Работы над небольшими вычислительными машинами в нашей стране уже велись. Говорили, что где-то в Ленинграде, в КБ-2 чехи Старос и Берг работают над созданием малых электронных вычислительных машин на основе неизвестно откуда взятых новых технологий. Я поехал посмотрел. Показали мне достаточно компактную машину УМ-2 (претенциозное название, но «2» — вроде бы и неплохо: все-таки уже не первая). Мне показалось, что они мало похожи на чехов, да и технологиями этими авторы не очень владели. На вопросы об объеме постоянной и оперативной памяти, о быстродействии, о частоте сбоев, о надежности четких ответов от них не получил. Чья же это технология? Не краденая ли? Похоже, что машины «сырые» и ненадежные. А нам нужна была очень надежная машина, резервированная, с автоматическим распознаванием отказов и с автоматическим переходом на резервный комплект. Ничего этого не было и в помине.
Как же быть? И вот родилась идея! Использовать метод параллельного сближения, менее экономичный, но зато более простой, против которого сначала активно возражали и мои товарищи проектанты, и управленцы. Метод этот известен из теории управления зенитных ракет. Суть метода в том, что двигатель активного объекта при своих включениях гасит, сводит к нулю угловую скорость «линии визирования», соединяющую два сближающихся объекта, и обеспечивает регулирование скорости вдоль этой линии. Замерить составляющие относительной скорости (одна перпендикулярна «линии визирования», другая — вдоль нее), как и расстояние между объектами, сравнительно нетрудно с помощью радиолокатора с гиростаблизированой антенной наведения. Удалось нам найти и организацию, где могли сделать нужную систему измерений параметров относительного движения.
Главным конструктором этой системы (ее назвали потом «Игла») был выдающийся инженер Евгений Васильевич Кандауров. Вычисления, которые нужно было осуществлять в процессе сближения при использовании этого метода, оказались достаточно просты, с ними могли справиться небольшие аналоговые счетно-решающие устройства, которые мы могли изготовить и сами. Метод параллельного сближения решено было применить, начиная с расстояния между кораблями около 20 километров, а до этого осуществлять сближение на основе наземных радиоизмерений. Радиолокатор с гиростабилизированной антенной должен был измерять угловую скорость линии визирования, дальность и радиальную скорость, а также выдавать управляющие сигналы на взаимную ориентацию сближающихся аппаратов. Сразу было решено автоматизировать весь процесс сближения и стыковки и в то же время предусмотреть возможность ручного управления процессом причаливания с расстояния менее 200–400 метров.
Далее предстояло решить задачу причаливания и создать стыковочный узел. И здесь было много вариантов, вплоть до самых фантастических. Специалисты по системам управления во главе с В. П. Легостаевым предложили, например, установить на одном из кораблей («пассивном») большую петлю, а на другом крючок, который бы цеплял за петлю и затем удерживал корабль. Точность сближения, действительно, требовалась при этом существенно меньшая (это, главным образом, и нравилось самим управленцам). Но мы считали это предложение не просто технически неубедительным, неоправданным, но и несерьезным. Однако легостаевцы настаивали на своей идее. Обсуждалась она едва ли не на каждом совещании по проблеме стыковки. Вместо того чтобы заниматься делом и согласовывать схему работы и параметры системы, мы тратили время на пустые споры, уводящие в сторону. Мы называли эту петлю «удавкой» и вынуждены были доказывать очевидные вещи: ведь если принять «удавку», то нужно придумать, сделать и отработать механизм раскрытия петли, создать специальные лебедки для стягивания объектов, стабилизировать и взаимно ориентировать аппараты во время стягивания и, в конце концов, все равно сделать стыковочный узел для обеспечения жесткого соединения. К тому же реализация этой идеи сложна и с точки зрения динамики. Значительно проще и надежнее осуществлять сближение кораблей вплоть до контакта, а затем сразу провести захват и жесткое соединение с помощью стыковочного узла. Из наших оценок процесса сближения на заключительном этапе следовало, что процесс можно закончить попаданием в стыковочный узел с диаметром не более метра, что и подтвердилось впоследствии. Споры между проектантами и управленцами по этому поводу шли долго и иногда были, мягко говоря, достаточно острыми. «Да удавитесь вы сами на вашей „удавке“, а мы не будем!» Выиграли это сражение мы. Но и они давиться не стали.
Еще в 1961 году у нас прорабатывался узел жесткой стыковки по схеме «штырь — конус» с винтовой системой стяжки. Конкретный вариант конструкции штыря предложил, кажется, в 1962 году ветеран нашего конструкторского бюро Александр Коновалов. Это был тогда уже немолодой, но очень изобретательный человек, хотя и не имевший инженерного диплома. После того как эту схему исследовали специалисты по динамике работы механизмов, к ее окончательной разработке приступила группа конструкторов во главе с В. С. Сыромятниковым.
Немного труднее на этот раз было с весом, хотя теперь мы исходили из существенно большей грузоподъемности ракеты-носителя — 6,5 тонн вместо 4,5 (была создана более мощная третья ступень ракеты-носителя).
Новый корабль должен был не только осуществлять сближение и стыковку, но и позволять летать двум-трем космонавтам в течение нескольких недель (пределом «Востока» было десять дней), а в условиях совместной работы со станцией (мы, естественно, намеревались со временем превратить этот корабль в транспортное средство для обслуживания орбитальных станций) — до нескольких месяцев. Существенно лучшими хотелось сделать и условия для работы экипажа, для проведения наблюдений и экспериментов, условия для жизни и отдыха, иметь на борту отдельный туалет, улучшить условия спуска и приземления.
Самыми трудными задачами были создание и отработка средств управления процессом сближения и причаливания, механической и электрической стыковки, создание маршевых и координатных двигателей, обеспечивающих процессы сближения и стыковки, систем ориентации и управления спуском с использованием аэродинамической подъемной силы и мягкой посадки.
На «Востоке» спускаемый аппарат имел форму сферы, которая при движении в атмосфере не может иметь аэродинамической подъемной силы, и поэтому спуск его идет по довольно крутой траектории, по мере снижения все быстрее растет плотность атмосферы, и в результате при входе в плотные слои атмосферы перегрузки, действующие на космонавтов, возрастают до 8–10 единиц. Космонавты воспринимают эти перегрузки как увеличение своего веса, то есть при спуске с перегрузкой десять единиц они ощущают свой вес в десять раз большим, чем на земле. Для космонавтов, недолго пробывших на орбите, это не страшно. Но при длительных полетах ослабленному невесомостью организму космонавта, рассуждали мы, большие перегрузки наверняка противопоказаны. Если у корабля есть хотя бы небольшая подъемная сила, еще лучше — регулируемая, то корабль идет в атмосфере по более пологой траектории, тормозится медленнее, перегрузки снижаются. Кроме того, регулирование подъемной силы позволяет менять крутизну спуска, и, следовательно, можно управлять положением точки приземления, что уже позволяло осуществлять посадку в выбранном районе с точностью до нескольких десятков километров, а затем, может быть, и тысяч метров. Поэтому пришлось искать новую форму спускаемого аппарата, которая обеспечивала бы возможность не только торможения, но и создания хотя бы небольшой аэродинамической подъемной силы.
Этой проблемой еще на фоне работ над «Востоком» занялись наши оппоненты по выбору формы и расчету тепловой защиты спускаемого аппарата «Востока» специалисты по аэродинамике и теплообмену во главе с Андреем Решетиным, очень энергичным человеком, решительным и инициативным инженером, способным искать и находить новые и в то же время достаточно прагматичные решения. Изучив возможные варианты, они пришли к заключению, что наиболее выгодно, исходя из наших возможностей по массе и по размерам, использовать способность любого несферического тела развивать подъемную силу при определенных углах атаки.