Проблема имела свою предысторию.
Летом 1994 года во время динамических испытаний АПАСа обнаружили, что в некоторых случаях возникал перекос направляющего кольца. На эту проблему обратили внимание немногие, американцы не сразу разобрались в деталях, в результате, она практически не обсуждалась, а решение затянулось на длительное время. Дополнительные испытания показали, что положение серьезнее, чем предполагалось сначала.
Как всегда, динамика — это тонкая штука. Динамика может стать непредсказуемой, как стихийное бедствие. Вот почему так много средств, усилий и времени отводились на этот анализ.
Стыковка Спейс Шаттла и орбитального «Мира» — уникальная операция. Прежде всего, это объясняется большими массами соединяемых конструкций. Никогда до сих пор 100–тонные корабли не стыковались в космосе. Однако дело не только в этом. Конфигурация обоих аппаратов несимметрична. Из?за того, что центр масс смещен относительно стыковочной оси, возникали дополнительные возмущения. Эта особенность заставила разработать специальный алгоритм управления реактивными двигателями Орбитера, чтобы компенсировать возмущения, вызванные асимметрией. Проведя динамические испытания на стенде и анализ на моделях, в стыковочный механизм ввели более мощные управляемые тормоза, которые поглощали энергию колебаний, в том числе — дополнительные возмущения. Позднее последовательность включения тормозов пришлось скорректировать: так подсказывал анализ.
K сожалению, основное внимание при испытаниях и моделировании уделяли начальной фазе стыковки, процесс стягивания не анализировался глубоко. Испытать эту фазу стыковки на стенде было сложно, возникали трудности, связанные с продолжительностью и паразитными колебаниями. В результате эта фаза стыковки осталась практически вне поля зрения. Откровенно говоря, надеялись на опыт и интуицию, на то, что скорость стягивания невелика, всего 1–2 миллиметра в секунду.
Когда уже во время квалификации, зачетных испытаний, удалось полностью воспроизвести эту фазу стыковки, поняли, что дело слишком серьезное, чтобы от него можно было отмахнуться.
Что?то требовалось предпринять.
В целом дело шло медленно. На подготовку и принятие окончательного решения потребовалось почти 9 месяцев. Такой длительный срок объяснялся несколькими обстоятельствами, — они набегали последовательно, одно за другим.
Сначала ясности не было и требовалось разобраться в деталях. Потом возникли другие, более насущные проблемы, которые требовали немедленного решения. Жарким летом 1994–го все наши мысли и действия были направлены на то, чтобы избавиться от разрыва тросов, а затем, чтобы справиться с проблемой гаек. В голове «крутились» пряди стальных канатов и сквозные трещины в корпусах гаек. В то время заставить себя думать о далеких, потенциальных опасностях было трудно.
До поры до времени я не стал докладывать высокому руководству о новых проблемах, оно было и так озабочено и недовольно. В такой обстановке приходилось маневрировать, стараясь, как учили еще в вузе, «интегрировать по частям». У В. Рюмина, которому на Земле и в космосе приходилось самому решать немало мелких и больших проблем, было другое, более современное выражение: «надо пить глотками», и горькое, и сладкое. Короче, сначала требовалось самим во всем разобраться, а затем выступать на высокой сцене.
Мы вернулись к детальному анализу и обсуждению проблемы с американцами только поздней осенью. Как уже бывало, коллеги относились к очередной проблеме поначалу с подозрением. Отчасти это было хорошо: «Сейчас я тебе объясню и сам пойму». Эта формула Л. Вильницкого работала безотказно и в новых международных условиях. Во второй половине ноября и в декабре на очередных встречах, главной темой которых оставалась замена гаек, мы пользовались случаем, чтобы продвинуться и принять решение по динамической проблеме. К этому времени было подготовлено конкретное решение. Суть заключалась в том, чтобы не выдвигать направляющее кольцо до передних упоров, а дать время, пока колебания затухнут. Однако для этого требовалось прерывать автоматический процесс стыковки, в котором все операции выполнялись последовательно, одна за другой. К счастью, для этого нашлось довольно простое решение, не вызывавшее изменения аппаратуры, «железа». Наши управленцы предложили процедуру, которая сводилась к паре дополнительных команд, выдаваемых экипажем.
После этого требовалось скорректировать бортовую инструкцию и «вложить ее в голову» пилотов. Конечно, это тоже требовало усилий и времени. Мы надеялись, что астронавты и инструкторы поймут нас правильно и не заупрямятся, ведь времени до полета оставалось достаточно, около полугода.
Мне хотелось ввести еще одно изменение. Возмущения уменьшались при снижении скорости стягивания, поэтому напрашивалась идея выключать один из электродвигателей привода, это бы уменьшило скорость ровно в два раза. Однако в этом случае на астронавтов ложилась еще одна дополнительная нагрузка в полете: им пришлось бы лезть «под пол» и копаться в нашей авионике, чтобы заменять предохранители. В конце концов, от этого варианта отказались. Как выяснилось позже, — зря.
В последнем протоколе 1995 года, составленном перед самым Рождеством, когда американцы торопились домой, мы фактически договорились изменить процедуру пилотирования. Согласно подготовленной инструкции астронавтам предписывалось прерывать процесс автоматической стыковки после начала выдвижения. Затем, дождавшись затухания колебаний и выравнивания, полагалось снова включить стягивание. Дальнейший процесс стыковки продолжался автоматически.
Новая процедура выглядела логичной, возмущения за счет асимметричной конфигурации существенно уменьшались. В то же время оставалась возможность выполнить выравнивание принудительно. При стягивании автоматически включались фиксаторы, которые препятствовали перекосу, парируя возмущения асимметричной конфигурации. Гибкость методики, возможность маневра при управлении прибавляли уверенности в успехе предстоявших космических миссий.
К сожалению, всего в то время мы не знали. Мы столкнулись с дополнительными проблемами через год, во время третьего полета «Атлантиса» STS-76.
В начале 1995 года мы продолжали пользоваться каждой встречей, чтобы продвинуться по внедрению намеченной процедуры во все разделы подготовки полета. Требовалось, чтобы их приняли службы, отвечающие за подготовку экипажа. В конце концов, ее должны были освоить астронавты.
Еще раньше, осенью 1994 года, когда к нам в «Энергию» приехал первый экипаж STS-76 во главе с командиром Р. Гибсоном по прозвищу Худ (Hood), мне пришлось проводить с ними занятия. Нарушив принятый подход к подготовке, я изложил им суть проблемы и новую процедуру стыковки. Экипаж, в первую очередь пилоты, отвечавшие за управление стыковкой, со вниманием и заинтересованностью подошли к этим занятиям, задав много деловых вопросов. Мы договорились встретиться еще раз после принятия решения. С этим экипажем встретиться перед полетом не пришлось. Однако с тех пор занятия с экипажами Спейс Шаттла у нас в РКК «Энергия» стали регулярными. Пилоты всех последующих миссий побывали у нас в лаборатории, в той самой комнате 173, оборудованной осенью 1993 года. Персонал нашей службы, отвечавший за подготовку космонавтов, неизменно звонил мне каждый раз перед приездом астронавтов.
Я решил не оформлять специального технического решения (ТР), как это делалось обычно у нас в РКК «Энергия». Собственно, теперь эта была американская процедура пилотирования Орбитера. Без особой нужды мне не хотелось лезть «наверх». Доложив между делом В. Рюмину и О. Бабкову, я действовал напрямую.
В 1995 году, в июне и в ноябре, все сработало без сучка без задоринки, все прошло как по маслу, все — до третьего полета.
Здесь уместно забежать на год вперед.
Я снова вспомнил о решении по новой процедуре пилотирования в марте 1996 года. В воскресенье, 4 марта, в пять часов утра мы были в подмосковном ЦУПе; в 5 ч. 35 м. Орбитер коснулся станции «Мир». Спейс Шаттл совершал тогда свою третью миссию, ничто не предвещало неожиданностей. На мониторы поступала телеметрическая информация с «Атлантиса». Касание, сцепка, через минуту сработала автоматика, стыковочный механизм пошел. Еще через 15–20 секунд пилот выдал команду, и он остановился, как учили. Неожиданно пропал сигнал «кольцо выровнено» и пошли гулять параметры ЛПШ 1,2 и 3, отражавшие колебания корабля по тангажу и рысканью. У нас не было визуальной картинки: ни с «Атлантиса», ни с «Мира» видеоинформация в наш ЦУП не поступала, да и телеметрия отображалась в сыром, необработанном виде. Поэтому мы не могли оценить амплитуду колебаний 100 тонных конструкций в космосе. Период этих колебаний оказался большим, почти 5 минут, в этой части — все, как и предсказывала теория. С другой стороны, было видно, что колебания интенсивно затухали.