8 см). При замене регистратора на видеомагнитофон переделывать синхронизатор для расширения полосы съемки сверх заданной не стали, хотя это позволяло повысить оперативность наблюдения - все дело было в приемной части аппаратуры, которая не давала возможность увеличивать диапазон настроек выше заданных пределов.
На борту «Алмаза-Т» размещались также система для ведения телевизионной разведки «Лидер» (разработчик - ВНИИТ), система инфракрасной съемки «Секунда» (разработчик - ГИПО). Вместо «Бирюзы» была применена модернизированная аналоговая радиолиния «Малахит» Московского научно-исследовательского радиотехнического института (МНИРТИ) с двумя антенными устройствами «Аист» (на ОПС «Алмаз» было установлено только одно такое устройство) для сброса полученной на борту информации на пункты приема информации в зоне непосредственной радиовидимости при пролете космического аппарата.
В отличие от пилотируемого «Алмаза» беспилотную станцию предполагалось вывести на орбиту с наклонением 72,7° и высотой от 270 до 380 км, откуда можно было наблюдать районы Земли в полосе от 78° с.ш. до 78° ю.ш. Точность системы управления по ориентации задавалась в 10-20 угловых минут, по стабилизации - 1-2 угловые минуты.
Первоначально конструкторы ЦКБМ для «Алмаза-Т» предлагали оставить стыковочный агрегат и доработать интерьер гермокорпуса для обеспечения возможности посещения станции экипажем, чтобы космонавты могли проводить (при необходимости) регламентные и ремонтно-восстановительные работы. Поскольку станцию предполагалось вывести на орбиту с более высоким наклонением, Минобороны СССР категорически отвергло предложение о возможности доставки на станцию экипажа посещения, и всю документацию пришлось корректировать: из конструкции исключили все элементы, необходимые для стыковки транспортного корабля и жизнеобеспечения экипажа при работе на станции. Это потребовало дополнительного времени и привело к отставанию от установленных сроков передачи конструкторской документации на Машиностроительный завод имени М.В. Хруничева. Изготовление и стендовая отработка станций «Алмаз-Т» развернулись с 1976 года.
Вспоминает ведущий конструктор, ветеран предприятия И.Ю. Постников: «Был такой случай на производстве. При сварке корпуса, предназначенного для летной станции №0303, были отмечены замечания, которые, как считали работники завода, не влияют на надежность станции. С завода в ЦКБМ привезли карточку разрешения (КР), но заместитель генерального конструктора А.И. Эйдис не счел возможным подписать ее и распространить действие КР на летную станцию. Он предложил использовать этот корпус для наземной отработки, т.е. переадресовать его на станцию №0206/3. А для летной станции №0303 применить другой сварной корпус!»
Работы по «Алмазу-Т» проходили в сложной обстановке, при постоянном откровенном непонимании и торможении со стороны заказчика - Минобороны СССР. Для получения разрешения по отправке станции №0303 на технический комплекс космодрома 25 ноября 1980 года состоялось заседание госкомиссии, которую провели ее председатель - Первый заместитель Главкома РВСН генерал-полковник М.Г. Григорьев и технический руководитель - генеральный конструктор ЦКБМ В.Н. Челомей. Заседание проходило крайне напряженно.
Несмотря на убедительные аргументы В.Н. Челомея и доклады о готовности систем представителей промышленности, генерал В.В. Фаворский (от Минобороны СССР) был категорически против начала летных испытаний, т.е. отправки станции №0303 на техническую позицию для продолжения подготовки к запуску. Фаворский несколько раз выбегал из зала заседания, возвращался и что-то энергично шептал на ухо Григорьева. Лицо того выражало недоумение: «наверху» отправлять станцию запретили, ссылаясь на мнение Д.Ф. Устинова. Кто же осмелится?
Фаворский выступал, опустив голову, как бы стесняясь смотреть в сторону Челомея. Перед глазами генерала находилась грозная резолюция Д.Ф. Устинова на докладной записке о готовности «Алмаза-Т» к пуску: «Вывоз спутника на старт разрешить после укомплектования его системами, превосходящими в десять раз по техническим характеристикам перспективные американские разработки». Комментарии, как говорится, излишни!
... в этой ситуации председатель госкомиссии М.Г. Григорьев принял принципиальное, единственно правильное государственное решение - он согласился с отправкой «Алмаза-Т» №0303 на полигон для подготовки к запуску. Вспоминает ведущий конструктор И.Ю. Постников, который приехал к М.Г. Григорьеву на следующий день, чтобы забрать утвержденное им Решение госкомиссии: «При этом Михаил Григорьевич высказался: «Ты не понимаешь, как на меня давили!». И направил глаза вверх...»
Первая летная станция (изделие №0303) была отправлена с Машиностроительного завода имени М.В. Хруничева на космодром 27 ноября 1980 года и прибыла на технический комплекс Байконура 4 декабря 1980 года.
По указанию руководства экспедиции в гермокорпусе станции были установлены пиротехнические средства - «заряды-ликвидаторы» - и задраен люк со стороны двигательного отсека. Станция была подготовлена к режиму хранения. Экспедиция ЦКБМ и смежники отправились по домам. «Проблемы» действительно были «решены»... всего через пять месяцев!
В конце 1981 года вышло Постановление ЦК КПСС и Совмина СССР от 19 декабря 1981 года по многоразовой космической системе «Буран» (Приказ МОМ от 13 января 1982 года №11), где в одном из пунктов было записано о принятии предложения Минобщемаша и Минобороны о прекращении работ, предусмотренных Постановлением от 19 января 1976 года по автоматическим станциям «Алмаз-Т», а заодно и по оптическому разведчику «Алмаз-К». При этом поручалось министерствам и ведомствам, принимавшим участие в выполнении работ по созданию системы «Алмаз-Т», максимально использовать имеющийся научно-технический задел, производственные мощности и испытательные базы при создании орбитальных станций, космических кораблей и аппаратов.
Практически готовый новейший комплекс «Алмаз-Т» в 1981 году был закрыт! Конечно, можно говорить, что в это время между США и СССР «наблюдался паритет в области космических радиолокационных снимков» (то есть ни у одной страны на орбите не было спутников с радиолокатором высокого разрешения), но из-за рубежа отчетливо доносились вести о том, что скоро такой аппарат появится.
... уже во втором полете новой американской многоразовой транспортной космической системы Space Shuttle 12 ноября 1981 года челнок Columbia нес в грузовом отсеке демонстратор радиолокатора бокового обзора SIR-A (Shuttle Imaging Radar), который рассматривался как прототип для быстрой разработки все более сложных систем РСА, проверяемых в коротких миссиях, позволяющих возвращать оборудование для последующего повторного использования.
В тринадцатом полете программы Space Shuttle, начавшемся 5 октября 1984 года, уже челнок Challenger нес SIR-B, являющийся развитием первого демонстратора. Всего лишь за семь часов активной работы радиолокатора было получено 4600 кадров размером 40x40 км, причем этой информации хватило на многие годы обработки и исследований.
21 января 1982 года был запущен Indigo - первый прототип космического аппарата для получения изображений земной поверхности «через облака днем и ночью с использованием радиолокационной системы микроволновой съемки с синтезированной апертурой» в интересах нескольких организаций - NRO, Центрального разведывательного управления (ЦРУ) и Агентства национальной безопасности (АНБ). Indigo должен был продемонстрировать возможность развертывания в космосе чашеобразной приемной антенны диаметром около 7,6-8,5 м из стальной сетки, покрытой золотом, и показать жизнеспособность технологии космической радиолокационной съемки для реализации в проекте мощного разведывательного спутника, позже получившего название LACROSSE.
В марте 1985 года генеральный конструктор на совещании у министра общего машиностроения О.Д. Бакланова доложил о состоянии космического аппарата после «хранения» на космодроме с июля 1981 года и высказал свое мнение по дальнейшим работам.
Предложения генерального конструктора были одобрены. 1-му ГУ МОМ СССР и НПО машиностроения было дано поручение подготовить проект Решения Комиссии Совмина СССР по военно-промышленным вопросам (ВПК). При личном участии генерального конструктора проект Решения ВПК был согласован с заинтересованными министерствами довольно быстро. На его согласовании с ГУКОСом и Генштабом Вооруженных сил СССР было потрачено два месяца. Но главный сюрприз поджидал на вершине пирамиды - в Минобороны СССР. После согласования Генштабом директивные документы необходимо было подписать у министра обороны C.Л. Соколова. От Генштаба до здания, где находится министр, несколько минут ходьбы пешком. Но документ буквально исчез в недрах Минобороны и более трех месяцев пролежал «под сукном» у помощника министра генерала И.В. Илларионова.
Что побудило последнего принять все меры, чтобы продолжать «топить» «Алмаз»? Ответ оказался простым. В 1985 году И.В. Илларионов стал помощником C.Л. Соколова, назначенного министром обороны в 1984 году, после кончины Д.Ф. Устинова. До этого многие годы Игорь Вячеславович был помощником Дмитрия Федоровича. Все стало ясно...
В этой тупиковой ситуации опять во главе «ударной армии» стал генеральный конструктор НПО машиностроения. Вместе с министром общего машиностроения О.Д. Баклановым он встретился с генералом И.В. Илларионовым. Тот был очень удивлен, что проект Решения ВПК согласован без замечаний, особенно Генштабом Вооруженных сил. Его поразило согласие С.Ф. Ахромеева: «...И он подписал?» И.В. Илларионов вдруг потребовал представления заключения на запуск станции «Алмаз-Т» с существующими характеристиками радиолокатора, о целесообразности получения такой информации для различных отраслей народного хозяйства и, может быть, Минобороны СССР.
Для удовлетворения требования помощника министра была подготовлена техническая записка «Задачи исследований и экспериментов с РЛС «Меч-К» при натурной отработке на объекте «Алмаз-Т», где показывалась роль и место станции в деле отработки и создания отечественных космических радиолокационных средств разведки, а также представлена информация, что две станции изготовлены и прошли полный цикл наземной отработки. Первая (изделие №0303) была законсервирована, с 1981 года находилась на космодроме Байконур и после выхода директивных документов могла быть подготовлена к запуску в течение 8-9 месяцев.
Запуск первой экспериментальной станции «Меч-К»- «Алмаз-Т» (№0303) состоялся 29 ноября 1986 года. Космический аппарат, шесть лет пролежавший на рабочем месте на космодроме, был наконец подготовлен и запущен. Однако вследствие аварии ракеты-носителя «Протон-К» на орбиту он не вышел - отказала система разделения первой и второй ступеней ракеты.
Пришлось начать все сначала, с подготовки следующего аппарата. Благо в сборочном цехе ЗИХа имелись еще два «Алмаза-Т»: №0304 был почти собран и №0305 находился в начальной стадии базовой сборки. Первый удалось подготовить к пуску за полгода. Не обошлось без нюансов. Летом 1987 года, когда ракета-носитель «Протон-К» со станцией «Алмаз-Т» №0304 была установлена на стартовом комплексе, вдруг прошла информация из Москвы, что комплекс нужно снять со старта, расстыковать, провести дополнительно проверки на станции, еще раз просмотреть результаты наземной экспериментальной отработки.
Такого мероприятия в практике отечественной космонавтики еще не было. Потом снятие комплекса со старта отменили. А НПО машиностроения и ЦНИИмаш со смежниками, которых возвратили домой с космодрома, поручили дать повторные, дополнительные заключения о надежности своей матчасти для проведения запуска и полета. Итак, комплекс в 40-градусную жару остался на стартовом столе, где находился целый месяц.
Что же послужило причиной такой экзальтации? В то время в космической отрасли прошел ряд аварий ракет-носителей и отказов космических аппаратов в полете. Над головой министра общего машиностроения СССР О.Д. Бакланова сгущались тучи. Министерство срочно требовало все новых и новых заключений и гарантий по запуску тяжелого спутника «Алмаз-Т» №0304. Возможная неудача была бы очень некстати для министра, которому предстояло высокое должностное повышение - его планировали утвердить членом ЦК КПСС. И О.Д. Бакланов не выдержал напряжения, «задергался» и вдруг принял странное решение прекратить пуски, которое пришлось как раз на станцию. Целый месяц все готовили повторные заключения, «расписывались кровью» (тогда это так называлось), что высокая надежность будет обеспечена, системы готовы к полету и выполнят поставленные задачи.
25 июля 1987 года на орбиту была выведена автоматическая станция «Меч-К» («Алмаз-Т» №0304), которой было присвоено открытое обозначение «Космос-1870».
2 декабря 1988 года шаттл Atlantis вывел на орбиту первый американский суперсекретный спутник детальной радиолокационной разведки Lacrosse (из-за отсутствия подтвержденных официальных обозначения называется в среде специалистов по-разному, в том числе Vega и Опух). Он имел корпус диаметром 4,2 м, длиной 20 м и массой 14 т с раскрывающейся зеркальной чашеобразной антенной диаметром около 50 м и позволял получать высокодетальные снимки с разрешением 1 м. В 1988 году директор ЦРУ, будущий президент США Джордж Буш-старший (George Herbert Walker Bush), утвердил выделение $250 млн на создание двух спутниковых систем радиолокационной съемки, предназначенных для решения задач всепогодной круглосуточной детальной видовой разведки стратегических объектов (в том числе авиационных, военно-морских и ракетных баз, аэродромов и портов), включая слежение за перемещениями мобильных ракетных комплексов и ударных бронетанковых частей вооруженных сил зарубежных стран.
Наблюдатели полагают, что в период с декабря 1988 года по наше время было запущено в общей сложности шесть космических аппаратов типа Lacrosse разных поколений; часть из них в настоящее время функционирует на орбите. Система космических аппаратов радиолокационного наблюдения дополняла спутники оптико-электронной разведки КеуНоlе-11. Основными потребителями выступали высшее военно-политическое руководство США, ведомства, входящие в структуру разведывательного сообщества, и вооруженные силы.
Как было сказано выше, военных заказчиков возможности «Меча-К» не заинтересовали - возможно, их не устраивало разрешение 20-30 м, поскольку из-за рубежа доходили неофициальные сведения, что разрешение аналогичной американской системы Lacrosse составляет от 1 до 3 м. Как писал историк космонавтики М.В. Тарасенко в книге «Военные аспекты советской космонавтики» (М.: Агентство российской печати «Николь», 1992), «этот предел является принципиальным, поскольку Lacrosse создавался прежде всего для слежения за советской бронетехникой и мобильными пусковыми установками. К тому же на «Космосе-1870» еще не была решена проблема ретрансляции данных в реальном масштабе времени и локатор работал в среднем 10 минут за виток, причем только 20% информации записывалось».
... приказ МОМ СССР за №82 от 12 августа 1988 года по дополнительным работам в обеспечение передачи радиолокационной информации через спутник-ретранслятор: разработка и изготовление АФАР, дополнительные статические и виброиспытания на изделии №0206-3, дооборудование гермокорпуса станции дополнительными приборными рамами, разработка, изготовление и установка механизма выдвижения АФАР на космическом аппарате и создание приводов раскрытия агрегатов системы «Сплав-1». Наступил февраль 1991-го - этого непростого для нашей страны года. На космодроме Байконур полным ходом шла подготовка к запуску третьей станции «Алмаз-Т» №0305 со значительно улучшенными характеристиками
В тот период станция «Алмаз-1» имела в СССР наивысшее разрешение радиолокационной информации (10-15 м), которое долгое время (26 лет) у нас в стране никто не мог превысить. «Алмаз-Т» (изделие №0305, «Алмаз-1») эксплуатировался с 31 марта 1991 года по 17 октября 1992 года. Информация с борта станции шла бесперебойно все время полета, давая в руки заказчиков уникальный материал, который до сего дня не потерял своей актуальности.
Дальнейшего продолжения исходная программа «Алмаз-Т» иметь не могла, так как за время трех экспериментальных пусков станций «Меч-К», включая первый неудачный, была полностью использована материальная часть приборов и агрегатов, не только пригодных для летной эксплуатации, но даже и стендовых образцов. А вследствие сложившихся после 1991 года нестабильных обстоятельств и быстрого разрушения кооперации возобновление ее производства стало практически невозможным.
Тем не менее на Машиностроительном заводе имени М.В. Хруничева осталось несколько корпусов станций ОПС «Алмаз» и «Алмаз-Т» в различной степени готовности, а в НПО машиностроения в рабочем состоянии находилась экспериментальная база.
После длительного перерыва и нарастающего отставания в области ДЗЗ Россия благодаря двум запускам космических аппаратов «Кондор-Э» вновь вышла на уровень высокоразвитых стран, обладающих технологиями космического мониторинга поверхности Земли в радиолокационном диапазоне длин волн.
Следует отметить, что в настоящее время разработчик аппарата - ВПК «НПО машиностроения» и разработчик бортовой радиолокационной станции - Концерн «Вега» - остаются единственными в России организациями, имеющими многолетний практический опыт создания космических радиолокаторов дистанционного зондирования высокого разрешения, подкрепленный сложившимся коллективом подготовленных высокопрофессиональных специалистов. Этот опыт был наработан в процессе создания автоматических орбитальных станций «Алмаз-Т», полетов станций «Космос-1870» и «Алмаз-1» и сегодня используется при создании нового поколения спутников дистанционного зондирования Земли.
В настоящее время НПО машиностроения выполняет контракт по поставке Госкорпорации «Роскосмос» двух космических аппаратов «Кондор-ФКА» со сроками запусков в 2021 и 2022 годах. Также разрабатывается проект дальнейшей модернизации космического аппарата «Кондор», с названием «Кондор-ФКА-М», с более высокими характеристиками и расширенными возможностями получения радиолокационной информации из космоса.
Материалы проработок по ТГР использовались при создании телевизионной аппаратуры «Лидер» (разработчик - ВНИИТ) с оптико-механической системой «Изумруд» (разработчик - КМЗ), построенной на базе длиннофокусного линзового объектива «Телегоир-12МТ» (фокусное расстояние - 3 м; относительное отверстие - 1:8; поле зрения - 80°). Для обеспечения широкого захвата наблюдаемой местности телевизионная аппаратура строилась по трехканальному принципу: в системе стояли три одновременно работающие вакуумные телевизионные трубки (видиконы) «Колос» (разработчик - Всесоюзный научно-исследовательский институт электроннолучевых приборов (ВНИИЭЛП, ныне - ЦНИИ Электрон), г. Ленинград) с фотоприемниками размером 80x80 мм сверхвысокой четкости, каждая на 4000 строк при высоком контрасте и 2000-2500 строк при низком контрасте. Спектральная характеристика трубок сдвигалась в правую часть видимого спектра (в область 0,6-0,7 мкм) для снятия дымки и улучшения условий наблюдения с больших высот. Изображение местности после объектива разводилось на видиконы зеркалами. Для остановки «бега» изображения местности перед объективом устанавливался клиновой компенсатор, состоящий двух оптических клиньев со световым диаметром 400 мм, вращающихся во взаимно противоположных направлениях. Работа компенсатора синхронизировалась с работой дисковых фотозатворов, установленных перед каждым видиконом.
Телевизионная аппаратура устанавливалась в гермоотсеке «Алмаза-Т» за иллюминатором ТСК-279, имеющим световой диаметр 400 мм. При расчетной высоте полета станции 220 км заданная полоса захвата составляла 18 км (по 6 км на каждую камеру), расчетное значение разрешения на местности - 2 м. Указанные данные относились к случаю вертикального наблюдения (строго в надир), но для широкого обзора земной поверхности станция могла поворачиваться относительно продольной оси, и вся полоса обзора в целом составляла 500 км.
Таким образом, в зависимости от высоты полета и угла поворота станции аппаратуры «Лидер» обеспечивала разрешение на местности 2-5 м. Проведенные летные испытания системы «Лидер» в составе станции «Алмаз-1» подтвердили все заложенные в ней характеристики. Значение разрешения по поверхности (2 м) относилось к случаю наблюдения контрастных объектов, и в реальных условиях менялось от 2 до 5 м.
К моменту запуска первых станций типа «Алмаз-Т» телевизионная аппаратура «Лидер», построенная на использовании видиконов «Колос», морально устарела, поскольку к тому времени уже регулярно запускались отечественные спутники-разведчики с оптико-электронной аппаратурой на базе твердотельных приборов с зарядовой связью (ПЗС), работающих в режиме временной задержки и накопления (ВЗН), обладающие аналогичными характеристиками по разрешению на местности.
Аппаратура «Лидер» представляет собой очень большую телевизионную камеру с длиннофокусным объективом. Она устанавливалась на место, предусмотренное для фотоаппарата «Агат» так, чтобы зрачок объектива был направлен в сторону поверхности Земли. Для расширения полосы съемки с учетом ограниченных размеров передающих телевизионных трубок при сохранении высокой разрешающей способности световой пучок от объектива расщеплялся на три потока, каждый их которых подавался на свою передающую трубку, то есть аппаратура была трехканальной и формировала три видеосигнала, которые записывались на три дорожки магнитной пленки бортового видеомагнитофона «РД-101», разработанного и изготовленного в Ленинградском оптико-механическом объединении ЛОМО. Механическая часть была общей, включая и магнитную ленту, а электронная часть и головки монтировались и работали поканально. Это позволяло сократить массогабаритные характеристики бортового устройства. Запас магнитной ленты на бобине 1500 м позволял осуществлять запись на разные участки пленки по мере ее износа. Запись и считывание велись в аналоговой форме. Объем «памяти» видеомагнитофона позволял вести непрерывную съемку маршрута местности длиной 800 км.
При пролете в зоне радиовидимости наземного приемного пункта записанная видеоинформация по выбору оператора передавалась по радиолинии на Землю, где происходила «сшивка» трех полос изображения в одно. Была возможна также и непосредственная передача видеоизображения во время съемки через радиолинию в зоне видимости наземного приемного пункта.
На приемном пункте информация фиксировалась тремя одновременно работающими фоторегистрирующими устройствами на фотопленку шириной 180 мм и параллельно записывалась трехканальным видеомагнитофоном «РД-101». Видеомагнитофоны имели сервисные режимы - «Прогон ленты» для смены участка периодической записи и «Очистка» для периодической очистки блока головок от ферромагнитной пыли.
Радиолокационная станция (РЛС) разведки «Меч-А» разрабатывалась для гарантированного (в отличие от оптической аппаратуры) получения изображения местности независимо от освещенности ...
Проектирование и разработка аппаратуры радиолокационной разведки «Меч-А» началась в московском МНИИП (главный конструктор радиолокационной станции - И.А. Бруханский, затем П.О. Салганик) по техническому заданию ЦКБМ. В основу работы был положен задел, полученный институтом во время выполнения научно-исследовательской работы «Кортик» по РСА для авиационных носителей и опытно-конструкторской работы по созданию бортового радиолокатора бокового обзора «Чайка» космического аппарата «УС-А» системы морской космической разведки и целеуказания МКРЦ. Был выбран 8-диапазон работы РСА (длина волны около 10 см) ввиду меньшего влияния по сравнению с Х-диапазоном метеоусловий на прохождение и искажение радиоволн и большей проникающей способности сквозь листву деревьев и поверхностный слой почвы. Это несколько увеличило габариты приемопередающей антенны, которая конструктивно представляла собой волноводную антенную решетку размером 15x1,5 м, состоящую из трех панелей, размещенных под обтекателем в сложенном положении с внешней стороны малого диаметра станции.
После выхода на орбиту и сброса обтекателя раскрытие антенны осуществлялось электромоторами (по команде с Земли или по программе) и завершалось срабатыванием замков фиксаторов, удерживающих ее в рабочем положении. Питание антенны осуществлялось через волноводный гермопроходник на корпусе станции. После вакуумирования, при котором весь земной воздух удалялся из закрытых полостей волноводного тракта, приступали к операциям по контрольным включениям РСА, и затем к штатной работе. Объект съемки мог находиться справа или слева от трассы полета в зоне обзора 100 км.
Наведение луча антенны на объект съемки осуществлялось поворотом станции по крену с помощью электромагнитной системы поворота станции ЭМСП, что позволяло не расходовать топливо. Продолжительность съемки составляла от 2 до 32 с. Ширина кадра поперек пути определялась размером пятна засветки на поверхности Земли и составляла в зависимости от угла крена от 10 до 20 км. Длина кадра зависела от продолжительности съемки и составляла от 10 до 230 км. Расчетная разрешающая способность снимка составляла 20-30 м. Принятый от серии зондирующих импульсов эхо- сигнал в виде радиоголограммы регистрировался на 80-мм фотопленку, которая помещалась в капсулу специнформации для доставки на Землю и последующего восстановления видимого радиолокационного изображения.
«Меч-А» был готов к комплексным электроиспытаниям в составе орбитальной пилотируемой станции №0104. К сожалению, этот «Алмаз» так и не поднялся в космос, но работы по РСА нашли свое воплощение в программе «Алмаз-Т» с радиолокатором «Меч-К». Исключение участия человека-оператора из контура функционирования системы позволяло повысить тактико-технические характеристики радара и канала передачи информации. РСА «Меч-К» работала в 8 диапазоне с линейной горизонтальной поляризацией сигналов. Волноводно-щелевая антенна размером 15x1,5 м с тыльной стороны закрыта теплоизоляционными матами, обеспечивающими стабильность геометрии во время полета.
Для расширения зоны обзора по бортам станции были размещены две антенны, что увеличило оперативность съемок и досягаемость объектов, в связи с чем бортовая радиолокационная аппаратура имела ширину полосы захвата 2x300 км. Радиоголограмма вдоль трассы протяженностью 20-240 км записывалась на видеомагнитофон и передавалась по радиоканалу на наземный пункт приема, где первоначально для синтеза изображения использовали машину оптического преобразования информации. Выходное изображение имело разрешающую способность 25-30 м, в дальнейшем был внедрен цифровой синтез, разрешение удалось поднять до 10-12 м.
Для сброса информации на Землю служила аналоговая радиолиния (кроме основного на станции стоял резервный передатчик). В бортовой аппаратуре РСА «Меч-К» значительно ранее, чем за рубежом, была реализована функция настройки угла рыскания по нулю доплеровской частоты непосредственно перед проведением съемки. Это позволило снизить ошибки установки луча антенны до 2-3 угловых минут и устранить миграцию дальности принятых от цели сигналов, что значительно упрощало наземные устройства синтеза изображения как оптического для «Меча-К» («Космос-1870»), так и цифрового для «Меча-КУ» («Алмаз-1»). В процессе испытаний РСА «Меч-К» (КА «Космос-1870») рассматривалась возможность расширения полосы обзора ...
Инфракрасный пеленгатор «Янтарь» прекрасно отработал с июня 1974 года по январь 1975 года на борту станции «Салют-3» («Алмаз-2»). Имитация перехватов на орбите и обнаружение «перехватчиков» прошли успешно. Все пуски ракет были зафиксированы, а полученная информация многие месяцы анализировалась, экстраполировалась и в итоге свелась к значительному уточнению тех самых исходных данных, о которых указывалось выше, что позволило значительно улучшить характеристики последующих разработок. Результаты работы получили высокую оценку от руководства ГУКОС, Главного штаба РВСН и Главного оперативного управления Генерального штаба Министерства обороны.
Для создания светового потока при проверках электротехнических характеристик фотоэлектрических преобразователей солнечной батареи, электрооборудования (а при комплексных и автономных испытаниях системы электропитания - аппаратуры регулирования и контроля, заряда-разряда БХБ и системы терморегулирования) служил осветитель С-308 (имитатор солнечного излучения), состоящий из трехуровневых несущих стоек, каркаса и крестообразной арматуры с патронами, в которые ввернуты две тысячи ламп ВП-8 с вольфрамовой нитью. Потребляя мощность 1,0 МВт, лампы обеспечивали засветку в виде прямоугольного светового пятна 12x9 м при максимальной мощности светового потока - 1000± Вт/м2 и его неравномерности ±10%.
Осветитель, спроектированный и изготовленный в ЦКБМ с использованием документация ВНИИИТ, позволил впервые провести в наземных условиях одновременную проверку всей аппаратуры, входящей в систему энергоснабжения, начиная с полноразмерной солнечной батареи, АРК-200, БХБ и системы терморегулирования. Полученные в результате этих работ эмпирические коэффициенты позволили провести необходимые электрические и тепловые расчеты, получить реальные вольт-амперные и вольт-ваттовые характеристики солнечной батареи, буферных аккумуляторов и аппаратуры регулирования и контроля, проверить работу системы терморегулирования на всех режимах работы системы энергоснабжения, поскольку только восемь БХБ при имитации режимов полета выделяли от 400 до 1000 Вт тепловой энергии.
Одной из самых сложных проблем того времени было обеспечение забора топлива из баков космического аппарата в условиях невесомости. Для ее решения при проектировании спутников УС и ИС был создан сферический бак с гибкой алюминиевой разделительной диафрагмой, отделяющей полость наддува от топливной полости. Диафрагма приваривалась через переходное кольцо к одной из двух полусфер, после чего обе полусферы сваривались между собой, образуя бак. Для двигательной установки ОПС он имел рабочее давление 25 кгс/см2, объем 210 л и невырабатываемые остатки не более 2,5 л. В условиях длительных космических полетов металлические диафрагмы имели существенное преимущество перед мягкими, т.к. исключали возможность диффузионного натекания газа наддува в топливо.
Двигательные установки для орбитальных пилотируемых станций «Алмаз» изготавливал Филиал №1 ЦКБМ в Филях. Головное предприятие (ЦКБМ) поставляло ему топливные баки - сосуды сферической формы с жесткой металлической диафрагмой, в которых все основные детали соединялись автоматической аргонно-дуговой сваркой. Бак состоял из двух полусфер, двух штуцеров, опорного кольца и диафрагмы. Последняя приваривалась к кольцу и делила бак на две полости, наддувную и топливную.
При подаче сжатого газа в первую полость диафрагма выгибалась и вытесняла жидкость из второй полости. Такие баки изготавливались по уникальной технологии впервые в стране. Для производства полусфер и диафрагм из алюминиевого сплава АМгб-М были спроектированы и изготовлены вытяжные штампы. Формообразование производилась методом холодной листовой штамповки за пять (для полусфер) и три (для диафрагм) перехода.
Между операциями выполнялся отжиг в электропечи, а для его контроля каждую деталь сопровождал контрольный образец. Полусферы проходили механическую обработку кромок под сварку и разделку отверстий под штуцеры, устанавливались в сварочное приспособление и в них вваривались штуцера.
При общей сборке бака вначале сваривалась и проходила радиографический контроль нижняя полусфера с опорным кольцом. Затем по опорному кольцу подгонялась и сваривалась диафрагма, после чего - верхняя полусфера. К штуцерам приваривались переходники, состоящие из двух разных металлов: сплав АМг-6 приваривался к штуцерам бака, сталь 12Х18Н1 ОТ сваривалась с трубопроводами двигательной установки. Такие биметаллические соединения были освоены и запатентованы ЦКБМ, они позволяли избежать нарезки резьбы на штуцерах и трубопроводах, обеспечивали абсолютную герметичность и, следовательно, увеличивали надежность системы.
Рассказывает главный сварщик ЦКБМ в те годы, ветеран предприятия В.И. Зайцев: «Первой работой, касающейся изделия «Алмаз» и запущенной в производство ЦКБМ, были алюминиевые шаровые топливные баки и алюминиевые трубопроводы систем жизнеобеспечения и терморегулирования.
Отработка технологии сварки баков началась еще применительно к изделию «ИС», но В.Н. Челомей, как оказалось позже, предвидел применение баков этого типа в конструкции орбитальных станций, что подтверждается еще и его командой создать в будущем корпусе №33 баковый цех. Он оказался прав: в последующем пришлось много поработать конструкторам и сварщикам по доведению элементов конструкций бака и технологии изготовления до приемлемого уровня».
Идеологов конструкции бака прежде всего интересовала равномерность выкладывания алюминиевой диафрагмы по внутренней поверхности полусферы при подаче давления и прочностные характеристики, а сварщиков подстегивали три обстоятельства: преждевременное разрушение баков по замыкающему сварному шву, трещинообразование по шву приварки штуцеров к полусферам и, как ни странно, чистота внутренней поверхности баков. Надо еще отметить, что работы по бакам должны были соответствовать «Правилам Котлонадзора».
Специалисты-проектировщики и исполнители, вплоть до рабочих, были обучены и аттестованы на право проектирования, сварки и испытаний изделий, а чертежи, технологические процессы и состав оборудования сварочных постов были согласованы с «Котлонадзором».
На первый план из трех сварочных проблем вышло требование по соблюдению чистоты бака и помещений. Поэтому при организации цеха по сварке цветных металлов в новом корпусе был выделен баковый участок, оснащенный современным сварочным оборудованием разработки Научно-исследовательского института авиационных технологий и организации производства (НИАТ), и созданы отдельные участки сборки и промывки баков. Исключая транспортировку деталей в гальванический цех, организовали в этом же корпусе участок травления алюминиевых деталей.
После проработки всех аспектов по соблюдению чистоты в помещении оборудования и оснастки, рабочих мест и т.п. разработали соответствующую инструкцию. Все мероприятия по чистоте были настолько объемными, что заместитель главного сварщика В.И. Оботуров, обобщив все аспекты этой работы, защитил кандидатскую диссертацию.
Проблема трещинообразования по сварному соединению штуцера с полусферой была решена совместно с отделом сварки НИАТ путем применения операции отгиба сварочных кромок на полусфере, компенсирующего поперечные сварочные напряжения, и внедрения импульсной сварки с помощью специально разработанного блока к источнику питания, уменьшающей количество дефектов в шве. Оставалась проблема преждевременного разрушения бака по замыкающему шву при контрольных испытаниях. Мало помогло изменение конструкции подкладного кольца, исключающего появлений концентраторов напряжения в проплаве.
В конце концов в отделе сварки пришли к выводу о возможной ошибке в расчете: прочность бака рассчитывалась применительно к идеальному шару, наличие жесткого опорного кольца и резкий перепад толщин меняли схему нагружения в области, примыкающей к сварному шву. Это было подтверждено при тензометрировании и расчетным путем. «Идеальный» расчет был справедлив только на расстоянии 60-70 мм от шва.
Инженеры отдела, проработав соответствующую литературу, убедились, что, кроме растягивающих напряжений, на шов действуют и другие виды напряжений, снижающие прочность бака. Разработав и решив математические уравнения, сварщики доказали, что реальные нагрузки на заключительный шов значительно больше расчетных.
Бортовая медукладка (аптечка) ОПС содержала препараты широкого направления. Присутствовали антисептики для несильных повреждений кожного покрова (на станции довольно много конструкций из металла, о которые космонавт может удариться или зацепиться), перевязочные материалы - пластыри, бинты. Поскольку на станции искусственная атмосфера и постоянно работают вентиляторы, имеется вероятность простудных заболеваний. Для таких ситуаций предусмотрены противовоспалительные препараты и согревающие мази, глазные капли.
Имелись препараты для решения проблем, связанных с желудочно-кишечным трактом. На начальном этапе космического полета может возникнуть заложенность носа. Это связано с тем, что из-за невесомости происходит перераспределение жидкостей (кровь, лимфа) от ног к голове, и организм запускает процесс адаптации. Плюс при работе в отсеках ОПС могла возникнуть пыль, которая способна вызвать аллергию и заложенность носа. Поэтому имелись и капли для носа, купирующие подобные явления.
Члены экипажа довольно часто использовали поливитамины с микроэлементами. Были и другие фармакологические препараты. Для обеспечения длительного полета космонавтов на станции в ограниченном замкнутом пространстве был проведен комплекс специальных мер с целью максимального снижения микробной обсемененности, предотвращения инфекционных заболеваний и создания оптимальных санитарно-гигиенических условий...
... гибель экипажа «Союза-11», возвращавшегося с борта ДОС «Салют-1», заставила в корне пересмотреть взгляды на эту проблему. На базе имеющегося авиационного аварийно-спасательного скафандра «Сокол» специалисты НПП «Звезда» срочно разработали космический вариант «Сокол-К», основной задачей которого являлось спасение космонавта в случае разгерметизации кабины корабля на наиболее опасных участках полета - при старте и выведении, во время динамических операций на орбите (коррекций, стыковки и расстыковки) и спуска на Землю.
Скафандр представлял собой комбинезон, герметизированный по отношению к внешней среде и выполненный из двухслойной оболочки - силовой (наружной) и размещенной внутри нее герметичной (внутренней). Голову закрывал мягкий шлем (затылочная часть - продолжение оболочки корпуса, в передней части - разъем шлема из двух полурамок с устройством для закрытия иллюминатора), имелись съемные перчатки и манжетки, внутренний теплозащитный костюм с системой вентиляции, верхняя защитная одежда, ботинки, шлемофон и другие устройства.
Внутренний объем гермооболочки соединялся с регулятором давления в скафандре, и через объединенный разъем коммуникаций (шлангов) - с индивидуальной системой жизнеобеспечения космонавта вентиляционного типа. В герметичном корабле скафандр вентилировался кабинным воздухом, который поступал в шлем, в рукава и к ступням ног. При разгерметизации кабины (при падении давления в ней до величины 600 Па) газовая смесь автоматически начинала подаваться в шлем скафандра, а подача воздуха от вентиляторов прекращалась. На опасных участках полета шлем должен был закрываться вручную; он имел клапан подсоса, обеспечивавший дыхание космонавта атмосферным воздухом после окончания подачи газа (при закрытом иллюминаторе).
Для управления процессами, осуществляемыми внутри скафандра, снаружи герметичной оболочки имелись пульты управления пневмосистемами и электросистемами. Газ выходил из скафандра через регулятор давления, который служил также предохранительным клапаном. «Сокол-К» не предназначался для выхода в открытый космос, но выдерживал эти условия: он был рассчитан на пребывание в вакууме до 2 часов (из-за малого бортового запаса кислорода и ограничений по тепловому режиму); в случае разгерметизации кабины посадка корабля должна была производиться в течение этого времени. При отработке и испытаниях возвращаемого аппарата ТКС вначале тоже использовались скафандры «Сокол-К».
Для спасательного снаряжения ВА НПП «Звезда» прорабатывал схемы замкнутой системы жизнеобеспечения скафандра регенерационного типа «Сокол-КР», позволяющие увеличить время работы в аварийной ситуации. Однако из-за задержек по разработке этой системы основным вариантом для возвращаемого аппарата был принят скафандр «Сокол-КВ» с блоками подачи кислорода, вентиляции и охлаждения. При этом планировалось довести время спасения экипажа в случае разгерметизации аппарата до 3 часов (в том числе от бортового запаса кислорода - в течение 105 минут и от систем функционально-грузового блока - в течение 75 минут).
«Сокол-КВ» отличался от исходного скафандра «Сокол-К» прежде всего поперечным разъемом для ускоренного надевания (делил оболочку на отдельные друг от друга рубашку со шлемом и брюки), шлемом увеличенного размера и обзора, а также новой системой вентиляции и блоком водяного охлаждения. Испытания выяснили, что поперечный разъем оболочки «Сокола-КВ» не обеспечивал достаточной надежности из-за плохого качества силовых застежек-молний (точнее говоря, из-за отсутствия в нашей промышленности силовых застежек-молний с надежным разъемным звеном, что могло приводить к неправильному их закрыванию), а наличие системы водяного охлаждения осложняло эксплуатацию как скафандра, так и корабля, и в ней не было крайней необходимости.
Поэтому совместно с заказчиком решили модернизировать скафандр: новый «Сокол КВ-2» использовал старую воздушную систему охлаждения и вместо поперечного разъема имел передний распах в виде клина, направленного острием вниз с двумя неразъемными молниям по его сторонам, и использовал для герметизации аппендикс. При этом сохранялись такие преимущества «Сокола-КВ», как меньшее время надевания, увеличенный шлем с большим обзором, регулятор давления в наиболее удобном для его использования месте.
Скафандр, который должен был использоваться в возвращаемом аппарате, не нашел своего прямого применения, так как экипаж доставлялся на станцию «Алмаз» кораблями типа «Союз». В реальных условиях «Сокол КВ-2» испытали космонавты Ю.В. Малышев и В.В. Аксенов, совершившие в июне 1980 года первый пилотируемый полет на модернизированном корабле «Союз Т-2» на станцию «Салют-6».
Изначально скафандр «Орлан» разрабатывался для командира экспедиции лунной программы Н1-ЛЗ как модификация скафандра «Кречет-94» для оказания помощи второму космонавту, переходящему из орбитального корабля в лунный модуль и обратно. Скафандр полужесткого типа не требовал индивидуальной подгонки, имел возможность обеспечения быстрого и надежного надевания-снятия, удобства эксплуатации, высокой герметичности и надежности, широкого диапазона регулировки по росту. Его подвижность позволяла осуществлять космонавту вход и выход из шлюзовой камеры, выполнять какие-либо работы на поверхности станции, а также проводить стыковку с системой передвижения в космическом пространстве.
Шлем и металлическая кираса «Орлана», собранные в единый блок, - жесткие; «рукава» и «штанины» - мягкие. В отличие от скафандров мягкого типа полужест- кий было существенно легче надевать: для этого достаточно было войти в прямоугольный вырез в задней части кирасы и закрыть за собой герметичную «дверь»- ранец, в котором размещена автономная система жизнеобеспечения. Съемными у «Орлана» были только перчатки, подбираемые для каждого космонавта индивидуально.
В местах сгибов рук (плечи, локти, запястья «рукавов») и ног (колени «штанин»), а также на перчаточных разъемах устанавливались гермоподшипники. Органы управления были сосредоточены в одном пульте, расположенном на груди, сигнальные лампочки - на груди и внутри шлема. Теплосъем и вентиляция тела космонавта осуществлялись комбинированным вентиляционно-охлаждаю- щим костюмом, сделанным в виде белья, в которое были вшиты гибкие пластиковые воздуховоды (подводили воздух ко всем частям тела, особенно к кистям и сгибам рук, а также к ступням и коленям) и эластичные трубочки, по которым циркулировала охлаждающая вода, и способные отвести до 400 ккал в час.
Защиту от солнечного излучения обеспечивала внешняя теплозащитная оболочка, состоявшая из пяти слоев экранно-вакуумной теплоизоляции. Перчатки скафандра представляли собой многослойные пятипалые элементы с герметичным вкладышем, слои которого скреплялись между собой стяжным тросом на кольце разъема. Обувь изготавливалась заодно со штанинами скафандра и предназначалась для сохранения теплового режима ног и для их защиты от механических повреждений. «Орлан», обладающий кислородной атмосферой при давлении 0,4 атм, обеспечивал космонавту безопасное пребывание в разгерметизированной станции, а также при выходе и нахождении в космическом пространстве два раза по 2,5 часа.
В ранце, помимо основного, имелся запасной аварийный кислородный баллон на 30 минут, системы подачи кислорода и очистки выдыхаемого газа, агрегаты системы водяного охлаждения. Средства двусторонней связи включали антенны радиотехнической системы и аппаратуру передачи по телеметрии основных физиологических параметров состояния космонавта и работы отдельных узлов ранцевой системы жизнеобеспечения (до 16 параметров). Кроме того, имелся аккумулятор и электрофал, обеспечивающие питание агрегатов ранца, а также пульт управления и индикации.
Основной проблемой для конструкторов отдела, а для плазовой бригады особенно, были огромные размеры корпуса изделия. Чертить в масштабе 1:1 космический аппарат более 4 м в диаметре и более 12 м длиной разметчикам плаза еще не доводилось, не было такого инструмента и не было таких плазов, да и разметочных столов таких размеров. Из воспоминаний ветеранов НПО машиностроения А.Ю. Бирюкова, H.A. Носковой, Л.М. Куликовой: «Первые плазы размечали на фанерных листах толщиной 10-12 мм, покрашенных серой краской, на которых чертили несмываемой тушью. Позже появились металлические листы толщиной 3 мм, покрытые красной краской; на них чертили острыми чертилками, которые оставляли на краске «волосяной» след.
В начале 1970-х появился плаз в виде прозрачной пленки (винипроза), на котором чертили черной и цветной тушью. Для смывания туши использовали специальный состав, очень вредный для кожи рук и с сильным запахом. На паркетном полу помещения плаза слесари столярного цеха выставляли специальные квадратные столы с регулируемыми по высоте ножками, по уровню выставляли «горизонт». Стыки фанерных или металлических листов идеально подгоняли друг к другу без зазоров.
Ступеньки по листам не допускались, их стесывали миниатюрными рубанками. На такие столы разметчицы залезали с ногами без обуви в бахилах и чертили, сидя на коленях. Предусматривались специальные коврики из поролона, обшитые тканью, но колени все равно быстро уставали, надо было спускаться на пол для отдыха.
Точность построения контура должна была быть в пределах 0,2 мм, независимо от того, на каком материале работаешь. Такая точность обеспечивалась с помощью специального инструмента - женевского линейки, метрового латунного бруска с сечением в виде трапеции, на боковых сторонах которого были нанесены риски и продольные лунки. По лункам перемещалась каретка с увеличительным стеклом (лупой). Все плазы накрывались покрывалами из шелковой ткани, открывали только ту часть стола, на которой работали. Вот такая вот космическая технология!
В конце 1960-х годов два стола 6*6 м состыковали; заказали и изготовили трубчатые циркули размахом 2,5 и 3 м и набор лекал и реек из оргстекла, позволяющих сопрягать большие окружности. Заказами на специализированном предприятии линейки длиной 2,5 и 3 м (стальные и тяжелые, как рельс), с двумя ручками для перемещения и установки на плаз. Набрали дополнительно учеников разметчиков, провели структурные изменения в бригаде. Появилось несколько групп: группа Г.М. Морозова, В.А. Мартынова, М.Б. Абелева и группа П.Н. Раскутина для работы с цехами.
После этого приступили к плазовой провязке будущего корпуса ОПС «Алмаз». Сначала нанесли контур гермоотсека, разбитый на шпангоуты и вафельные панели, передний отсек и раму двигательной установки, а потом каркасы всех агрегатов, установленных снаружи станции на малом диаметре и шлюзовой камере. Каркас солнечных батарей, антенны и другое оборудование просматривали в двух положениях (в сложенном, для определения размещения под корпусом проставки и головного обтекателя, и в раскрытом).
Фронт работ расширялся, теперь уже одновременно работало несколько человек на всех свободных углах одного большого плаза. Затем пришло время для провязок внутренней начинки станции: рам по левому и правому бортам, потолка, пола (плазы так и назывались). Провязывали установку блоков, оборудование систем терморегулирования, жизнеобеспечения и т.п., трубопроводов, трасс - пошел вал чертежей других
Из воспоминаний ветерана предприятия B.C. Кудряшова: «В начале проектирования главной проблемой конструкторов почти всех бригад стали непривычно большие размеры корпуса изделия и отсутствие соответствующего «инструмента». Доски стандартных кульманов не позволяли провязывать конструкции таких больших габаритов (обечайки, шпангоуты, шлюзовая камера, пространственная ферма под двигательную установку, панели системы терморегулирования, каркас солнечных батарей, корпус гермоотсека, проставки и т.п.).
Что можно начертить на доске размером 150 х100 см?! А чертить в уменьшенном масштабе считалось плохим тоном; опытные конструкторы хотели реально чувствовать габариты конструкции, ее массу, видеть, что расположено вокруг твоей конструкции в реальном масштабе, куда можно нарастить «мясо» и какой будет зазор между соседними элементами.
Поэтому, так же как в авиации, при проектировании пространственных конструкций (особенно больших Начальник конструкторского отдела ЦКБМ А.И. Коровкин и его заместитель А.М. Македонский размеров) использовался плазово-шаблонный метод, и конструкторы, занимающиеся плазовыми провязками, работая вместе с конструкторами-разработчиками, прочерчивали в масштабе 1:1 массу линий и концентрических окружностей, наносили теоретический контур, определяли узловые точки, «пробивали» оси будущих силовых элементов и оси симметрии.
В конце 1960-х годов резко возрос спрос на «большие» кульманы - стало понятно, что в каждой бригаде их должно быть три-четыре. Они стали поступать в отдел. Появились и другие чертежные принадлежности: циркули и линейки размером 2,5 м, лекала в человеческий рост, трафареты из астролона (прозрачной пленки) с нанесенными на них концентрическими дугами большого радиуса. Спасало то, что группа материально-технического снабжения, которой руководила А.Г. Сахарова, в то время еще напрямую подчинялась начальнику отдела А.И. Коровкину».
Из воспоминаний ветерана предприятия А.Б. Швецова:
«Основной проблемой, с которой столкнулись при разработке панелей системы терморегулирования, было «ерзанье» башмаков системы крепления панелей: при изменении температуры на орбите алюминиевые башмаки постоянное терлись по алюминиевому корпусу ОПС. Как показали расчеты и испытания, за период нахождения в космосе на корпусе должны были появиться протертости до дыр. В связи с этим было принято решение установить между опорными поверхностями башмаков и корпусом станции антифрикционные фторопластовые прокладки, сводящие трение к минимуму.
При возобновлении работ по комплексу «Алмаз» в 1985 году пришлось организовывать подтверждение наличия этих прокладок на корпусе станции, который находился на ЗИХе: документацию к тому времени частично утратили, и было непонятно, проведена ли доработка и с какого изделия. Чтобы убедиться в наличии прокладок, пришлось вскрывать в цехе ЗИХа ближайший к отдельно взятому башмаку люк на стыке с корпусом и визуально определять, стоят ли прокладки? Очень много времени ушло на организацию работ и согласование. Проверка была непродолжительной, прокладки стояли. Был составлен акт, и вопрос закрыли».
При проектировании корпусов ОПС, ТКС и ВА учитывался технический задел и технологические наработки ракеты-носителя УР-500К, которая проходила летные испытания и была освоена в производстве, а также космического аппарата «Протон». На этих изделиях конструкторы и технологи нашего предприятия впервые столкнулись с корпусами большого диаметра (4100 мм), сбрасываемым головным обтекателем, солнечными батареями и механизмами, работающими в космосе.
С самого начала проектирования корпусов гермоотсеков рассматривался вариант сварной конструкции из деформированных листовых заготовок материала АМГ-6, которые представляли собой фрезерованные вафельные панели цилиндрической, конической и сферической формы, с максимально возможными габаритами (для уменьшения количества сварных швов). Для повышения точности и качества ячейки «вафли» планировалась постепенная замена механического фрезерования химическим.
Совместно с технологами завода-изготовителя проводилась большая работа по оптимизации внешних размеров (габаритов), что позволило уменьшить номенклатуру цилиндрических, конических и сферических заготовок. Кропотливая работа по разбивке панелей на вафельные ячейки и подбору размеров и формы ячейки проводилась с учетом имеющихся и уже освоенных типоразмеров инструмент-катодов для химфрезерова- ния, что требовало постоянного пересогласования разработанной конструкторской документации с проектным, технологическим отделом и отделом прочности. Интересной конструкторско-технологической задачей было проектирование силовых шпангоутов большого диаметра для герметичных отсеков.
На этапе разработки и выпуска конструкторской документации рассматривалось два основных варианта конструкции: сварной (с поперечными сварными швами и последующей механической обработкой) и цельнофрезерованный из специально кованых раскатных колец. Первый вариант, относительно простой и дешевый, не требовал большого времени на освоение и технологическую подготовку производства, но не гарантировал 100% степени герметичности и не давал желаемой точности по внешним габаритным размерам. Качество сварных швов в шпангоутах подтверждалось только тогда, когда сваривался весь гермоотсек, и по падению давления в отсеке определялась степень негерметич- ности. В очень высокие (космические) требования часто не укладывались. «Щупами» и «течеискателями» определялась зона больших трещин и пор, которые подваривали, и корпус снова проверяли. Иногда структура «непровара» и трещин не позволяла провести подварку дефекта, тогда из «готового» отсека вырезался шпангоут и на его место вваривали новый.
Изготовление гермокорпуса изделия было очень трудоемкой и длительной технологической операцией. Цельнофрезерованный шпангоут позволял избежать проблемы негерметичности, обеспечивал необходимую точность (по диаметру), но был дорогостоящим и длительным (до 8-14 месяцев) в изготовлении в связи с освоением нового вида заготовок. Основные и протяженные сварные швы - продольные, поперечные (кольцевые) и сложные (по сферической поверхности) - планировалось проводить автоматической сваркой. Все элементы свариваемых кромок на панелях, шпангоутах и вваренных фланцах должны были иметь необходимые утолщения (для компенсации потери прочности в сварном шве) и опорные площадки для установки подкладных и прижимных колец.
Вместе с отработкой режимов автоматической сварки и сварочного оборудования, обеспечением удобства его монтажа (демонтажа) совершенствовались приемы борьбы с «поводкой» конструкции. Весь конструкторско-технологический опыт обобщался в инструкциях и технических рекомендациях, которые дополняли отраслевые стандарты и стандарты предприятия. Варианты изготовления листовых заготовок, вафельных панелей и шпангоутов, а также отработка автоматической сварки отражались в конструкторской документации, которая постоянно корректировалась и уточнялась.
Оперативная корректировка документов требовала постоянного присутствия конструкторов, выпуска предварительных извещений и их последующего погашения. В первые месяцы (и даже годы) освоения в производстве нашей документации и изготовления первых образцов на заводе-изготовителе постоянно находилась группа представителей конструкторского отдела и главных ведущих конструкторов.
В течение первого полугодия 1967 года на разработку новых материалов и специальных покрытий для ракетно-космического комплекса «Алмаз», включая орбитальный блок и возвращаемый аппарат, предприятиям- разработчикам материалов были выданы технические задания. Наибольшие трудности вызывали разработка внешнего толстостенного (-40 мм) теплозащитного покрытия для ВА (разработчик материала и технологии изготовления - ВИАМ), технология изготовления силового днища ВА с пенопластовым заполнителем (ВИАМ) и разнотолщинной (от 2 до 8 мм) многослойной ткани из кремнеземных нитей шириной до четырех метров (ВНИИСПВ), а также разработка разъемных герметичных соединений (для люков) с использованием теплостойких (до 350°С) резин (разработчик документации на уплотнительные прокладки - Научно-иссле- довательский институт резиновой промышленности (НИИРП) совместно с ЦКБМ). Эффективность теплозащитного материала на основе многослойной стеклоткани и фенольного связующего исследовалась на электродуговых установках и при радиационном нагреве на отдельных образцах, панелях, фрагментах теплозащиты.
За период 1967-1972 годов ВИАМ, ВНИИСПВ совместно со специалистами ЦКБМ и Заводом имени М.В. Хруничева провели большой комплекс работ по определению физико-механических и теплофизических характеристик внешнего теплозащитного покрытия возвращаемого аппарата и отработке технологии его изготовления на образцах, крупногабаритных панелях и натурных деталях теплозащиты. Впервые в отечественной практике для внешнего теплозащитного покрытия использовалась специальная многослойная ткань трехмерного плетения и фенольно-формальде- гидное связующее, обеспечившие тепловую защиту ВА при воздействии высоких температур (-более 1000°С) без расслоений, трещин, с малой величиной усадки в поверхностном слое (не более 0,5%) и переменной плотностью от 1,4±0,5 г/см3 до 1,25±0,05 г/см3.
Впервые в текстильной и химической промышленности на текстильном комбинате имени Э.Т. Тельмана (г. Ленинград), а затем на заводе стекловолокна и стеклопластиков в г. Тверь было освоено производство многослойной стеклоткани из кремнеземного волокна шириной 4,3 м в толщинах 2 мм, 4 мм, 8 мм.
Крупногабаритные детали теплозащиты изготавливались способом пропитки «сухого» пакета наполнителя (многослойной стеклоткани) полимерным связующим фенольного типа под давлением - эта технология, опробованная к тому времени в ЦКБМ и на Оренбургском машиностроительном заводе (ныне ПО «Стрела») совместно со специалистами ВИАМ, отрабатывалась на Заводе имени М.В. Хруничева. Работоспособность конструкции и материалов теплозащиты была подтверждена при натурных испытаниях прококсованного слоя теплозащитного покрытия ВА трех возвращаемых аппаратов: последующий осмотр состояния теплозащитного покрытия показал, что имеет место коксование материала поверхностного слоя только на днище возвращаемого аппарата на небольшую глубину (3-5 мм); конусная часть теплозащиты корпуса повреждений не имела. По результатам летных испытаний был сделан вывод, что внешняя теплозащита сохранила работоспособность и может использоваться повторно.
Для упрочнения прококсованного слоя и многократного (3-5 раз) использования конструкции и материалов теплозащиты был проведен комплекс работ по восстановлению физико-механических и теплофизических характеристик материала внешнего покрытия на днище возвращаемого аппарата путем допропитки прококсованного слоя полимерным связующим. Разработанная технология позволила впервые в мире создать многоразовый возвращаемый аппарат - решения были подтверждены многократным спуском с орбиты.
К тому времени предприятие накопило опыт создания герметичных конструкций для неподвижных соединений космических изделий ИС, УС, «Протон». Однако, исходя из условий эксплуатации орбитального блока и возвращаемого аппарата системы «Алмаз», в составе конструкций необходимо было иметь разъемные соединения (люки) и подвижные герметичные соединения (рукоятки), а опыта их разработки не было.
Другой задачей, стоявшей перед коллективом отдела 42, было обеспечить экипаж «Алмаза» пишущими принадлежностями. Все бортовые инструкции были снабжены специальными ручками, которые крепились к бортовым инстукциям на пружинах. Писатель С.Н. Славин в своей книге «История военной космонавтики» утверждает, что советские космонавты в полете пользовались карандашами, т.к. шариковые ручки в невесомости не работают, а капиллярных ручек промышленность СССР не производила.
По техническому заданию отдела 42 был заключен договор с фирмой «Союз» на разработку и изготовление партии ручек для работы на комплексе «Алмаз», в результате чего были созданы ручки с перемещением пасты к пишущему узлу как при помощи пружины сжатия, так и газового поршня. Космонавты «Алмаза» писали шариковыми ручками, адаптированными к условиям невесомости.
Важным шагом стали тепловые испытания на стендах в Тураево, для которых было изготовлено отдельное теплозащитное днище - самый теплонапряженный элемент аппарата при спуске с орбиты. Он обеспечивал ВА высокие эксплуатационные характеристики благодаря наличию на днище переходного люка с учетом конструктивного решения по лабиринтной герметизации уплотнения. «Язык» из листового фторопласта, наклеенный на днище аппарата в районе люка, служил для уноса сублимирующего пластика потоком воздуха, создавая теплоизолирующую «подушку» из испаряющегося вещества и уменьшая теплонапряженность уплотнения. Тестирование в условиях реального полета, проведенное позже, подтвердило правильность конструктивных решений по устройству люков и теплозащиты корпуса - как на боковой поверхности, так и на днище.
На технологическом изделии проводилось макетирование и отработка монтажей и компоновки всех систем и устройств возвращаемого аппарата «беспилотной» серии №009. Штатные и аварийные случаи посадки на грунты различных типов проверялись с помощью специально подготовленного возвращаемого аппарата во время бросковых («копровых») испытаний на полигоне в подмосковной Балашихе, после чего с успехом прошли тесты электрооборудования и всех систем изделия на работоспособность. Парашютно-реактивная система посадки продувалась в аэродинамической трубе ЦАГИ на воздействие различных нагрузок при вводе парашютов.
По словам руководителя проекта A.B. Благова, «аппарат, установленный в самой большой в стране трубе, казался крошкой... Все менялось, когда в потоке раскрывались парашюты». На первом этапе полунатурных испытаний парашютной системы (отработка ввода тормозного и вытяжного парашютов) использовался имитатор - весовой аналог ВА - холостая авиабомба ФАБ-3000, сбрасываемая с самолета.
Параллельно с наземной стендовой отработкой систем и агрегатов изготавливались элементы материальной части ВА, в частности, корпус из стальных панелей в натуральную величину без теплозащиты, с габаритно-весовыми макетами оборудования для начала бросковых испытаний с вертолета с целью отработки парашютно-реактивной системы посадки.
Кроме устройств ввода парашютной системы изделие оснащалось пороховыми двигателями для раскачки, закрутки и кувыркания и телеметрической аппаратурой для записи параметров ввода парашютов и работы ДУ мягкой посадки. Снаружи корпус окрашивался желто-черными секторами, чтобы со стороны определить, имеется ли вращение при спуске на парашюте63. По результатам этих бросков программу дальнейших тестов уточнили и дополнили: после доукомплектования ВА сбрасываемым носовым отсеком отработка проводилась с регистрацией данных на телеметрическую аппаратуру путем ввода параметров всех элементов парашютно-реактивной системы.
В десятках сбросов система посадки работала устойчиво: ни один возвращаемый аппарат не разбился. В результате были получены заключения об особенностях функционирования системы, электроавтоматики отделения носового отсека, пиротехники и готовности аппарата к следующему этапу испытаний. Затем последовали сбросы с самолета для всесторонней проверки работоспособности систем, обеспечивающих приземление при различных условиях скоростного напора и положения отсека экипажа в пространстве (днищем вперед, назад, боком), при отказах одного из парашютов - вытяжного или тормозного, нераскрытии рифовки одного из основных куполов и других вариантов ввода парашютной системы. С этой целью были изготовлены специальные габаритно-весовые изделия серии 003, необходимая оснастка для загрузки их в самолет Ан-12Б и последующего сброса.
На аэродроме «Кировское» под городом Феодосия в Крыму была организована техническая позиция, где проводились операции по подготовке к испытаниям: ВА устанавливался в специальный корсет, вывозился к самолету и закатывался по специальным рольгангам внутрь фюзеляжа. После набора высоты 10 км самолет делал предварительный заход, во время которого уточнялись параметры атмосферы, ветер, координаты приземления, а со второго захода выполнялся сброс. Работа проводилась на полигоне, устроенном на крымском мысе Чауда. При срабатывании парашютов и двигателя мягкой посадки аппарат плавно приземлялся, а рама парашютно-реактивной системы посадки с тремя куполами с помощью пиротехники отделялась. После приземления автоматически открывались антенны и включался поисковый маяк.
Получив в целом положительные результаты ЛВИ-1 и учитывая готовность поставки первого ТКС на полигон, было принято решение использовать в составе корабля возвращаемый аппарат №009А/2 серии 009. Используя опыт подготовки первых двух ВА, подготовка третьего проходила спокойно, в соответствии с намеченными сроками. На соседних рабочих местах в сооружении 92-2 готовились третий ВА и первый ФГБ корабля.
Конечно, были трудности технического характера: все-таки первый ТКС сопрягался с комплектом контрольно-измерительного оборудования, впервые расчеты полигона притирались с промышленностью. Л.М. Шелепин вспоминает о таком случае: «Наши коллеги из Филиала №1 ЦКБМ рассказали, что утром в начале проверок был выявлен минус 27 В на корпусе.
В результате длительного поиска причины пришлось отстыковать всю кабельную сеть от контрольно-измерительной аппаратуры и ТКСа потом распушить кабельные трассы. В результате обнаружили вколоченную в один из кабелей отвертку. Разбирательством занялись компетентные органы. Сутки были потеряны. После автономной подготовки ВА и ФГБ состыковали и провели совместные комплексные испытания.