Опыт давался непросто, часто болезненно, но входил в нас крепко и надолго. Через много лет мне самому пришлось заниматься созданием и раскрывающихся СБ, и механизма остронаправленных антенн.
Третья «Молния», запущенная в апреле 1965 года, раскрылась нормально и успешно транслировала телепередачи с Красной площади о первомайских торжествах.
Рассказывая о первом происшествии уже на орбите, я забежал вперед. Надо вернуться к проектному этапу.
«Молния» содержала целый ряд электромеханических систем. Не могу не остановиться подробнее на оригинальной и эффективной системе силовой гиростабилизации. Концепцию гироскопического маховика предложил и спроектировал сотрудник Раушенбаха, тогда — кандидат физико–математических наук Е. Н. Токарь. Я часто сталкивался с этим очень талантливым человеком. Система гиростабилизации была, пожалуй, его самой крупной и яркой практической разработкой. Вскоре он защитил докторскую диссертацию, посвященную гироскопическим устройствам для космической техники, а позднее стал больше заниматься теорией и преподавательской деятельностью и почти отошел от практических дел. Четверть века спустя мы с главным управленцем В. Н. Бранцем, тоже активным участником создания системы управления «Молнии», работая над солнечным парусным кораблем, пытались привлечь Токаря к проектированию, но по–настоящему увлечь его не смогли. А жаль, концепция парусника базировалась на использовании гироскопических эффектов для управления ориентацией необычной тонкопленочной конструкции огромных размеров. Опыт и талант создателя гиростабилизатора «Молнии» могли бы принести огромную пользу.
Поначалу Калашников толкал наш отдел к тому, чтобы взять детальную разработку гиростабилизатора на себя. Однако вскоре мы поняли, что ни у нас, ни у нашего производства нет необходимых для этого условий. К тому же мы только приступили к проекту стыковочного механизма для кораблей «Союз». Несмотря на всю мою жадность к новой интересной работе, техническое задание на гиростабилизатор ушло на сторону. Системой стал заниматься ВНИИ электромеханики под руководством Н. Н. Шереметьевского. Лабораторию, которой поручили эту тему, возглавлял другой очень талантливый инженер и ученый И. А. Вевюрко. О нем тоже надо рассказать подробнее.
Вевюрко был инженером–электромехаником широкого диапазона и человеком величайшей преданности делу. За свою творческую жизнь он создал несколько принципиально новых прецизионных систем, в том числе и этот гироскопический стабилизатор. Блестящая концепция, предложенная Токарем, нашла не менее выдающихся исполнителей, хотя, пожалуй, последнее слово не отражает того вклада, который внесли Вевюрко и его товарищи в конструкцию силового гиростабилизатора. Это была по–настоящему уникальная разработка: маховик мог отклоняться в упруго–вязком подвесе, поддерживая ориентацию всего спутника продольной осью на Солнце, подставляя его лучам «ромашку», лепестки солнечный панелей; кроме того, скорость вращения маховика могла изменяться, за счет чего спутник поворачивался вокруг продольной оси так, чтобы антенны смотрели на Землю. Все работало как часы, по командам от солнечных и земных датчиков. Насколько мне известно, за долгие 30 лет эксплуатации «Молнии» не зафиксировано ни одного существенного отказа силового гиростабилизатора.
Честь и хвала создателям этой системы!
Согласно общепринятому мнению, в длительном полете первой отказывает электромеханика, а уже потом электроника. Для нашего спутника связи статистика в полете в целом печальна: среднее время наработки до отказа (СВНдО) составляло всего 2,5 года. Так вот, на практике основная вина ложилась в основном на электронные приборы. Нужно сказать, что с самого начала перед разработчиками «Молнии» ставилась сравнительно скромная задача: обеспечить работоспособность спутника связи в течение примерно двух лет. Тогда, в начале 60–х, такой срок казался немалым. Несмотря на большой опыт и хорошую базу, пришлось изрядно потрудиться, чтобы увеличить ресурс работы и повысить надежность многих систем. Однако прошли годы, а средний срок эксплуатации советских спутников связи лишь на немного превысил 2–летний период, тогда как для передовых зарубежных компаний космической связи он перешел 10–летний рубеж.
Невысокая надежность компенсировалась большим числом спутников: в среднем, на орбиту ежегодно запускалось по пять «Молний». Всего с 1965 по 1984 год запустили 102 «Молнии», причем 10 — только в 1975 году! Солидная доля этих спутников обслуживала Министерство обороны и так называемые спецканалы — связь для высших партийных и административных органов.
Интересно, подсчитывалась ли стоимость этого космического сервиса и оценивалась ли его эффективность?
Новой принципиальной задачей для нашего отдела стало создание следящего привода для основной антенны ретранслятора «Молнии». Мне пришлось руководить этой разработкой.
Трансляция видеосигнала и звукового сопровождения, то есть прием сигнала на борт, усиление и обратное излучение на Землю, производилась через параболические остронаправленные антенны. Корпус спутника постоянно ориентировался на Солнце так, чтобы панели СБ освещались и генерировали электроэнергию, а специальная система дополнительно вращала антенны таким образом, чтобы их ось направлялась на Землю. Только в этом случае обеспечивалась ретрансляция достаточно мощного радиосигнала.
Уже в принципиальной схеме нашего привода многое получилось необычным. Требовалось обеспечить не только слежение с малой скоростью, но и быстрый поиск Земли; в результате появились два контура управления и дополнительные элементы. Совсем уж экзотическим стало требование сбалансированности вращающихся частей: говоря техническим языком, чтобы исключить рывки при трогании и остановке привода, требовалось «обнулить» суммарный момент количества движения вращающихся деталей. Это было важно для того, чтобы антенна, расположенная на длинной штанге, в свою очередь, не дергалась и не вносила искажений в передачу ТВ–сигнала и другой информации. В конструкцию привода ввели небольшой маховик, который компенсировал избыток кинетического момента.
Два других специфических требования предъявлялись к следящему приводу антенны: высокая точность наведения и длительный ресурс работы. То, что привод находился в открытом космосе, в глубоком вакууме, усложняло задачу; до этого времени мы еще не создавали подобных конструкций. Возникло сразу несколько серьезных проблем, которые удалось довольно быстро решить.
Как и большая часть остальной аппаратуры спутника, привода работали от источника постоянного тока. В те годы еще не существовало бесщеточных электродвигателей. Не имея альтернативы, мы решили базироваться на старой доброй «серии Д» завода «Машиноаппарат». Чтобы оставаться на этой технической базе, необходимо было увеличить ресурс двигателей с нескольких десятков часов до нескольких тысяч. Даже в случае успеха не приходилось рассчитывать на то, что щетки так долго проработают в глубоком вакууме. Вспомнив, как несколько лет назад мне удалось решить проблему электропотребления насосов для перекачки теплоносителя космического корабля «Восток», я предложил снизить скорость вращения будущего электродвигателя в несколько раз. Это позволяло убить двух зайцев: во–первых, уменьшался суммарный пробег щеток, то есть сокращался своеобразный километраж; во–вторых, резко уменьшались динамические нагрузки на щетки, которые определялись в основном биением коллектора за счет неточности ряда деталей и возрастали пропорционально скорости вращения, да еще — в квадрате. Первые экспериментальные результаты, как и пять лет назад, превзошли все оптимистические прогнозы, их тоже можно было возводить в квадрат.
Второй шаг заключался в том, что мы решили загерметизировать весь привод, создать нормальный воздушный климат для всех трущихся элементов, включая щетки электродвигателя; для всех подвижных деталей, кроме одной — уплотнителя выходного вала, первого космического сальника. Трудно было рассчитывать на то, что в коварном космосе сальник почти непрерывно проработает несколько лет и сохранит герметичность; а если он потечет, то щетки все?таки износятся. Решили воспользоваться древнейшим способом повышения надежности — дублированием: поставили дополнительный уплотняющий барьер. Чтобы застраховаться, прибегли к еще одной электромеханической, точнее — магнитной хитрости. Совместно с машиноаппаратчиками сконструировали специальную магнитную муфту. Две ее части — ведущая и ведомая, разделенные тонким немагнитным экраном, — могли вращаться синхронно, передавая крутящий момент. Преимуществом такой муфты перед сальником стало отсутствие в ней трущихся «со злобой» (по выражению Вильницкого), то есть под нагрузкой, деталей. Все щетки, все другие быстровращающиеся элементы остались за вторым магнитным барьером.