Испытательную установку подобного типа, конечно, трудно было сразу создать совершенной. Стенд с системой приводов, изготовленный в середине 60–х годов в разгар работ по программе «Аполлон», рассчитывался на испытание стыковочных устройств ограниченных размеров. Кроме того, принципиальная кинематическая схема стенда была не совсем удачной: сложна, громоздка и имела целый ряд неблагоприятных технических характеристик.
Поэтому, готовясь к испытаниям о программе ЭПАС, а также учитывая перспективы развития следующей программы пилотируемых полетов США — «Спейс Шаттл», специалисты НАСА решили перестроить стенд, сохранив в основном вычислительную и управляющую части установки и другие вспомогательные системы.
К осени 1973 года работы были закончены, схема стенда стала намного логичнее и проще. Но, к сожалению, при этом, как выяснилось позднее, не избежали и некоторых просчетов.
Новые полномасштабные стыковочные агрегаты решили испытывать именно на этой динамической установке в Хьюстоне. Конец зимы, весна и все лето семьдесят третьего года ушли на изготовление и отработку стыковочного агрегата в СССР и подготовку к совместным испытаниям. Тем же были заняты американские специалисты в США. В мае первый АПАС увидел свет. Это уже была настоящая космическая система, отвечающая всем жестким требованиям, обеспечивающим ее высокую надежность при минимальном весе и габаритах.
Он действительно получился красивым, наш АПАС, если исходить из того, что истинная красота конструкции в рациональности, в том изяществе, с которым она решает поставленные перед ней задачи. «Он элегантен, ваш стыковочный агрегат», — скажет позднее М. Фаже, один из руководителей американского космического Центра имени Джонсона. Я думаю, он имел в виду не только внешний вид АПАСа, комплимент относился и к его принципу действия.
Поскольку корабль «Аполлон» создавался для полета на Луну, американские конструкторы, приспосабливая его для решения задач в околоземном космосе, располагали солидными резервами веса. Может быть, по этой причине авторы американского стыковочного агрегата не слишком заботились об экономии веса. Их стыковочный агрегат получился почти в два раза тяжелее нашего.
АПАС успешно прошел всю предварительную отработку и проверку и к концу августа был готов к отправке в Техас.
Наша небольшая испытательная команда 14 сентября, прибыла в Хьюстон. Нам предстояло впервые произвести настоящую стыковку агрегатов кораблей «Союз» и «Аполлон», при которой фактически проверялись и отрабатывались все этапы сложного и многостороннего процесса соединения кораблей, работа агрегатов в совместном полете и при расстыковке.
Сначала последовательно шаг за шагом были проверены все операции по стыковке и расстыковке, причем оба агрегата работали при этом как в активной, так и в пассивной роли. Затем испытана герметичность состыкованных агрегатов, в том числе при нагреве и охлаждении конструкций с имитацией полетных экстремальных температур. Еще раз убедились в том, что стык способен выдерживать одновременное воздействие внешних и внутренних нагрузок. На этом первая часть испытаний закончилась, и агрегаты установили на динамический стенд для проведения основной по объему и сложности части работ — стыковки с имитацией движения космических кораблей в условиях невесомости.
На этом стенде мы провели в общей сложности более 100 стыковок, или испытательных пробегов, как их называли американцы, при нормальных, высоких и пониженных температурах. Может возникнуть вопрос: зачем нужно так много стыковок? Дело в том, что корабли могут подойти друг к другу в самых разных положениях. Космонавты и астронавты управляют сближением кораблей, используя две трехстепенные ручки и наблюдая специальную мишень, как бы прицеливаясь по ней. Несмотря на продолжительные и интенсивные тренировки, как и при обычной стрельбе, всегда возникают ошибки. Только здесь их разброс увеличивается: управлять приходится пространственным положением, выдерживая как относительные координаты, так и скорости.
Одновременно работают автоматические системы ориентации кораблей, которые, с одной стороны, облегчают космонавту управление, а с другой — вносят свой «вклад» в виде определенных ошибок. Тот, кто управлял автомобилем, имеющим только три степени свободы, знает, как не просто бывает порой выехать через узкие ворота гаража, а управление кораблем в пространстве намного сложнее. Поэтому стыковочное устройство рассчитывается так, что даже при самых худших условиях, самых грубых ошибках относительного положения кораблей и разных скоростях происходила бы надежная стыковка. Это требование не только усложняет стыковочный агрегат, сам процесс стыковки, но и проведение испытаний.
Прежде всего, трудно определить, какие условия, какие сочетания скоростей и ошибок взаимного положения наиболее неблагоприятны. Что, например, страшнее — большие скорости сближения или малые? Оказывается, плохо и то, и другое. При больших скоростях может не хватить энергоемкости амортизаторов и возникнут слишком большие силы от соударения кораблей. При малой скорости сближения кинетической энергии кораблей может оказаться недостаточно для срабатывания защелок. Если сцепка не произойдет, система начнет «разваливаться», и, чтобы избежать соударения, корабли придется быстро разводить.
Поэтому вначале отыскиваются наиболее неблагоприятные, или «подозрительные», сочетания начальных параметров сближения и проводится теоретический анализ процесса стыковки для всех этих вариантов. Проведение такого теоретического анализа — это целая большая глава в создании любого стыковочного устройства, а ввиду особой сложности АПАСа — тем более. Чтобы рассчитать, как будут стыковаться корабли, необходимо составить математическую модель процесса стыковки. Полная модель учитывает движение самих кораблей. Для каждого момента времени аналитически отыскивается точка или точки соприкосновения направляющих выступов стыковочных агрегатов друг с другом или с кольцами. Затем определяется, на какую величину и с какой скоростью деформируются амортизаторы при соударении (эти усилия одновременно используются в уравнениях движения кораблей). Компьютер вычисляет, как реагируют системы управления кораблей на действие возмущений при стыковке, и учитывает создаваемые ими усилия и моменты. Математическая модель позволяет рассчитать весь процесс стыковки для разных вариантов.
Конечно, в целом математическая модель очень сложна, ее использование имеет смысл только при работе с самыми быстродействующими и совершенными цифровыми электронными вычислительными машинами.
И тут меня могут спросить: зачем нужны испытания, если создана и работает полная и совершенная математическая модель? А вот зачем. Какой бы ни была совершенной теоретическая модель, это всего лишь ограниченная абстракция реального процесса. Модель позволяет исследовать лишь определенные важнейшие (по мнению ученого) стороны процесса, постигнуть их существо, выявить внутренние зависимости. Но конечным мерилом любого проекта являются испытания настоящих, «живых» конструкций. Вот почему наш теоретик Е. Лебедев привез с собой в Хьюстон целые тома. Их напечатала вычислительная машина, решая задачу стыковки для всех вариантов, которые предстояло испытать на динамическом стенде в паре с американским агрегатом. При сравнении теоретических и экспериментальных результатов стенд и модель взаимно проверяли друг друга.
Теперь пора сказать, что для успешного проведения совместных испытаний требовалось обеспечить совместимость не только стыковочных агрегатов. Необходимо было договориться о присоединительных размерах агрегатов, пультов управления и другого испытательного оборудования, согласовать кабельные разъемы и электрическое напряжение питания, а также решить все вопросы, связанные с системой координат, программой, инструкцией, и многое другое.
Наша группа состояла из специалистов, необходимых для проведения всего комплекса намеченных работ: конструктора Евгения Боброва, инженера–электрика Бориса Чижикова, механиков Николая Хохлова и Валентина Руненкова, обеспечивших подготовку агрегатов и испытательного оборудования к работе; специалиста по измерениям, обработке и анализу данных испытаний Вадима Кудрявцева, упомянутого ранее динамика Евгения Лебедева, испытателя и оператора Эдуарда Беликова, который провел, работая плечом к плечу с американскими операторами и нашим переводчиком Олегом Першиковым, все многочисленные динамические пробеги. «Не встречал людей более компетентных и самоотверженных в работе. Можете ими гордиться. Мы рады, что они здесь с нами», — так сказал Г. Ланни корреспонденту «Известий» В. Кобышу, когда тот приезжал в Хьюстон во время работы нашей группы.