В космосе нет мелочей

5 апреля 1987 года на сближение и стыковку с пилотируемым орбитальным комплексом «Мир» — «Союз ТМ-2» направился беспилотный астрофизический модуль «Квант». На борту комплекса встречи с «Квантом» ожидали Ю. В. Романенко и А. И. Лавейкин. Правда, во время этапа сближения и стыковки они находились в своем корабле «Союз ТМ-2», который был пристыкован к станции «Мир» со стороны переходного отсека. Перед стыковкой с другими кораблями и модулями в целях безопасности космонавты всегда переходят в свои корабли. При стыковке могут возникнуть различные непредвиденные ситуации — вплоть до нарушения герметичности корпуса орбитальной станции. При нарушении штатного режима стыковки, в случае отказа автоматики в системе сближения и при отсутствии экипажа на борту, который мог бы вмешаться в управление аппаратом, не исключено соударение сближающихся космических аппаратов.

Сближением «Кванта» со станцией «Мир» управляла радиотехническая система «Игла», которая продолжает работать на станции, обеспечивая сближение и стыковку с ней грузовых кораблей, подходящих со стороны агрегатного отсека. На заключительном этапе сближения, когда до станции оставалось всего 200 м, на Землю пришла информация о потере захвата системой «Игла». Автоматика выдала команды на двигатели служебного блока, связанного с «Квантом», для увода от станции во избежание столкновения с нею.

Четверо суток потребовалось специалистам для анализа возникшей ситуации и поиска пути выхода из нее. Как оказалось, были слишком завышены требования по взаимному отклонению аппаратов на самом последнем участке сближения перед стыковкой. Это было сделано в связи с тем, что впервые осуществлялась стыковка беспилотного аппарата массой 20 т к пилотируемому комплексу массой 30 т. Конструкторы хотели, чтобы стыковка прошла помягче. А получилось так, что отклонения станции и модуля немного превысили чересчур узкий диапазон. И тут же сработала автоматическая программа увода «Кванта».

После анализа и моделирования на наземных натурных стендах и математических моделях были выработаны рекомендации по расширению допусков параметров сближения. Перед повторной стыковкой по линиям радиосвязи была скорректирована программа сближения в памяти электронно-вычислительных машин космических аппаратов.

9 апреля в 4 часа 36 минут астрофизический модуль «Квант» причалил к орбитальной станции. Но окончательной стыковки, стягивания аппаратов, не произошло. До совмещения шпангоутов двух аппаратов оставалось всего 40 мм!

Специалисты на Земле приняли решение сначала раздвинуть аппараты, а зате-м провести повторное стягивание. При этом по командной радиолинии предварительно была отведена в сторону одна из антенн на станции «Мир», расположение которой могло помешать стыковке. При повторной попытке стягивания космических аппаратов они снова остановились, приблизившись друг к другу по сравнению с предыдущим рубежом всего на 5 мм. Анализ происшедшего привел к выводу, что помехой полной стыковки модуля со станцией может быть какое-то препятствие, расположенное или между торцами модуля и станции, или между стыковочными шпангоутами, или в стыковочном механизме.

Были проведены наземные эксперименты с аналогами стыковочных агрегатов на специальной установке. Искусственные препятствия, мешавшие стягиванию, помещались в разные места. Показания телеметрических датчиков сравнивались с данными, полученными при стыковке космических аппаратов. Если эти значения совпадали, то можно было предположить, где находится препятствие и как его устранить. Обнаружить препятствие могли только космонавты, выйдя в открытый космос-. Были до предела сжаты сроки на подготовку к выходу. Помогло то, что по программе полета предстоял выход в открытый космос, и космонавты к нему заранее готовились. Кроме того, скафандры быстро прошли необходимые проверки.

И вот 11 апреля в 23 часа 41 минуту был открыт выходной люк станции. Вдруг через 10 минут с орбиты донесся голос А. И. Лавейкина: «Падает давление! У меня падает давление!» Специалисты на Земле по телеметрическим данным обнаружили снижение давления в скафандре. Неужели нарушилась герметичность космической одежды? Но не успели подать на станцию соответствующие рекомендации, как получили следующую информацию: более опытный Ю. В. Романенко, находившийся рядом с А. И. Лавейкиным, обратил внимание, что последний незаметно для себя, задев что-то, переключил на скафандре, регулятор давления на сброс. Быстро была устранена причина волнения бортинженера и специалистов на Земле. Командир четко выполнил свои обязанности, подстраховав товарища. Космонавты направились к агрегатному отсеку станции, к месту стыка с модулем «Квант».

Осмотр окрестности стыковочных агрегатов не выявил никаких отклонений. Между торцами шпангоутов станции и модуля не оказалось ничего лишнего. Правда, торцы были параллельны, но сдвинуты в боковом направлении примерно на сантиметр. Значит, что-то попало в стыковочный механизм! Принимается решение отодвинуть «Квант» на 250 мм. Это максимально возможное положение стыковочного механизма, при котором ограничены относительные колебания модуля и станции. При таком взаимном расположении аппаратов космонавты могут работать в зоне стыка, не опасаясь быть прижатыми многотонными конструкциями. Посторонний предмет был обнаружен между приемным конусом стыковочного узла станции и коническим ограничителем узла модуля. Этим предметом оказался белый мешок размером сорок на сорок сантиметров. При стягивании аппаратов он был сильно затянут и скручен. Чтобы его извлечь, космонавты воспользовались ножом и зубилом. Пришлось работать с особой аккуратностью, чтобы не нарушить поверхность стыковочного узла, стараясь не задеть скафандром многочисленные выступающие элементы конструкций. К сожалению, не удалось сохранить остатки этого космического «сюрприза». Его порезали на части, которые разлетелись.

Откуда же появился сюрприз? Как показал анализ, в ходе загрузки грузового корабля «Прогресс-28», который только что освободил причал модулю «Квант», капроновый пакет со средствами личной гигиены выплыл 1'з орбитального отсека станции «Мир» и попал в конус стыковочного узла. Космонавты этого не заметили. При закрытии люка стыковочного узла перед расстыковкой какая-то ниточка этого пакета попала под крышку люка. Она не помешала герметичному закрытию люка, иначе при проверке герметичности ее бы обнаружили. С другой стороны, эта ниточка удержала пакет и не дала ему улететь в космос, когда от стыковочного узла отчалил грузовой корабль. Во время стыковки модуля «Квант» пакет был затянут в стыковочный узел.

И вот снова выдаются команды на включение стыковочного механизма. Космонавты со стороны наблюдают за стягиванием аппаратов. Их труд увенчался успехом. На орбите стал функционировать пилотируемый космический комплекс «Мир» — «Квант» — «Союз ТМ-2» общей массой 51 т, длиной 35 м. 12 апреля 1987 года в 3 часа 31 минуту космонавты вернулись в свой дом.

Как правило, стыковка корабля «Союз» или «Прогресс» со станцией выполняется автоматически, занимает около 12 мин и не требует вмешательства ни экипажа, ни наземного персонала. Стыковка модуля «Квант» заняла трое суток и потребовала от всех ее участников высокого профессионализма, изобретательности, выдержки и мужества.

30 июня 1988 года в 9 часов 33 минуты космонавты В.Г.Титов и М.X.Манаров открыли люк переходного отсека станции «Мир» и вышли в открытый космос. На одном из рентгеновских телескопов астрофизического модуля «Квант» предстояло заменить блок детектора телескопа, созданный совместно голландскими и английскими специалистами. Этот прибор был рассчитан для работы в течение года. После истечения этого срока чувствительность его снизилась, а голландские ученые создали новый, более совершенный детектор. Было принято решение заменить старый блок новым. Это позволило бы значительно продлить ресурс телескопа, а значит, астрофизики смогли бы продолжать исследования далеких звезд. К такой работе космонавты заранее, перед полетом, не готовились. Крепление блока детектора на «Кванте» также было выполнено без учета его замены. Космонавтам предстояло в наддутых скафандровых перчатках выполнить достаточно тонкие работы по демонтажу электроразъемов и открытию замка стального кольца, соединяющего блок детектора с телескопом.

Готовиться к предстоящим работам в открытом космосе космонавтам пришлось на борту станции с использованием видеозаписей, фотографий и тренировочного блока, которые вместе с новым блоком детектора были доставлены на комплекс. Роль инструктора выполнял В.П.Савиных, прибывший на станцию в составе советско-болгарского экипажа на корабле «Союз ТМ-5» 9 июня 1988 года. Он на Земле на специальном стенде прошел краткий курс по выполнению этих работ и во время посещения комплекса «Мир» поделился своим опытом с В.Г.Титовым и М.X.Манаровым. Однако на Земле не удалось предусмотреть все, с чем встретились космонавты при выполнении работ. Они вскрыли экран-но-вакуумную теплоизоляцию в месте установки блока детектора, справились со штепсельными разъемами, отсоединили электрические кабели. Оставалось открыть «патефонный» замок кольца крепления блока детектора. И здесь ключ, которым М.X.Манаров попытался открыть замок, не выдержал, сломался. А ведь на Земле он работал исправно! Вероятно, космический холод сделал металл ключа хрупким, как стекло.

Пробыв в открытом космосе 5 часов 10 минут и не выполнив намеченную работу, космонавты 30 июня в 14 часов 43 минуты вернулись в свой космический дом. Специалистам на Земле предстояло проанализировать неудачу, наметить новые пути решения этой технической задачи, впервые за все время пилотируемых полетов не поддавшейся решению с первого раза.

Вторую, и на этот раз удачную попытку космонавты сделали только через 110 суток. 20 октября 1988 года в 9 часов 59 минут М.X.Манаров и В.Г.Титов вышли из станции и направились к модулю «Квант». Во время подготовки к этому выходу в открытый космос на борт комплекса «Мир» грузовой корабль «Прогресс-38» доставил новые инструменты. На Земле промоделировали различные варианты открытия злополучного замка и снятия кольца, удерживающего блок детектора. С учетом этого был подготовлен целый набор инструментов. Для открытия замка был изготовлен специальный мини-домкрат. Если бы замок открыть не удалось, то пришлось бы разрушить кольцо. С этой целью были доставлены наждачный резак с электродвигателем, набор сверл и зубило с молотком. Для размещения всего рабочего оборудования впервые пришлось разгерметизировать не только переходный отсек станции, но и бытовой отсек корабля «Союз ТМ-6», который связан с переходным отсеком стыковочным узлом. Врач-космонавт В.В.Поляков во время выхода В.Г.Титова и М.X.Макарова в открытый космос находился в скафандре в спускаемом аппарате корабля, готовый на случай непредвиденных обстоятельств помочь космонавтам занять места в корабле и покинуть станцию.

Космонавты совершили выход в новых скафандрах, одной из отличительных особенностей которых стали перчатки, имеющие большую подвижность в кистевых суставах. Преодолев двадцатиметровый путь, космонавты с помощью домкрата открыли замок, затем с большим трудом отделили от блока прикипевшее кольцо и, наконец, заменили старый блок детектора новым. Выполнив эту основную работу, они очистили иллюминаторы модуля «Квант», обращенные к стыковочному узлу станции «Мир». За полтора года иллюминаторы закоптились от двигателей ориентации и стабилизации станции. Затем космонавты установили наружную антенну для радиолюбительской связи и крепежное устройство на переходном отсеке станции, необходимое для работ во время выхода в космос советско-французского экипажа. 20 октября в 14 часов 11 минут, пробыв в открытом космосе 4 часа 12 минут, космонавты возвратились на станцию.

6 сентября 1988 года в 2 часа 55 минут космический корабль «Союз ТМ-5» с советско-афганским экипажем в составе командира корабля В.А.Ляхова и космонавта-исследователя А.А.Моманда отстыковался от научно-исследовательского комплекса «Мир» после завершения программы работ. Экипаж приготовился к возвращению на Землю. В 3 часа 31 минуту включилась автоматическая программа спуска, которая регламентирует в определенной последовательности выполнение ряда операций, вплоть до приземления спускаемого аппарата корабля. В 3 часа 35 минут произошло отделение бытового отсека. Вместе с ним корабль лишился стыковочного агрегата, а космонавты остались без пищи и туалета. Правда, пища и вода оставались в носимом аварийном запасе (НАЗ) рядом с креслами космонавтов. Но НАЗ обычно берегут на случай посадки в труднодоступном районе.

Ориентация корабля осуществляется с помощью чувствительных датчиков, в частности, инфракрасных построителей вертикали (ИКВ). С их помощью по тепловому (инфракрасному) излучению Земли корабль может быть сориентирован по крену и тангажу. Для ориентации по рысканью может быть использован, например, ионный датчик - чувствительный элемент, реагирующий на содержание определенных ионов газа в разреженной атмосфере Земли.

На корабле «Союз ТМ-5», готовившемся к спуску после отделения бытового отсека, произошло непредвиденное. На границе входа корабля с освещенной Солнцем части орбиты в тень Земли появился сбой в работе ИКВ. На корабле их два - для надежности. Если неисправно работает один, автоматически включается другой. Но в том и другом из-за смены контрастности освещения, а может быть, и прохождения внизу ионизированного облака газа сформировался признак потери ориентации, хотя фактическое положение корабля было правильным. Из-за отсутствия признака ориентации автоматика в нужный момент не включила двигатель для торможения и отхода с орбиты. Эта команда сформировалась позднее, когда завершились колебательные процессы, вызванные неустойчивой работой датчиков ИКВ. Включение двигателя произошло, но если бы он отработал положенное время (213,5 с) и сообщил бы скорость торможения 115,5 м/с, то произошел бы перелет корабля из района посадки на 800 км, куда-то на восток, в район Китая. Экипаж вынужден был прервать работу двигателя,

Специалисты Центра управления полетом после краткого анализа ситуации приняли решение осуществить посадку на третьем суточном витке, еще благоприятном для посадки в запланированный район. При этом рекомендовали повторную ориентацию корабля выполнять на первой половине витка орбиты, где датчики ориентации надежно формируют устойчивый сигнал. Полученные данные необходимо было зафиксировать в памяти бортовой ЭВМ и держать их вне зависимости от работы ИКВ. Все было сделано по последним рекомендациям, но повторное включение двигателя на торможение не соответствовало программе. Двигатель выключился, проработав всего 3 секунды. Экипаж пытался «поправить» автоматику и сам включил двигатель еще раз. Но бортовая ЭВМ вновь выключила двигатель, дав ему проработать лишь 39 секунд. Ситуация осложнилась. Было принято решение о переносе посадки на сутки.

Весь день 6 сентября специалисты детально изучали телеметрическую информацию, поступившую с борта корабля, пытаясь понять причину возникновения «сюрприза», преподнесенного техникой. И когда 7 сентября в 4 часа 00 минут 54 секунды вновь произошло включение двигателя корабля «Союз ТМ-5» на торможение и он проработал заданные 186 секунд, обеспечив сход с орбиты и последующее приземление экипажа, была подтверждена версия о причине возникшей впервые этой драматической ситуации.

В данном случае бортовой командно-вычислительный комплекс корабля «Союз ТМ-5» в решающий момент «заглянул» туда, куда не ожидали, - в блок памяти, где находилась отработанная программа работы двигателя, относящаяся к предыдущим включениям его на этапе коррекции перед стыковкой с комплексом «Мир», когда к нему совершал полет советско-болгарский экипаж. Почему же бортовая ЭВМ пренебрегла посадочной программой? На этот вопрос заместитель руководителя полета В. Д. Благов ответил журналистам: «Вы поймите, машина не думает, думающую машину создадут еще через тысячу лет! Она выполняет программу, заданную ей, и не может выбирать. В этом случае, значит, машина была поставлена в такие запутанные условия, что нашла не предусмотренный нами ход, «из-за угла». При первом включении она сделала правильный выбор, в нужной ячейке, но сбой случился по другой причине, автомат отключил двигатель из-за неуверенной ориентации корабля. Бортовая ЭВМ столкнулась с ситуацией, ни на что не похожей, с тонкой связкой событий, не заложенных в программу. Пошла нелогичность, заставившая ее «заглотить» другую установку».

После того как по командной радиолинии была «освежена» память бортовой ЭВМ введением новых установок на программу спуска, автоматика сработала надежно. 7 сентября в 4 часа 50 минут, наконец, наступил долгожданный финал драматического спуска с орбиты международного экипажа в составе В.А.Ляхова и А.А.Моманда. На этот раз спуск с орбиты был осуществлен с третьей попытки.

В процессе подготовки к полету экипаж космического корабля отрабатывает и вариант посадки с использованием ручного управления, когда автоматический контур управления полностью отключается. Этим вариантом при необходимости также могли бы воспользоваться космонавты корабля «Союз ТМ-5». Если в последнем случае не включился бы сближающе-корректирующий двигатель, обеспечивающий создание тормозного импульса для схода с орбиты, можно было бы воспользоваться расположенными определенным образом двигателями причаливания и ориентации. Хотя тяга этих двигателей значительно меньше тяги СКД, но, увеличив время их работы, можно получить необходимый тормозной импульс.

9 декабря 1988 года в 12 часов 57 минут космонавты А.А.Волков и Ж.-Л.Кретьен находились в открытом космическом пространстве снаружи орбитального комплекса «Мир». По программе полета им было необходимо смонтировать на конической части переходного отсека станции «Мир» форменную конструкцию в сложенном состоянии, разработанную французскими специалистами, - элемент раскрывающейся антенны (ЭРА). «Эра» - так и назывался этот эксперимент.

Раскрытие конструкции похоже на взрыв. Какие-то маленькие детали могли разлететься в стороны, поэтому космонавты должны были находиться подальше от конструкции: А.А.Волков на другой стороне станции, а Ж.-Л.Кретьен - за солнечными батареями.

С пульта управления, находившегося внутри станции, С.К.Крикалев выдает команду на термоножи, которые должны перерезать тонкие нити, удерживающие конструкцию в сложенном состоянии. Но ЭРА не оживает. Об этом сразу же узнают специалисты, находившиеся в Центре управления полетом. На аналогичной конструкции, расположенной там же, они анализируют ситуацию. У А.А.Волкова и Ж.-Л.Кретьена вынужденная пауза. Но вот с Земли поступает рекомендация: немного пошевелить конструкцию, «подтолкнуть» ее вручную слесарным инструментом. Необходимо соблюдать все меры предосторожности, чтобы раскрывающаяся конструкция не задела оболочку скафандра и тем более не нарушила ее герметичность.

Космонавты справились с поставленной задачей, хотя и не без волнений. Беспристрастные датчики медицинского контроля зафиксировали частоту пульса до 125 ударов в минуту. После нескольких ударов по конструкции (при этом наиболее эффективными оказались удары А.А.Волкова ботинком) она раскрылась и приняла форму шестигранной призмы.

Почему же конструкция, тщательно отработанная в земных условиях, не раскрылась в космосе? ЭРА представляла очень сложную систему из 5 тысяч элементов и 1500 сочленений. Она включала 24 ячейки, каждая из которых состояла из 12 складных и 3 неразборных трубок диаметром 30 и толщиной 0,04 мм. Как отметила французский руководитель проекта «Арагац» Ж.Тулуз:

Сигнал на развертывание прошел, и стягивающий пояс раскрылся нормально». Следовательно, не сработала механическая часть. Французские специалисты объяснили неполадку тем, что при резком переходе из влажной умеренной атмосферы станции к температуре открытого космоса (минус 170°С) пружины и подшипники конструкции ЭРА были блокированы кристаллами льда.

Но еще один неожиданный сюрприз поджидал космонавтов. При возвращении в станцию А.А.Волков и Ж.-Л.Кретьен долго не могли закрыть люк и вместо запланированных трех с половиной часов им пришлось находиться в открытом космическом пространстве шесть часов десять минут.

21 декабря 1988 года на 9 часов 49 минут было намечено возвращение на Землю космического корабля «Союз ТМ-6» с международным экипажем в составе В.Г.Титова, М.X.Макарова и Ж.-Л.Кретьена. После отделения корабля от станции — еще до включения двигателя на торможение — бортовая ЭВМ неожиданно выключила программу спуска. Как объяснил заместитель руководителя полета В.Д.Благов, чтобы исключить возможность ошибок в системе ориентации корабля при подготовке к возвращению, была скорректирована программа бортовой ЭВМ. Однако вышло так, что при определенных условиях введенные поправки вошли в противоречие с прежними программами, хотя во время предварительных проверок никаких замечаний не возникало.

Было принято решение уточнить исходные данные или, как говорят специалисты, перезаложить уставка в программу спуска. Для этого пришлось изменить время возвращения корабля и посадку осуществить черет два витка. На посадочном витке экипаж точно выполнил все необходимые операции, и 21 декабря 1988 года в 12 часов 57 минут спускаемый аппарат корабля «Союз ТМ-6» коснулся Земли.

6 сентября 1989 года в 1 час 38 минут московского времени стартовал космический корабль «Союз ТМ-8» с летчиками-космонавтами СССР А.С.Викторенко и А.А.Серебровым. Экипаж пятой основной экспедиции направлялся на орбитальный комплекс «Мир», который четыре месяца совершал полет в автоматическом режиме. Стыковка корабля с комплексом была намечена по предварительным расчетам на 2 часа 23 минуты 8 сентября. Был выбран вариант автоматической стыковки, когда все элементы этой ответственной операции доверяются бортовой ЭВМ, а космонавты контролируют работу автоматики и сообщают свои наблюдения на Землю. И вот когда до орбитального комплекса оставалось около четырех метров, на дисплее, отображающем параметры сближения (линейную и угловые скорости движения, расстояние до комплекса), появилось рассогласование. Командир корабля А.С.Викторенко быстро оценил нештатную ситуацию и перешел на ручное управление. Он отвел корабль на 20 метров, а затем плавно состыковался. На вопрос, в чем причина возникшего «сюрприза», руководитель полета летчик-космонавт СССР В.А.Соловьев заметил: «Сейчас трудно сказать, отчего произошел сбой на последнем этапе автоматической стыковки. Обычно космический корабль идет сзади станции, догоняет ее по более низкой орбите. Сейчас же сближение по вертикали несколько рассогласовалось».

В космосе нет мелочей

СОДЕРЖАНИЕ

В КОСМОСЕ НЕТ МЕЛОЧЕЙ