background image
C
M
Y
K
вторник
k
15, 7 февраля 2012 г.
Выпуск 83
СДЕЛАНО В КОРОЛВЕ
С А.М. Чечельницким я познако
мился в 2004 году благодаря про
фессору Б.И. Рабиновичу. Разговор
с новым знакомым очень быстро
перешл в его монолог, изредка
перебиваемый моими вопросами.
Альберт Михайлович говорил быс
тро и темпераментно о своей кон
цепции Волновой Вселенной и вы
текающего из не изоморфизма
макро и микромира, о сверхсвето
вых скоростях и других проблемах,
которые в науке почему то не об
суждаются
Следует признать, что толчком к солнечному па
русу было 500 летие открытия Америки Христофо
ром Колумбом, официальной датой которого счита
ется 12 октября 1492 года. Хотя, как известно, Ко
лумб в этот день открыл один из Багамских остро
вов. Но Америка любит праздники, особенно юби
леи. При НАСА была создана специальная комис
сия. Принятый ею меморандум среди многих ме
роприятий содержал и весьма необычное предло
жение провести космическую парусную регату.
Предлагалось трм парусным кораблям, представ
ляющим Америку, Европу и Азию, совершить гонки
с околоземной орбиты до Луны (а возможно, и до
Марса). Объявлялся конкурс на три лучших парус
ника. Изготовление аппаратов, победивших в кон
курсе, вывод их на орбиту спутника Земли предпо
лагалось выполнить за счт США. Весьма приятно,
что руководители НАСА вспомнили о существова
нии светового давления, мысль о котором в начале
ХV века высказал австрийский учный Иоганн Кеп
лер, а его величину экспериментально измерил рус
ский физик Птр Николаевич Лебедев. Солнечное
излучение это не только фотоны, но и различные
частицы: протоны, электроны, ядра гелия.
Идею использования солнечного давления для
космических полтов уже в 1924 1925 годах
теоретически обосновал российский учный, кон
структор реактивных двигателей Фридрих Арту
рович Цандер. Он писал, что в межпланетном
пространстве, при его огромных расстояниях и
возможности применения малых толкательных
сил, во много раз лучше воспользоваться даро
вым световым давлением.
Известно, что давление света очень невелико
всего 0,0001 Паскаля. Если парус выполнить
площадью 10 000 кв. м, то космический аппарат
массой 500 кг может разогнаться от пер
вой до второй космической скорости
примерно за 40 суток.
* * *
Под руководством Владимира Серге
евича Сыромятникова, будущего чле
на корреспондента РАН, в Космичес
кой регате разработали проект косми
ческого парусника и направили его на
конкурс в США.
Говорили, что наш про
ект вошл в тройку лучших предложе
ний. Мы ждали финансирования на из
готовление парусника, но никаких офи
циальных документов из США не посту
пало. Стало ясно, что руководство НАСА
оказалось несостоятельным для претво
рения в жизнь своей же идеи.
В.С. Сыромятников предложил испы
тать космический парус, развртывае
мый на грузовике Прогресс, после его
разгрузки на орбитальной станции
Мир. Ряд предприятий, в том числе и
НПО Энергия, поддержали это пред
ложение. Космический эксперимент по
лучил название Знамя 2. Целью экс
перимента были: отработка конструк
ции крупногабаритного космического бескаркас
ного плночного отражателя солнечного пару
са, формируемого центробежными силами; ис
следование устойчивости и параметров колеба
ний паруса при угловых отклонениях оси враще
ния; проверка возможности поворота солнечного
паруса на большие углы и его использование в
качестве свето и радиоотражателя.
Началась срочная разработка конструкции агре
гата развртывания отражателя (АРО), выполняю
щего функцию космического паруса. Работа была
поручена нашему сектору электромеханических
приборов. Разработку конструкции АРО выполнял
талантливый
ведущий инженер Борис Харлов. Ему
помогали
инженеры конструкторы Л.С. Архипенко,
В.И. Привалова, Г.Т. Собакина, В.А. Спирин. В разра
ботке также участвовали ведущие специалисты
Космической регаты
Олег Сапрыкин, Евгений
Рябко, Алла Ботвинко и другие.
Представилось логичным основные узлы АРО
закрепить на корпусных деталях стыковочного
агрегата корабля Прогресс, при этом обеспе
чить взаимозаменяемость АРО и стыковочного
механизма агрегата. Известно, что после стыков
ки грузовика механизм агрегата снимается с крыш
ки люка для образования свободного доступа во
внутренний объм корабля. В нашем случае, пос
ле выполнения разгрузки Прогресса, на крыш
ку вместо стыковочного механизма космонавты
должны были установить АРО.
* * *
Было принято решение: солнечный парус круг
лый плночный отражатель диаметром 20 метров
собрать из восьми секторов.
Каждый сектор,
сложенный в полосу шириной 170 миллиметров,
плотно наматывался на катушку. Изготовление и
Под парусом по Вселенной
Эксперимент по созданию в космосе солнечного паруса был проведн
4 февраля 1993 года. Это был шаг учных энтузиастов консорциума
Космическая регата, созданного в НПО Энергия (сейчас РКК
Энергия им. С.П. Королва). Впервые на космической орбите был
раскрыт парус, и им управляли космонавты с российской станции Мир.
укладка секторов были поручены КБ автоматики в
городе Долгопрудном. Сотрудники этого предпри
ятия, имеющие большой опыт по проектированию
и изготовлению плночных изделий, успешно спра
вились с этой работой. С их участием для отража
теля была выбрана алюминированная теплостой
кая плнка толщиной пять микрон.
Конструктивная схема сложенного отражателя
была оригинальной и состояла из металлического
барабана диаметром 330 мм, внутри которого на
подшипниках устанавливалось восемь катушек с
секторами. После установки, для образования зам
кнутой окружности отражателя, вершины внешних
углов смежных секторов скрепляются друг с дру
гом. В свою очередь катушки соединяются с помо
щью мелкомодульных зубчатых колс с возмож
ностью синхронно вращаться от электрического
привода выпуска полос (ПВП). Электропривод ПВП
включал в себя датчик величины выпущенного
полотна и устанавливался на торце барабана. Сна
ружи каждая катушка поджималась створкой, ки
нематически связанной с ПВП. Перед началом вра
щения катушек створки поворачивались на угол
около 180 градусов и освобождали катушки. Для
развртывания отражателя барабан необходимо
вращать центробежные силы материальных
точек отражателя обеспечат развертывание его в
плоскости. Но в самом начале развртывания, за
счт резкого увеличения момента инерции бараба
на с отражателем, возможно замедление враще
ния и потеря устойчивости развртывания.
Для вращения барабана с катушками и ПВП был
разработан редукторный привод с дублировани
ем электродвигателя по дифференциальной схе
ме, с предохранительной муфтой от опасных пе
регрузок по моменту и маховиком для снижения
влияния скачков нагрузки. Привод обеспечивал
скорость вращения барабана на начальном этапе
раскрытия 566 градусов в секунду, а в раскрытом
состоянии 106 градусов в секунду. Время рас
крытия отражателя около 3 минут.
Конструкция АРО была успешно разработана и
запущена в производство на Заводе эксперимен
тального машиностроения (ЗЭМ). На предприя
тие в Долгопрудном были поставлены катушки
для укладки секторов. Для решения возникающих
вопросов мне приходилось туда приезжать. Там я
оценил мастерство работниц предприятия из
готовлением секторов, нанесением на них в каче
стве рекламы названий участвующих организа
ций и трудомкой укладкой на катушки секторов,
оригинально сложенных в многослойные десяти
метровые полосы, занимались только женщины.
Одним из сложно выполнимых требований оказа
лось обеспечение одинакового числа витков на
каждой катушке одного комплекта. Потребова
лось приспособление, позволяющее регулировать
натяжение полосы при укладке. Было сделано
несколько комплектов для отработочных испыта
ний и комплект для штатного АРО.
Сборка агрегата проводилась на ЗЭМе с актив
ным участием конструкторов. Руководитель сбор
ки
мастер золотые руки Виктор Васильевич
Захаров. Если быть точным, то Захаров вместе с
конструкторами и собирал, и настраивал АРО. В
большой, оснащнной средствами наблюдения
барокамере проверяли начальный этап функцио
нирования, определяя длину свободных концов
полос для укладки в барабане поверх катушек, а
также величину технологических грузиков на тор
це секторов.
Для обеспечения устойчивости развртывания
отражателя автоматически проводилось измене
ние механической характеристики электроприво
да вращения барабана (ПВБ) включением элект
рического сопротивления в цепь якоря электро
двигателя.
Практически оптимальная кинематика агрега
та, продуманная конструкция узлов и элементов
агрегата обеспечили положительные
результаты наземных испытаний и до
пуск АРО к космическому эксперимен
ту. Впоследствии ведущий разработчик
конструкции Борис Харлов успешно за
щитил кандидатскую диссертацию по
теоретическому исследованию процес
са развртывания плночных отражате
лей и результатам космического экспе
римента. Члены учного совета прояви
ли неформальный интерес к научной
работе конструктора.
* * *
Агрегат АРО уложен и закреплн в
отсеке грузового корабля Прогресс М
15 для доставки на космическую орби
тальную станцию Мир.
Грузовик ус
пешно стартовал и состыковался со стан
цией. Меня попросили по видеоканалу
рассказать
космонавтам Александру
Полещуку и Геннадию Манакову, нахо
дившимся на станции Мир, об устрой
стве и методике установки АРО, под
ключении электрических соединителей.
И вот космический грузовик разгру
жен. 29 января космонавты установили
АРО на крышку люка и провели тестовые электри
ческие проверки работы агрегата. 31 января зак
рыли крышки переходного отсека станции. К про
ведению эксперимента вс готово. Руководство
полтов предлагает провести эксперимент в ночь
с 3 на 4 февраля.
К вечеру 3 февраля мы с Харловым были в
Центре управления полтами. Новое просторное
здание ЦУПа уже было заполнено специалистами и
приглашнными с предприятий консорциума. Это
были представители Ямбурггаздобычи, Газ
прома, Долгопрудненского КБ автоматики и дру
гих организаций. Присутствуют космонавты, в том
числе и зарубежные. Позднее появилось руковод
ство НПО Энергия во главе с
генеральным кон
структором Юрием Павловичем Семновым. Гос
тевые трибуны ЦУПа заполнены. На громадном
экране зала управления разнообразная видеоин
формация: часы, минуты и секунды европейского
и московского времени, число орбитальных вит
ков станции Мир и кораблей, состыкованных со
станцией; температура и давление внутри станции;
состав космического экипажа.
Фотографии стан
ции и кораблей Союз и Прогресс сменяются
кадрами процесса их стыковки и расстыковки. Впе
чатляющие картины российской космонавтики! Та
кого экрана, пожалуй, не встретишь нигде!
Сегодня
здесь должны появиться новые, доселе невидан
ные изображения!
Прошла закладка установок на проведение экс
перимента, последовали расстыковка и отход
Прогресса от орбитальной станции. Через ил
люминаторы станции космонавты, а значит и ЦУП,
видят грузовик, у которого вместо активной штанги
стыковочного механизма появился барабан с от
ражателем. Ведтся съмка Прогресса через
иллюминаторы станции.
На девятой минуте после расстыковки начина
ется развртывание солнечного паруса. В это вре
мя Прогресс находился на расстоянии около
трхсот метров от станции Мир. Прошла коман
да на вращение барабана, затем привода ПВП.
Чтко сработали створки повернулись кверху и
образовали распускающуюся ромашку на торце
барабана. Одновременно произошл выброс на
чального участка полос отражателя, и стал вра
щаться плотный круг радиусом более двух мет
ров. Круг быстро увеличивался в размере, и одно
временно уменьшалась скорость вращения. Было
видно, как полосы с катушек расправляются в
плоские сектора. Примерно через три минуты
вращающийся круг достиг максимального диа
метра двадцати метров. Угловая скорость вра
щения стала постоянной около 18 оборотов в
минуту. Расчтные величины полностью подтвер
дились.
Но серебристый, сверкающий многими цвета
ми радуги круг по границам секторов имел фигур
ные окна, напоминавшие лепестки ромашки. В
них светила нежная голубизна, какой не увидишь
на Земле.
Через эти окна мы смотрели из космоса
на Землю, на нашу изумрудную планету. Краски
были настолько чисты, что вызывали всеобщее
восхищение. Зал встретил эту необыкновенную
картину аплодисментами. Я впервые видел такую
красоту!
И это огромное колесо, в ступице которо
го помещался грузовой корабль, как бы катилось
по бесконечной голубизне с изумрудными оттен
ками. Колесо Божьей колесницы! Кто то из окру
жающих сказал: Красиво работает хорошая
конструкция!
Мы, как разработчики, понимали, что методика
расчта натяжения плнки инерционными силами
не совсем точна. Потребуется откорректировать
нагрузки по сечениям секторов плнки и, может
быть, ввести конструктивные усиления или изме
нить профиль составляющих частей отражателя.
После двух витков полта были проведены раз
вороты корабля Прогресс. Отражатель повора
чивался вместе с грузовиком без заметных коле
баний и деформаций поверхности. Управление
парусом возможно!
Один из разделов эксперимента под названием
Новый свет включал подсветку ночной поверх
ности Земли отражнным солнечным светом. С
помощью ориентации Прогресса предполага
лось направить отражнный от зеркальной по
верхности отражателя солнечный зайчик на ноч
ные участки Земли. Позднее появились сообще
ния от случайных земных свидетелей о наблюде
нии световых пятен в нескольких районах Земли.
Однако это явление было сильно ослаблено из за
неоднородности поверхности отражателя.
Но большинство специалистов признало экс
перимент удачным и крайне полезным для созда
ния развртываемых отражателей и солнечных
парусов значительно больших размеров.
Это был
первый опыт российских учных и конструкторов.
Красота созданной картины в космосе поразила
всех присутствовавших той ночью в ЦУПе.
Во второй половине ночи приглашнные гости
накрыли столы в просторном холле и ряде комнат
ЦУПа. Начался настоящий праздник неравнодуш
ных к космическим достижениям России. По
здравления и тосты звучали до утра.
Рудольф ТЮКАВИН,
кандидат технических наук
Вид на разврнутый отражатель со стороны корабля Прогресс.
В полте с Прогрессом на фоне атмосферы Земли.