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».

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: