Этот проект стал моей первой большой самостоятельной разработкой, начиная от первичной идеи, прошедшей через все этапы конструирования и отработки и, в конце концов, реализовавшейся на практике, на космической орбите. В результате этот проект заложил начальные основы отечественной техники стыковки, а мы, его авторы и исполнители, стали первыми специалистами в этой области.
Первый шаг в неизведанное всегда самый трудный: нет прототипов, на которые можно взглянуть, не у кого спросить, негде прочесть, не с кем посоветоваться.
В соответствии с принятой концепцией активный космический корабль, оснащенный стыковочным механизмом, должен соединиться с пассивным, на который устанавливался приемный конус. В космосе два корабля, летающие совершенно свободно и имеющие размеры и массу тяжелых автобусов, должны сначала сцепиться, очень точно и жестко соединиться между собой, продолжить совместный полет, а затем снова разъединиться и разойтись. Ряд особенностей усложняли и без того непростую задачу. Все операции должны выполняться автоматически вдали от специалистов, оставшихся на Земле. Все должно быть выполнено во враждебных условиях космоса, с первой попытки, без возможности вмешаться и что?то исправить.
На активном агрегате установлен стыковочный механизм (СТМ) «штырь»: на пассивном — приемный конус с ответным гнездом под головку штыря. Профилированием паза обеспечивают выравнивание по крену в процессе стягивания. С помощью этого устройства были трижды успешно состыкованы беспилотные корабли «Космос-186» и «Космос-188», «Космос-212» и «Космос-213», а также пилотируемые корабли «Союз-4» и «Союз-5».
Ожегшись на проекте плоского стыковочного устройства, содержавшего несколько электрических приводов, наши проектанты в качестве руководящей идеи приняли одноприводную концепцию. Почему?то тогда считалось, что привод — самое ненадежное звено любого механизма, и поэтому в стыковочном механизме должен остаться только один привод. В конце концов мы честно выполнили поставленную задачу, хотя это усложняло и без того непростую принципиальную схему механизма. Забегая вперед, скажу, что спустя пять лет мы не побоялись ввести в новый механизм еще один привод, и это сразу упростило конструкцию в целом.
Второе обстоятельство, осложнившее работу, исходило от меня. Я предложил отказаться от традиционных гидравлических амортизаторов, которые применялись для выполнения аналогичных функций в других областях техники, и с самого начала использовал чистую электромеханику. Наша электромеханическая концепция опиралась на два конструктивных компонента: электромагнитные тормоза, или ЭМТ, как их стали вскоре называть, и шарико–винтовые преобразователи двустороннего действия (ШВП).
ШВП уникальны тем, что позволяют преобразовывать не только вращательное движение в поступательное как обычная пара винт—гайка (при втягивании и выдвижении штыря) с помощью привода, но и поступательное движение во вращательное — при амортизации соударения космических кораблей в начале стыковки. Нам удалось найти удачный прототип и довести его до ума, создав хорошую, технологичную конструкцию; мы даже получили на нее патент.
Первая версия ЭМТ представляла собой электродвигатель с постоянными магнитами и короткозамкнутым ротором. Именно ЭМТ, создающие торможение, пропорциональное скорости вращения ротора, заменили гидравлические амортизаторы. Их недостаток по сравнению с гидравликой состоит лишь в повышенной инерционности. Такие тормоза начал изготавливать наш основной смежник — завод «Машиноаппарат». Позднее по нашим техническим заданиям тормоза постепенно совершенствовались, их эффективность постоянно увеличивалась, а инерционность уменьшалась.
Шарико–винтовые преобразователи и тормоза прошли красной нитью через все наши разработки стыковочных механизмов, стали их постоянной, устойчивой элементной базой. В конце 60–х их применили для стыковочного устройства орбитальной станции «Салют». Десять лет спустя мы использовали эти элементы для нового механизма стыковки «Союза» и американского «Аполлона». Через 30 лет наши шариковые винты и тормоза стали летать на американских «Спейс Шаттлах».
Тогда, в 1963 году, чисто электромеханическая идея, выглядевшая изящной, получила поддержку моего руководства. Механизм «смотрелся», а если конструкция смотрится, она должна летать, как говорил один известный авиаконструктор. Концепция механизма в целом тоже была логичной, что позволяло создать компактную, законченную конструкцию. Именно начальная разработка сыграла важнейшую роль в решении Королева и Охапкина поручить нашему отделу эту тему.
Я хорошо запомнил осень 1963 года, когда мы на пару с Н. В. Уткиным решали новую непростую конструкторскую задачу. Уткину — уже около пятидесяти, он самородок, часто находит нестандартные решения, работает молча, ведет себя ненавязчиво, то медлит, как будто примеряясь, потом чертит очень быстро. В комнате тесно (у нас почему?то всегда было тесно), его кульман стоит так, что лист ватмана с очередным вариантом механизма виден с моего рабочего места; глаза молодые — можно не вставать, разговаривая по телефону. Это обычное занятие начальника: надо отвечать на вопросы других отделов, а чаще — технологов и мастеров производственных участков завода. «Николай Васильевич, давай поменяем эту тягу с цангой местами, может, тогда получится?» — он соглашается, но не всегда.
После того как через пару месяцев механизм сложился, он попал в руки наших женщин. Наверное, только они могли довести доработку до детального уровня с такой тщательностью. Сначала новый механизм еще раз перечертила В. Ф. Кульчак, внеся необходимые корректировки. Таких конструкторов, как она, я смог бы пересчитать по пальцам за всю свою инженерную жизнь. К тому же Валентина Филипповна принадлежала к поколению детей войны и отличалась редким сочетанием очень высокого интеллекта и феноменальной работоспособности. Ее интересы были необычайно широки: от тенниса и туризма до фотографии и кино. В век великого итальянского кино, пользуясь примитивной кинотехникой того времени, она с коллегами снимала любительские фильмы, называя себя «киббаттини», а мы не могли поверить, что это в переводе означало «сапожники».
Следующий этап — деление на отдельные узлы (по–нашему — специфицируемые единицы). Каждый узел — это еще одна сложная разработка и еще одна пара женских рук. Только после этого конструкторы приступали к деталировке, то есть к выпуску рабочих чертежей на все детали. А дальше — электрические схемы, испытательная документация и еще, и еще, и за всем этим стоят люди, молодые и не очень.
Когда механизм полностью раздеталировали, нам пришлось пережить еще одну волну изменений. Теоретически взвесив каждую деталь по ее чертежу, мы обнаружили, что масса механизма в целом перевалила за 90 кг. Это никак не устраивало главного проектанта «Союза» К. П. Феоктистова. Авторитет конструктора–космонавта был очень высок, и нам ничего не оставалось, как начать кампанию по облегчению. Приходилось пересматривать каждый чертеж, материал каждой детали. Именно тогда появилась популярная резолюция, которую я писал на чертежах: «Изменить с Темновым» (как с главным прочнистом). Деваться было некуда, женщины подчинились. Проведя чистку, мы почти уложились в отведенный лимит — 50 кг, хотя аппетит Феоктистова казался безграничным. Позднее, во время испытаний, хлопот прибавилось: часть облегченных деталей не выдерживали нагрузок, что заставило вернуть несколько килограммов. Зато вся кампания стала хорошей школой. Хотя споры с Феоктистовым при работе над другими проектами продолжались, я авторитетно утверждал, что никто легче нас механизмы не делает.
Много раз, глядя на чертеж в разрезе стыковочного механизма для первых кораблей «Союз» (этот чертеж вошел в книгу по технике стыковки, увидевшую свет 20 лет спустя), я не переставал удивляться, как он выполнял все заданные функции. Однако он работал на Земле и в космосе, став первым и, пожалуй, самым сложным стыковочным механизмом «штырь—конус» из тех, что нам пришлось создавать.
Несколькими месяцами раньше, в июле 1963 года, произошло событие, которое сыграло большую роль в нашей профессиональной жизни, и не только в ней. На долгие годы оно определило расстановку сил, «географию» стыковочных механизмов. Наша небольшая «разведгруппа» во главе с Калашниковым выехала в город Азов Ростовской области. Это был период, когда Хрущев реорганизовал управление промышленностью, введя совнархозы. Многие заводы, лишившись заказов из центра, искали работу. Среди таких предприятий оказался Азовский оптико–механический завод — АОМЗ. Его нашел И. Б. Хазанов, тогда начальник приборного производства нашего завода, цеха которого задыхались от избытка заданий, связанных с изготовлением многочисленных королёвских изделий: ракет и космических кораблей, спутников и межпланетных станций.