Проблемы совместимости

Уже первые встречи советских и американских экспертов показали, что судьба ЭПАС зависит от решения проблем совместимости, которые можно разделить на пять основных групп.

Первая группа проблем относилась к созданию взаимоприемлемого оборудования для измерения расстояния между кораблями и обеспечения их встречи. Хотя системы кораблей «Союз» и «Аполлон», созданные для этих целей, базировались на одинаковых принципах, различие их технических характеристик и принципов действия делали их совершенно несовместимыми. В обоих кораблях использовались, например, радиотехнические системы стыковки, однако применяемые частоты, методы получения данных и измеряемые параметры движения были совершенно различными. Радиотехнические системы «Союза» в дополнение к измерению дальности между сближающимися кораблями позволяли определить рассогласование линии их центров масс, используемое для взаимного радиоуправления, и выдавали сигналы для контроля углового положения кораблей. Системы «Аполлона» предназначались только для определения дальности; все другие параметры, необходимые для сближения, определялись визуально. Кроме того, процедура сближения корабля «Аполлон» основывалась только на ручных методах управления, а корабль «Союз» имел системы как для ручного, так и автоматического сближения и стыковки. Благодаря этому была возможна автоматическая стыковка аппаратов «Космос-186» и «Космос-188» еще в 1967 г., а в дальнейшем осуществлялась стыковка автоматических грузовых кораблей «Прогресс» к орбитальным станциям «Салют». Оптические характеристики поверхности корабля «Союз» также не согласуются с требованиями оптической аппаратуры «Аполлона». Так как крайний срок проведения полета был назначен на июль 1975 г., а работы по подготовке системы стыковки должны были закончиться в октябре 1972 г., было невозможно создать объединенными усилиями унифицированную систему стыковки, удовлетворяющую всем требованиям совместимости. Поэтому рабочая группа, которой было поручено решение этой проблемы, приняла для полета систему стыковки корабля «Аполлон».

Это решение было продиктовано главным образом тем соображением, что корабль «Аполлон», спроектированный для полета на Луну и поэтому имеющий большой запас топлива, был активным кораблем в процессе сближения и стыковки. Корабль «Союз» автоматически отвечал на поступающие запросы. Все же имелись трудности изменения оптических характеристик поверхности корабля «Союз» в соответствии с требованиями оптической системы «Аполлона». Дело в том, что при изменении цвета поверхности корабля «Союз» на молочно-белый соответственно изменились бы характеристики поглощения и отражения света поверхностью, и это могло привести к нарушению температурных условий на борту корабля. Было принято компромиссное решение, и корабль «Союз» был окрашен частично в белый цвет и частично в зеленый. Соответствующая оптическая модель, испытанная в обеих странах, подтвердила, что такая цветовая схема является приемлемой. И действительно, экипаж «Аполлона» обнаружил «Союз» в полете с дальности в несколько сотен километров. На корабле «Союз» были также установлены проблесковые маяки для применения в тени Земли и сигнальные огни, указывающие ориентацию корабля на последнем этапе стыковки. Две стыковочные мишени дополняли эту часть оборудования.

Вторая группа проблем совместимости относилась к стыковочным узлам, т.е. ко всем деталям, которые непосредственно соприкасаются во время стыковки. В обоих космических кораблях использовалась система стыковки штырь-конус; активный корабль оснащался штырем («зондом» по американской терминологии), который скользил по поверхности конуса («мишени») пассивного корабля при их взаимном маневрировании. Процесс стыковки завершается срабатыванием замков, гарантирующих прочность и герметичность соединения. Одинаковые по принципу работы стыковочные агрегаты кораблей «Союз» и «Аполлон» имели разные размеры, различались конструкцией замков, механизмов стягивания и т.п., и это исключало возможность стыковки.

Рабочая группа, рассматривающая проблему стыковочных агрегатов, поставила задачу конструирования совершенно нового стыковочного узла. При этом были сформулированы два основных требования: новая система должна быть андрогинной, т.е. такой, что каждый космический корабль может работать как в активном, так и в пассивном режиме; новая система должна включать периферийные элементы и не занимать центральную часть, оставляя ее свободной для размещения переходного туннеля между кабинами космических кораблей. Рабочая группа, которая провела по десять совещаний в каждой стране, приняла за основу конструкцию стыковочного агрегата в виде кольцевого шпангоута с направляющими выступами, предложенную советскими инженерами во главе с В. С. Сыромятниковым. Чтобы избежать изменения базовой конструкции корабля «Аполлон», что потребовало бы дорогих проверочных испытаний, американцы сконструировали переходный элемент, названный стыковочным отсеком. Этот новый отсек стыковался с одного конца с отсеком экипажа корабля «Аполлон» посредством стыковочного агрегата «штырь-конус» и с другого конца с кораблем «Союз» с помощью вновь спроектированного агрегата. Советская и американская системы стыковки в значительной степени отличались одна от другой, например системами амортизации и направляющих колец, но они соответствовали определенным согласованным требованиям, что обеспечило их совместимость и возможность стыковки кораблей «Союз» и «Аполлон». После многочисленных наземных экспериментов на моделях стыковочной системы советский стыковочный агрегат был испытан в полете на «Союзе-16» со специальным шпангоутом, имитирующим стыковочный агрегат «Аполлона». Это испытание было полностью успешным.

Третья группа проблем совместимости включала средства связи и управления полетом. Хотя эта проблема не была столь труднопреодолимой, как рассмотренные выше, она охватывала важные вопросы: связь между двумя космическими кораблями в полете, взаимодействие между каждым кораблем и наземным Центром управления, осуществляющим руководство полетом другого корабля, и, наконец, взаимодействие между двумя Центрами управления. Эти сложные проблемы были решены путем установки дополнительной радиоаппаратуры на борту обоих космических кораблей, стандартизованной по применяемым частотам, и обеспечения кораблей проводной связью при полете в состыкованном состоянии. Все системы связи прошли лабораторные испытания в обеих странах, после чего были испытаны в начале 1975 г. на борту корабля «Аполлон» в Центре космических полетов им. Кеннеди во Флориде и на борту корабля «Союз» на космодроме Байконур.

Четвертая группа проблем касалась совместимости систем жизнеобеспечения и оборудования для перехода космонавтов из одного корабля в другой. Здесь созданная рабочая группа опять столкнулась со значительными проблемами. Когда корабли «Союз» и «Аполлон» разрабатывались 10 лет назад, две проектные группы руководствовались своими собственными, независимыми принципами. Советские конструкторы выбрали для «Союза» земную атмосферу. Для корабля «Аполлон» американские специалисты выбрали атмосферу, состоящую из чистого кислорода при давлении 280 мм рт. ст. (около 1/3 атмосферного давления на поверхности Земли). Непосредственный переход членов экипажа из «Союза» в «Аполлон» вызвал бы кессонную болезнь - состояние, наблюдаемое у водолазов, когда они слишком быстро выходят на поверхность и в их крови образуются пузырьки азота. Только настойчивость и взаимная готовность к компромиссным решениям дали возможность рабочей группе смело взяться за подобную трудную проблему и справиться с ней. Первое и самое главное соглашение было достигнуто по предложению американской стороны - включить воздушную переходную камеру в состав стыковочного отсека. Чтобы исключить длительный период адаптации внутри ее при переходе членов экипажа из корабля «Союз» в корабль «Аполлон», советские инженеры согласились уменьшить давление атмосферы в «Союзе» примерно на одну треть в период нахождения корабля в состыкованном состоянии. Это было не простое решение. Оно потребовало изменения некоторых бортовых систем, введения дополнительного оборудования, а также проверки безопасности и надежности бортовой аппаратуры при повышении парциального давления кислорода. Небольшая разница в давлениях дала возможность американцам упростить стыковочный отсек и его стоимость, так как членам экипажа не требовалось теперь проводить много времени в воздушной переходной камере. Благодаря такому решению все члены экипажа могли принять участие в обмене визитами.

Наконец пятая группа проблем касалась организационной и методологической совместимости. Она включала широкий диапазон вопросов от принципов совместного управления полетом и мер предосторожности при различных нештатных ситуациях до стандартизации терминологии и преодоления языкового барьера. Важной проблемой этой рабочей группы был выбор «окон» стартов, т.е. периодов времени, когда запуск позволил бы достигнуть цели полета (встречи кораблей на орбите) и были бы удовлетворены все требования и ограничения. Например, «окно» запуска «Союза» выбиралось так, чтобы последние восемь минут перед включением тормозной двигательной установки для посадки корабль находился на солнечной стороне Земли и космонавты могли выполнить ориентацию корабля вручную. «Окно» запуска «Аполлона» должно было гарантировать, что его приводнение произойдет днем для облегчения проведения спасательных операций. Здесь проблема была решена опять путем компромисса, найденного в результате некоторого изменения требований обеих сторон.