От редактора. Предлагаем вашему вниманию фрагменты из книги Ю.М. Маркова "Курс на Марс!", подготовленные для нашего журнала Денисом Шевченко (его предисловие предваряет публикацию). Автор книги, непосредственный участник событий, рассказывает о советских АМС, запускавшихся к Марсу в 1971 и 1973 годах.
Предисловие
Переснять эти главы из книжки меня побудило вот что.
В последнее время всё чаще и чаще замечаешь, что из книжных магазинов нашего города практически исчезла вся (!) научно-популярная литература (я говорю не о Москве, там еще есть кое-что, я живу в Сочи). Нет, книг не стало меньше, есть фантастика, художественные книги, поэзия, детские энциклопедии, и книжки - в большой своей массе – перепечатки из западной литературы. Но вот книг по технике и науке практически нет. То, что завозят (а это редкое исключение) расхватывается на лету. При этом сами книготорговцы говорят, что это не ходовой товар. Складывается впечатление, что кто-то очень не хочет, что бы Россия чувствовала себя великой научно-технической державой. Книги о вкусной и здоровой пище считаются важнее, чем рассказы о наших победах или неудачах в науке и технике.
Эту книгу я купил в 1989 году совершенно случайно. Понравился броский заголовок: “Курс на Марс!”.
В то время в СССР еще гордились нашей космонавтикой и нашими достижениями в космосе. А восьмидесятые годы были для нее значительными. Запущена ОС “МИР”, завершился полной победой эксперимент “Вега”, слетал в космос “Буран”, запущена обсерватория “Гранат”, частично был успешен “Фобос” (почему я не считаю этот полет неудачей, вы поймете ниже). Противоположная сторона, наши соперники по исследованию космоса, американцы были "в глубоком ауте". Западная пресса того времени писала, что Америка навсегда отстала от СССР в освоении космоса и требуется, как минимум, пилотируемый полет на Марс, чтобы американцы еще как-нибудь котировались в этой области (журнал “Эхо планеты” 1989). А наши уже замахивались на создание базы на Луне…(сервер www.buran.ru - проект “Вулкан”).
Даже несмотря на неурядицы в общем машиностроении, мы бы сделали это, но тут грянула “перестройка”, и Горбачев повел нас к рыночному капитализму. Сейчас мы имеем то, что имеем. Отсутствует финансирование наших научных космических программ. Тот мизер, что выделяется, ниже американского в 100 раз.
Но, даже несмотря на это, космонавтика в нашей стране живет, хотя развивается уже далеко не такими темпами, как в СССР. Продолжаются пилотируемые полёты (в основном на коммерческой основе), в 2001 году запустим спутник по исследованию Солнца “Коронас-Ф”, на подходе астрофизическая обсерватория “Спектр-Рентген-Гамма”, в 2005 году намечается запуск нашей новой межпланетной стнанции “Фобос-Грунт”. С ЕКА очень широкая кооперация: проекты “Интеграл” и “Марс-Экспресс”. Идет разработка новых носителей на базе ракеты Р-7: Русь, Ямал, Союз-ST. Завод им.Хруничева понемногу делает ракету-носитель “Ангара”. В НПО прикладной механики им. Решетнёва создаются спутники, в которых используются, в кооперации, новейшие западные технологии (японские и европейские); тем самым срок службы этих аппаратов увеличивается на 10-15 лет. Несмотря на все проблемы, русский космос живёт, и очень хочется надеяться, что мы все же останемся здесь “впереди планеты всей”!
Немного об авторе книги. Юрий Михайлович Марков – инженер, испытатель ракетно-космической техники, бывший сотрудник НПО им. Лавочкина, более четверти века своей жизни отдавший испытаниям космических аппаратов. Он участвовал в испытаниях практических всех наших межпланетных станций и орбитальных обсерваторий. О таких людях верно сказал поэт:
След улетающей ракеты
У вас остался на висках.
Будучи очевидцем всех событий, он рассказывает о них в увлекательной форме. Предлагаю вам прочесть некоторые главы из его книги. Тематика глав определилась тематикой этого сервера – про МАРС!
* * *
Жаркое "марсианское" лето
Глава из книги Ю.М. Маркова "Курс на Марс!" (М., Машиностроение, 1989)
Публикуется с сокращениями
Мы волновались. Мы страшно волновались. Каждый бы волновался, будь он на нашем месте. Вот сейчас — еще шесть минут — и...
“Марс-3” шел на посадку. Вернее, его спускаемый аппарат...
А начался наш путь к “красной планете” в 1962 году, когда холодным ноябрьским днем отправился в дорогу “Марс-1”, сработанный еще королёвцами. Связь с ним прекратилась в марте следующего года. До планеты лететь ему оставалось три месяца...
Шли годы. Уже была осуществлена мягкая посадка на Луну, доставлен на Землю лунный грунт, по пустынным лунным просторам “бродил” луноход, совершена мягкая посадка на Венеру, а “Марса-2” все еще не было. “Когда же?” — нетерпеливо спрашивали нас “болельщики”. “А вы у марсиан разрешения спросили?” — отшучивались мы. Но сами знали, как непроста посадка на эту планету.
Вся ее сложность заключается в том, что у “красной планеты” есть атмосфера, но слишком разреженная. Да к тому же там бушуют сильные ветры. Вот почему “сесть” на Марс гораздо сложнее, чем на Луну, где атмосферы нет и аппарат не нуждается в защите (нужен “лишь” тормозной двигатель), или на Венеру, где плотная, мощная атмосфера позволяет на небольшом парашюте плавно опустить большой груз.
Но работа шла, не могла не идти. И вот спустя восемь лет и семь месяцев после старта первого “марсианина” две советские межпланетные станции нового поколения взяли курс на Марс.
2 декабря 1971 года. Три большие группы людей в разных местах замерли в ожидании. Одна группа (управленцы, радисты, телеметристы и некоторые другие специалисты) находилась в Центре дальней космической связи (ЦДКС), где разворачивались основные события; другая — в Координационно-вычислительном центре (КВЦ) под Москвой: там с полной нагрузкой работали многочисленные ЭВМ; третья (по традиции) — в просторном кабинете Главного конструктора, сам он в это время находился в ЦДКС. В эту последнюю группу входил и я как технический руководитель “Марса-Т” (“Марс-Технологический”). С его помощью осуществлялось упреждающее моделирование полета штатных аппаратов. В соседнем здании, в кабинете начальника контрольно-испытательной станции, разместились операторы, обслуживающие “Марс-Т”, готовые (в случае необходимости) по программе, разрабатываемой специалистами КБ, провести соответствующие операции по моделированию натурных испытаний.
В кабинете Главного — прямые телефоны связи с ЦДКС и с КВЦ, поэтому практически одновременно со специалистами, находящимися в центрах, мы получаем информацию о ходе полета. На стене висят большие, подробно разработанные схемы процессов посадки спускаемого аппарата на поверхность планеты и выхода орбитального аппарата на околомарсианскую орбиту. Против каждой основной операции проставлено время ее начала. Мы смотрим на часы, смотрим на плакаты, слушаем сообщения из Центра дальней космической связи.
16 часов 44 минуты московского времени. Спускаемый аппарат советской автоматической межпланетной станции “Марс-3” входит в атмосферу планеты под углом, близким к расчетному. Скорость входа около 6 километров в секунду.
Включается в работу весь арсенал средств мягкой посадки. Первый напор, первый удар атмосферы принимает на себя аэродинамический конус. Аэродинамический конус аппарата удивительно похож на шляпку гриба-боровика. Начинается аэродинамическое торможение. Пошел баллистический спуск. Устойчивость движения аппарата обеспечивается за счет его аэродинамической формы, закрутки вокруг продольной оси. Если бы за посадкой наблюдал марсианин, он увидел бы огненный шар, ворвавшийся в небо планеты.
Скорость снизилась, но еще в несколько раз превышает скорость звука.
Второй удар! Это в марсианском небе введен с помощью порохового двигателя вытяжной парашют, а за ним и основной, но еще зарифованный. Аппарат тормозится до околозвуковой скорости, и тогда идет разрифовка — полное раскрытие купола основного парашюта. Сбрасывается аэродинамический конус.
Производится так называемая перецепка. Теперь, вытянувшись в струнку (так бы нам хотелось, если бы не мешал ветер), летят (сверху вниз) — основной парашют, двигатель увода парашютной системы, тормозная двигательная установка с двигателем ее увода, посадочный аппарат.
Открываются антенны радиовысотомера системы мягкой посадки. Поверхность все ближе и ближе. Высота 30 метров... По команде радиовысотомера включается тормозной двигатель мягкой посадки. В это же время парашют уводится в сторону двигателем увода, чтобы большой купол парашюта не накрыл посадочную автоматическую станцию.
 Схема ретрасляции телевизионного сигнала со спускаемого аппарата "Марс-3" |
Раскрываются ленты, обхватывающие марсианскую станцию. Огромное “яйцо” падает на поверхность, а на мгновение раньше двигатель увода отводит в сторону тормозной двигатель с отслужившей конструкцией.
Весь этот процесс от входа в атмосферу до посадки длится всего... 3 минуты. И мы лишены возможности его наблюдать. “Яйцо”, конечно, не простое: снизу оно защищено специальным амортизационным покрытием и обладает способностями “ваньки-встаньки”. Оно должно “успокоиться” и сбросить с себя “скорлупу” — защитный кожух. Тогда раскроются лепестки-створки, затем антенны, по сигналу программно-временного устройства включатся радиопередатчики.
Произойдет ли все это? От волнения перехватило дыхание.
16 часов 50 минут 35 секунд. Есть сигнал с поверхности планеты! Мягкая посадка совершена! Идет видеосигнал. Он должен “нарисовать” картинку-панораму окружающего ландшафта. Но что это? Видеосигнал пропадает... Огорчение безмерно. Но предаваться ему некогда: сеанс связи с орбитальным аппаратом продолжается. Включается жидкостный ракетный двигатель, аппарат тормозится и плавно переходит на ареоцентрическую орбиту.
“Марс-3” становится третьим искусственным спутником “красной планеты”, а пятью днями раньше ее вторым спутником стал “Марс-2”. Да, Марс оказался первой планетой после Земли, у которой появились искусственные спутники.
Почему же мы не смогли завоевать для советской науки и техники столь важный приоритет? Дело в том, что “Маринер-9”, стартовавший 30 мая 1971 года, представлял собой орбитальный блок в чистом виде. Он предназначался лишь для работы в качестве спутника и обладал массой в одну тонну. Наши же “Марс-2” и “Марс-3”, стартовавшие 19 и 28 мая того же года, являлись орбитально-посадочными аппаратами. При подлете к планете каждый из них делился на два: спускаемый аппарат шел к поверхности, а орбитальный — выходил на орбиту. Стартовая масса каждого составляла 4650 кг, т. е. без малого в 5 раз превышала массу “Маринера”. Ясно, более легкий (получивший к тому же сильный импульс при выведении), он обогнал их в пути.
И все же мы могли опередить американцев. Мы тоже готовили “чистый” спутник, который стартовал на несколько дней раньше “Марса-2”. Уж его “Маринер” не обогнал бы! Но грубейшая, непростительная ошибка, допущенная разработчиками бортовой вычислительной машины при закладке в нее так называемых уставок — директивных кодовых чисел, не позволила ему выйти на траекторию полета к планете.
После выхода на орбиту все три спутника приступили к планомерному исследованию Марса и окружающего его пространства. Фототелевизионные устройства были нацелены на поверхность, но на наших и американских снимках — почти сплошная пелена, лишь кое-где проглядывают очертания гор и предгорий. Оказалось, невиданная пылевая буря, разразившаяся в те месяцы в атмосфере планеты, затруднила фотографирование поверхности. Верхняя граница пылевых облаков находилась на 6—8 километров выше среднего уровня поверхности Марса. Из-за низкой прозрачности атмосферы детали марсианского ландшафта различались лишь на отдельных фотографиях, охватывающих районы с более благоприятными условиями сьемки. Когда же буря постепенно стихла, телевизионные камеры “Маринера-9” продолжили съемку поверхности. А наши новые, специально разработанные для этого эксперимента фототелевизионные устройства к тому времени уже успели “скиснуть”. Дело в том, что растворы имеют свойство (тем более на борту космического аппарата) портиться, происходит подсыхание жидкостей в капиллярах, то есть с увеличением времени эксплуатации фотографические бортовые устройства резко снижают свою надежность. Вновь неудача.
 АМС "Марс-3" |
Никогда еще космические аппараты не несли на себе такой большой комплекс научной аппаратуры, какой несли “Марс-2” и “Марс-3”. С борта советских искусственных спутников планеты проводилось 11 комплексных научных экспериментов. Исследования свойств поверхности и атмосферы Марса велись в видимом, инфракрасном, ультрафиолетовом диапазонах спектра и в диапазоне радиоволн. Они позволили определить температуру поверхностного слоя, установить ее зависимость от широты и времени суток. Были выявлены тепловые аномалии на поверхности; измерена температура северной полярной шапки (—110°С); оценены многие свойства грунта: его теплопроводность, отражательная способность, диэлектрическая проницаемость и т. д. Определено содержание водяного пара в различных областях планеты, оно оказалось примерно в 5 тысяч раз меньше, чем в земной атмосфере. По данным о поглощении инфракрасной радиации углекислым газом получены высотные профили поверхности на трассах полета. Методом радиозондирования определены давление и температура у поверхности планеты. Давление на среднем уровне оказалось примерно в 200 раз меньше, чем на Земле.
Фотографии марсианского “серпа”, полученные при подлете, и самого Марса позволили уточнить оптическое сжатие планеты, построить профили рельефа по изображению края диска, обнаружить свечение атмосферы на высотах около 200 километров за линией терминатора, проследить слоистую структуру атмосферы. Я перечислил далеко не все выдающиеся научные результаты той экспедиции.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
И все же успешная работа “Маринера-9” впечатляла не меньше. Еще бы: аппарат передал 7329 снимков Марса с разрешением до 100 метров. Потрясли ландшафты со следами водной и ветровой эрозии, русла высохших рек; мир впервые увидел и спутники Марса — сначала Деймос, потом Фобос...
Противоречивые чувства испытывали мы в те дни.
С одной стороны, была гордость за достижение приоритета в осуществлении мягкой посадки на Марс. Ведь условия, которые ожидали машину, были тогда малоизвестны: и местные особенности района посадки, его рельеф, и сильная пылевая буря могли сильно сказаться на процессе посадки аппарата, его работоспособности, на работе линии связи посадочной станции с орбитальным аппаратом. Причины внезапного прекращения передачи с борта посадочной станции не удалось однозначно установить. И отсутствие научных данных с поверхности планеты вызывало горечь.
С одной стороны, два орбитальных аппарата стали искусственными спутниками “красной планеты” и провели огромный комплекс научных исследований. И это тоже составляло предмет гордости за отечественную науку и технику. Но, с другой стороны, мы опоздали на две недели, и приоритет в выведении спутника Марса ушел к американским коллегам. И, конечно, телевизионная съемка, проведенная “Маринером-9”, не шла ни в какое сравнение с нашими фотографиями. Не удалось нам сфотографировать и спутники Марса. Хотя этот эксперимент значился как факультативный, нам все же очень хотелось его осуществить.
Начался кропотливый анализ результатов экспедиции “Марс-71”, которая продолжалась с мая 1971 по август 1972 года. Велась обработка научных и технических данных. Было жаль, что о результатах полета уже не мог узнать главный конструктор межпланетных станций нового поколения Георгий Николаевич Бабакин. Как нам его не хватало! Не хватало его глубокого инженерного таланта.
3 августа 1971 года 56 лет от роду Г. Н. Бабакин скоропостижно скончался.
26 августа 1971 года Приказом Министра главным конструктором нашего КБ был назначен Сергей Сергеевич Крюков.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
...Итак, шел тщательный, кропотливый анализ результатов экспедиции к Марсу. Проверке подвергались не только системы, к которым были претензии, но и те, которые, на первый взгляд, сработали безукоризненно.
Большое удовлетворение доставил орбитальный аппарат станции нового поколения — тот самый, что доставил и направил спускаемый аппарат к Марсу, а сам стал искусственным спутником планеты. Впервые оснащенный бортовой цифровой вычислительной машиной, новой, с широкими возможностями системой ориентации, высокоинформативным многодиапазонным более совершенным радиокомплексом, он хорошо продемонстрировал свои разносторонние способности.
Принято считать, что хорошая конструкция служит долго. Но мало кто мог предположить тогда, что этой машине суждена такая долгая — без малого двадцать лет! — и славная жизнь: от “Марса-2” до “Граната”.
При анализе больше всего копий сломали, понятно, обсуждая вопрос: отчего внезапно прекратилась передача видеосигнала с поверхности планеты? Версий было много, знаний мало.
Хороших точных карт планеты, по которым можно было выбрать место посадки, не существовало. Рельеф, который спустя пять с половиной лет зафиксировали “Викинги”, оказался, как мы и предполагали, чрезвычайно сложным. Но мы не пытались все сваливать на рельеф. Упорно изучался и такой вопрос: что могло сломаться на самой посадочной станции? Но данных было мало...
Да и откуда они могли взяться?
Не прошли тогда мимо и такой проблемы: может, разработанная система мягкой посадки неплохо гасила вертикальную составляющую скорости, то есть скорость снижения, но недостаточно “сопротивлялась” горизонтальной составляющей скорости, то есть скорости сноса? А ведь сила удара зависит от вектора скорости — геометрической суммы обеих составляющих — заведомо большего по величине любой из них. Тем более, что из-за пылевой бури, особенно сильной в тот момент (машина совершала посадку в начале марсианского лета), скорости ветра могли превзойти расчетные.
Но разработчики схемы посадки и ее системы убедили тогда всех, что система могла обеспечить нормальный процесс посадки и в более жестких условиях.
Короче, “виновника” найти не удалось, и было принято решение — экспедицию повторить, не прибегая к принципиальным доработкам конструкции.
Легко сказать — повторить! Первые же прикидки показали: просто повторить экспедицию невозможно — расположение светил, как сказали бы астрологи, не благоприятствовало нам.
Дело в том, что марсианское стартовое окно, когда энергетически выгодно взлетать к “красной планете”, открывается через каждые 2 года и 2 месяца. Ближе всего к Земле Марс бывает в периоды великих противостояний — раз в 15—17 лет, и самые лучшие окна старта приходятся на эти или близкие к ним годы. Таким “хорошим” был 1971 год (таким же стал 1988).
1973 год, с этой точки зрения, был годом “плохим”: взаимное расположение Земли и Марса требовало тогда, чтобы скорость полета аппарата была более высокой, чем в 1971, а поэтому масса полезной нагрузки получалась меньше. Как можно было преодолеть эти трудности?
Родилась идея: изменить баллистическую схему полета — вместо однопусковой принять двухпусковую схему. Что это означало?
Благодаря хорошим условиям 1971 года спускаемый аппарат и орбитальный аппарат, имевший на борту много топлива, объединенные в одну межпланетную станцию “Марс-3”, запускались одним “выстрелом” — одной ракетой-носителем. Затем с помощью орбитального аппарата спускаемый направлялся к поверхности планеты, а орбитальный, после мощного торможения, становился спутником планеты. Это — однопусковая схема полета.
Теперь же массы не хватало. Поэтому задачи доставки спускаемого аппарата и создания спутника возлагались на две станции. Одна представляла собой только орбитальный аппарат — “чистый” спутник, а другая состояла из спускаемого и орбитального, в котором топлива было мало: его хватало на коррекции траектории, но на торможение у Марса “сил уже не доставало”.
Таким образом, в последнем случае орбитальный аппарат превращался в космический носитель: пролетая мимо Марса, он сбрасывал спускаемый аппарат на поверхность планеты, а сам улетал прочь — в космическое пространство.
Это — двухпусковая схема полета: для ее реализации требовались две ракеты-носителя — два пуска.
Итак, для повторения экспедиции “Марса-3” надо было изготовить два новых “Марса”. Но, чтобы продублировать для надежности этот большой и сложный эксперимент, нужны были еще две станции.
Так и порешили: “Марс-4” и “Марс-5” должны стать искусственными спутниками планеты и провести целый комплекс обширных научных исследований, включая фотографирование с ареоцентрической орбиты, а “Марс-6” и “Марс-7” доставят к планете спускаемые аппараты, которые должны совершить зондирование атмосферы (это намечалось впервые) и посадку на поверхность. Сами же, летя в межпланетном пространстве, они будут вести его разносторонние исследования.
На бумаге у проектантов получалось гладко. Но против такой двухпусковой схемы “взбунтовались” производственники. Их поддержали испытатели и управленцы. Попробуй успей к следующему стартовому окну изготовить, испытать и подготовить сразу четыре (!) станции, а потом управлять сразу четырьмя в полете!
Тем более, что 1972 год был не “пустым” годом. Готовились в полет: за лунным горным грунтом — “Луна-20”, “Венера-8” — для мягкой посадки на поверхность Утренней звезды и “Луна-21” — для нового научного эксперимента с более совершенным “Луноходом-2” на борту. Добрый задел остался от Бабакина!
Где взять дополнительные производственные мощности, подготовленные кадры рабочих и инженеров?
Но все же новый главный конструктор С. С. Крюков (его энергично поддержал министр) убедил коллектив в правильности выбранной схемы экспедиции и возможности ее осуществления.
Производство приступило к изготовлению нескольких экспериментальных и четырех летных машин. Испытатели продолжали работать на “Лунах” и “Венерах”, и только к концу 1972 года испытателей удалось собрать в единый “кулак”, правда, не всех...
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
При подлете “Марса-6” и “Марса-7” к далекой планете начинается сложный маневр — наведение, задача которого направить спускаемый аппарат (СА) к поверхности Марса таким образом, чтобы угол входа СА в атмосферу был строго оптимальным (от —10° до —20°): при больших углах аппарат “зарывается” в атмосферу и недопустимо возрастают тепловые и аэродинамические нагрузки. При малых же углах происходит “отскок” аппарата от атмосферы. Ошибка всего в один градус уже страшна! “Земля” на таких громадных расстояниях помочь не в силах, и здесь вступает в работу мудрый тандем: СКАН — БЦВМ. Вблизи планеты, в 70—60 тысячах километров от ее поверхности, проводится сеанс автономных оптических измерений. Данные системы космической астронавигации (СКАН) о том, каким “видится” ей Марс, вводятся в бортовую цифровую вычислительную машину (БЦВМ). БЦВМ по специальным алгоритмам уточняет траекторию движения и рассчитывает соответствующие уставки, по которым проводится сначала астрокоррекция, а затем, после того как космический аппарат займет нужное положение, отделение спускаемого аппарата Спускаемый аппарат ведет зондаж атмосферы. Научные данные о параметрах марсианской атмосферы, полученные прямыми измерениями, должны быть переданы на Землю. Для этого станция, продолжающая движение по пролетной (гелиоцентрической) орбите, разворачивается таким образом, чтобы ее большая параболическая антенна “смотрела” на Землю, а другие антенны — на спускаемый аппарат. Здесь впервые применены как прямая ретрансляция на Землю, так и запись информации на запоминающие устройства — магнитофоны. Информация с магнитофонов воспроизводится потом, но желанию группы управления.
Этот сложный, насыщенный разнообразными операциями маневр, в котором участвуют все системы корабля, нам предстояло “проиграть” сначала на Земле, отработать логику сеансов, проверить процесс ретрансляции.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
...Зима 1973 года уступала дорогу весне... Но мы, признаться, смену времен года не замечали: как раз тогда на КИСе завода сошлись все четыре летные машины: испытания “Марсов” шли полным ходом. Круглосуточно.
Мы еще раньше составили график испытаний таким образом, чтобы на всех машинах в одно и то же время шли различные операции, то есть стремились не допустить появления “узких мест”. Но жизнь сложнее. В один прекрасный день так случилось, что на одни и те же двое суток на всех “Марсах” пришлись испытания научной аппаратуры. Испытания первой машины шли в хорошем темпе: на ней проводились вторые комплексные испытания перед отправкой на космодром. На второй с незначительным опозданием проходили первые комплексные испытания. На третьей с опережением графика велась стыковка радиокомплекса с “наукой”. На четвертой подвергалась автономным испытаниям научная аппаратура.
В чем же заключалась основная сложность момента?
А дело в том, что кадры свои мы не раздуваем — тоже думаем о “рентабельности производства” (деньги-то государственные). По сравнению с 1971 годом, когда мы осуществили запуск двух машин, численность наших “марсианских” кадров не увеличилась, а даже сократилась: многие опытные специалисты, прошедшие школу “Марсов”, ушли на разработку новой темы.
Подготовить четыре машины — это не значит увеличить нагрузку на каждого просто вдвое. Прогрессия здесь отнюдь не арифметическая и даже не геометрическая! Работать было сложно и в психологическом смысле: приходилось каждую машину как бы держать в голове и нередко, когда решался какой-то вопрос, нужно было постоянно себя спрашивать: а не путаю ли я машину?
Особенно нелегко было с научными кадрами. Ведь каждый тонкий научный эксперимент разрабатывается небольшим кругом лиц, и, скажем, ученого-астрофизика, создавшего сканирующий инфракрасный фотометр, не может заменить ученый-магнитолог — автор трехкомпонентного феррозондового магнитометра, и наоборот. Так вот, если бы мы построили испытания научной аппаратуры последовательно, то три машины из четырех выбились бы из графика. Выход напрашивался один — организовать работы параллельно, с небольшими сдвигами, так, чтобы, скажем, астрофизик, проверив свой прибор в процессе сеанса на “Марсе-4”, мог перейти на “Марс-5”, где к этому времени начинался свой сеанс, и т. д. Так и работали, не уходя с испытаний по двое суток и более.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
...Хорошо усвоил свою задачу и молодой способный инженер Володя Грицевец, будущий кандидат технических наук. Именно под его руководством мы провели всесторонние испытания мудреной “связки” СКАН — БЦВМ на аппарате “Марс-Т”. Машина эта помогла нам отработать логику функционирования объекта еще до сборки летных машин. Она же затем упреждала полет станций, с ее помощью проигрывались возможные ситуации.
При этих испытаниях на каждый “глаз” системы космической астронавигации надвигалась труба, весьма напоминающая подзорную. В глубине трубы по соответствующей команде загоралась особая лампочка, параметры которой с помощью астрономов были подобраны таким образом, что они совпадали с параметрами Марса, каким его “видит” СКАН при подлете к планете.
Володя Грицевец создавал все мыслимые (а порой, немыслимые) варианты, пока логика системы не заработала безупречно.
Много трудностей пришлось преодолеть и творцам радиомоста СА — станция — Земля, разработчикам антенно-фидерной системы.
Какие сложности и опасности поджидают автоматического “марсианина” при передаче информации во время спуска и после посадки?
Во-первых, образование плазмы при входе СА в атмосферу ослабляет высокочастотный сигнал или вовсе нарушает связь.
Во-вторых, науке неизвестны условия распространения волн в атмосфере Марса. Возможен фединг (затухание) сигнала из-за многократного отражения от поверхности Марса.
И, наконец, совсем грозное явление — корона! — возможность электрического пробоя антенн при малом атмосферном давлении. С таким явлением мы не сталкиваемся ни в безвоздушном пространстве (к примеру, на Луне или в космосе), ни в плотной среде (на Земле или Венере).
Кстати, по одной из версий, пропадание видеосигнала с СА “Марса-3” было вызвано образованием короны.
В специальных вакуумных камерах создавали разреженную атмосферу, подобную марсианской. И в этих условиях заставляли работать антенно-фидерную систему. Мощность передатчиков постепенно повышали. “Прошивало” волноводы, “летели” фильтры, светилась “синим пламенем” корона... Обстановка накалялась, становилась критической: почти все машины уже были готовы и стояли “понурившись” без “ушей” и “голоса” — своих антенно-фидерных устройств. Кандидат технических наук Борис Пригожий и начальник лаборатории Владлен Русаков — создатели системы — буквально дневали и ночевали на заводе. Их обычно весьма упитанные фигуры приобрели стройность, а всегда улыбающиеся лица — озабоченность. Но, к счастью для всех, это продолжалось не так уж долго.
Все вопросы были успешно решены.
Особенно много сложных задач выпало на долю многочисленной группы специалистов, занимающихся проблемами динамики посадки спускаемого аппарата. В эту комплексную группу входили и баллистики, и тепловики, и “парашютисты”, и представители многих других инженерных дисциплин. Возглавлял это направление руководитель проектных работ Роальд Саввич Кремнев. Группе пришлось провести огромный объем проектных изысканий, хитроумнейших расчетов на ЭВМ различных поколений, пока на бумагу легли первые штрихи будущего “возмутителя” марсианского неба.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Но... пора к машине. Дефект, возникший на ней, был сложен и неприятен, оттого что вначале в нем равно подозревались слишком многие блоки: и БЦВМ, и ее согласующее устройство, и агрегаты автоматики двигателя, и даже бортовая кабельная сеть. Конечно, если бы входные и выходные сигналы каждого блока телеметрировались, выявить дефектный узел было бы нетрудно. Но дело в том, что телеметрировать каждый блок — непозволительная роскошь: большая часть каналов отдана научной, “полезной” аппаратуре, а служебных каналов — минимальное число. Чтобы распознать дефект, а значит, “вылечить” машину, можно заменять поочередно каждый подозреваемый прибор. Затем, запуская сеанс, по результатам его судить, исчез или остался дефект. Но это чрезвычайно трудоемкие и длительные операции. Скажем, для того чтобы заменить БЦВМ, надо отключить многочисленные разъемы, опустить монтажную раму, расчленить блоки. Еще трудней заменить автоматику и агрегаты двигателя. И вся эта работа может оказаться зряшной: дефект-то — совсем в другом месте!
Нет, на помощь должны были прийти тонкий анализ, инженерная интуиция. Как всегда в таких сложных ситуациях, была создана комплексная группа. Ее возглавил специалист по системам управления Геннадий Мещерин.
...Сегодня воскресенье. Неожиданно спала жара. Полегчало. А главное, в испытаниях машины произошел перелом. Но орешек оказался крепким...
Не раз, когда появляется особенно сложный “боб” (так называют у нас любое непонятное явление в работе машины), над которым безуспешно бьются длительное время испытатели, кто-нибудь из ветеранов вспоминает: “Вот в такие-то времена был у нас спец так спец! Иванов или Петров, кажется... Если только появится “боб”, он отойдет в сторону, задумается на минуту, лоб рукой потрет, а потом скажет: “Ищите в системе СКР-578, в блоке НФЛ-492-16. Транзистор ЗУ 485К поз. 17 слегка барахлит”. Вскрываем — и точно! Этот самый транзистор!”
Не знаю... Я, например, за свою многолетнюю испытательскую практику таких “гениев” не встречал. Если дефект “лежит на поверхности”, то он виден сразу многим и трудностей особых в устранении не вызывает. Но если дефект глубинного характера...
Когда особенно трудно, идем к техническому руководителю испытаний Игорю Николаевичу Селивохину. Идем не для того, чтобы “поставить в известность”. Идем за помощью к талантливому инженеру. Он не терпит общих, туманных рассуждений. К нему всегда надо идти со всеми схемами, чертежами, инструкциями. Вот представители различных систем рассаживаются вокруг него, и начинается комплексный, основательный, неторопливый с виду анализ (но насколько он оказывается быстрее поспешного, поверхностного!).
Хочу еще раз подчеркнуть, что такого размаха работ, как наземные испытания и подготовка к пускам четырех машин мы еще не знали. Упорная, напряженная отработка шла много месяцев, накапливалась усталость. Да, это было поистине жаркое “марсианское” лето!
Надо отдать должное нашему техническому руководителю: он сумел создать спокойную рабочую атмосферу. Его неторопливый, немногословный разговор, деловой, исключительно эрудированный подход ко всяким вопросам гасили в самом зародыше нервное возбуждение.
...Анализ дефекта шел уже третий день. Зарывшись в схемы, прорисовывая цепочку за цепочкой, споря (теперь уже тихим голосом), испытатели изредка вставали из-за стола, шли к машине, чтобы “проиграть” на ней локальную программу. Или шли в зал телеметрии, чтобы просмотреть записи. Кое-кто уже не выдерживал и советовал начать поочередную замену блоков. Но технический руководитель не торопил и предлагал рассмотреть все новые и новые варианты.
Наконец, наступил момент (не мог не наступить), когда Мещерин от имени группы заявил и уверенно доказал: наиболее вероятной причиной является изменение параметров одного из элементов в согласующем устройстве бортовой вычислительной машины. Он предложил заменить блок.
Как наиболее обоснованное предложение, оно утверждается техническим руководителем. Выполнить его было, что называется, делом техники. Наши монтажники во главе с Женей Арефьевым — секретарем комсомольской организации отдела испытаний — сделали это в считанные часы и с отличным качеством.
Операторы запустили сеанс выведения, потом повторили его еще и еще. Схема работала надежно, четко, без единого сбоя. Только теперь “наиболее вероятная причина” стала истиной. Попали в яблочко!
Неисправный блок отправили на исследование.
После устранения дефекта комплексные электрические испытания пошли гладко. И, наконец, пришел тот день, который для “электриков” был и волнующим, и знаменательным. На последнем “Марсе” проводились последние электрические операции: установка бортовой аппаратуры в “исходное” и закладка летных уставок. Этот день совпал с днем рождения нашего товарища, специалиста по системе астроориентации, заядлого туриста, песенника, Вити Гуцаева. Надо ли говорить, что такие события здесь, вдали от дома, особенно когда командировка длится не один месяц, принято отмечать широко и торжественно...
Сбор гостей, учитывая завершение операций на машине, был назначен на шесть часов вечера. Работа с утра шла в хорошем темпе. И вдруг... (всегда это случается “вдруг”) один из оптических приборов солнечно-звездной ориентации отработал уставку с ошибкой, чуть выходящей за пределы допусков.
Еще не веря, что прибор может выйти из строя в такой момент, повторили испытание еще раз, результат лучше не стал. Похоже, что “забуксовал” шаговый двигатель прямого хода.
Прибыли разработчики прибора, специалисты по системе астроориентации и с ними наш именинник Витя Гуцаев. “Надо же,— сокрушался он — моя система меня же и подвела. И в такой день...” “Ничего,— успокаивали мы Виктора.— Когда день рождения встречаешь в труде — это добрая примета”.
“Больной” прибор исключили из схемы борта, проверили автономно и, убедившись в неправильной его работе, демонтировали. Затем, удостоверившись, что запасной прибор функционирует нормально, установили его на машину. Параллельно с этими работами продолжали закладку уставок в другие блоки, а потом включили новый узел в общую схему. И хотя таким образом сократили потери времени до минимума, пришлось сесть за стол, когда близилась полночь. Но это ничуть не помешало общему веселью. Главное — электрические испытания были успешно завершены. Машина передавалась в руки механиков, а “электрические ребята” могли теперь отсыпаться вволю.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Все четыре машины (а по существу шесть космических объектов: четыре орбитальных аппарата и два спускаемых) вышли на последнюю финишную прямую. До запуска — рукой подать.
И вдруг... беда. Как говорится, “не светило, не горело, да вдруг припекло!”
Что же произошло? Помните тот дефектный блок, который, как положено, был отправлен на исследование? Завод-изготовитель быстро установил причину неисправности: вышел из строя простейший комплектующий элемент — одна микросхема. Микросхему отправили на исследование на завод-изготовитель и потребовали от него акт анализа и заключение. И оказалось, что отказ микросхемы не случаен, а закономерен, он заложен в нее самой технологией изготовления.
Эта микросхема — за давностью лет забыл ее индекс — применялась в аппаратуре не один год и хорошо себя зарекомендовала. Запросы на нее заводу-изготовителю сыпались со всех сторон. И тогда на заводе решили резко увеличить ее выпуск за счет... изменения технологии изготовления, ускорив ряд операций. Изготовив опытную партию, провели ее испытания. Испытания показали: характеристики не ухудшились. Микросхема, изготовленная по новой технологии, пошла в массовое производство.
И оказалось: через полгода — год в ней образуются раковины, элемент выходит из строя. Аппаратура же уже “построена” из нее, как из кирпичиков!
Положение сложилось критическое. Совещание шло за совещанием. В них принимали участие лица очень высокого ранга, вплоть до президента Академии наук Мстислава Всеволодовича Келдыша.
Дело в том, что дублирование, троирование каналов, мажоритарные схемы голосования не выручали в данном случае. Они рассчитаны на случайные отказы. А если знаешь заранее: не сегодня-завтра выйдет из строя один канал, потом другой...
Естественно, полного единодушия не было. Голоса разделились.
Не пускать! Запуск отложить до следующего стартового окна — считали одни.
Это означало — нынешние машины пустить под пресс. Ведь аппаратуру практически полностью надо было переделывать. За два года машина морально состарится: в 1975 году должны были стартовать более совершенные американские орбитально-посадочные “Викинги”, разрабатываемые с учетом результатов полета “Маринера-9” и “Марсов-2 и -З”. Пускать! А если станции все до единой откажут? Зачем зря расходовать четыре ракеты-носителя “Протон” и четыре разгонных блока “Д”? Их же можно использовать для вывода других объектов.
В те дни у меня не шел из головы бесхитростный стишок для детей о гвозде. Сейчас я его позабыл, но смысл помню. В кузнице не было гвоздя, и кузнец не подковал коня. А дальше:
“Лошадь захромала — командир убит.
Конница разбита — армия бежит.
Враг вступает в город,
Пленных не щадя,
Оттого, что в кузнице
Не было гвоздя.”
Мне думается, эти стихи очень хорошо говорят о важности “мелочей”.
...Наконец, решение было принято. Пускать. Средства, вложенные в подготовку экспедиции, все равно были почти полностью израсходованы. Жила и надежда: не все каналы сразу откажут, машины дойдут до цели. Послужат науке.
Близились старты. Счет до них шел уже не на месяцы, не на недели, а на дни и часы. На необъятных просторах страны, в различных ее точках разворачивались антенны наземных измерительных пунктов, выходили в заданные районы океанские корабли. Постепенно, по мере завершения различных операций, разъезжались товарищи. Одни — в Центр дальней космической связи, другие — на измерительные пункты, третьи — в координационно-вычислительный центр. Дошла очередь и до меня. Как руководителя группы моделирования поле та меня отзывали на завод для работы на “Марсе-Т”.
Грустно было покидать космодром, расставаться с друзьями, с машиной. Так хотелось довести ее до конца, своими глазами увидеть ее стремительный, всегда неповторимый старт. Мне довелось видеть много пусков, знаю людей, которые видели в несколько раз больше, встречал спокойных в дни стартов, но равнодушных к пуску не встречал. Сердце всегда сжимается, как на далеких школьных экзаменах, когда готовишься взять билет.
И когда над степью гремит раскатистый гром и полыхает огненная, тугая, в полнеба струя, каждой своей клеткой ощущаешь, что это за могучая сила — человеческий разум!
...Несколько часов полета. Самолет приземляется на аэродроме, близ Центра дальней космической связи. Председатель Государственной комиссии Г. А. Тюлин — немолодой, невысокий, крепкий, удивительно энергичный человек со звездой Героя на груди — и главный конструктор С. С. Крюков тепло прощаются с нами, желают успехов. Черная “Волга” уносит их в Центр.
Короткий разбег. Ту-134 берет курс на северо-восток, туда, где раскинулся родной завод — наша космическая верфь.
Дни и ночи слились воедино — от первого старта до последнего. Сегодня гремит завершающий ракетный гром. И, вспоминая заново каждый пуск, мне кажется, что больше всего волнений принес первый, а за ним этот. Первый — он и есть первый!
Как мы ни испытали машину, как мы ни проверили уставки и на АЦК (аналого-цифровой комплекс), и на “Марсе-Т”, и как будто не оставалось сомнений, но только полет — объективный критерий истины, только он даст однозначный ответ.
Теперь все три машины в руках специалистов из группы управления. Она состоит в основном из разработчиков. Воистину, история развивается по спирали. Машины (а с ними и волна напряжения), уйдя от конструкторов в виде чертежей, пройдя через заводские цехи и испытания, оказались вновь, только на другом уровне, в руках разработчиков. Вчера разговаривал по прямому аппарату с Центром дальней космической связи. Спросил главного “логика” Сергея Азарова: “Как там у вас?” — “Жарко! Так жарко, как еще не бывало!” Да, нелегко было сработать столько машин, трудно было подготовить и запустить их точно в срок, не менее трудно управлять сразу тремя.
И вот сегодня, 9 августа 1973 года в 10 часов вечера по местному времени,— четвертый пуск. Он завершающий (а так хочется завершить хорошо!), и потому не менее волнующий.
Связываемся с космодромом. Идет репортаж о последних минутах “корабля” на Земле. “Есть контакт подъема!” Представляю, как громадный огненный шар возникает над темной степью, как потом ракета на большой высоте выходит на свет и становится видно ее могучее стройное тело, освещенное лучами солнца.
Идут сообщения. “Есть промежуточная!” — слышим мы доклад. Вскоре с КВЦ приходят данные промежуточной орбиты. Ждем час. Как долго тянется время! Наконец Центр дальней космической связи принимает сигнал со станции — начался сеанс номер один. “Идет по расчетной! Идет по расчетной!” — перекликаются веселыми голосами связисты.
Все. Машины ушли в полет. Семь месяцев пути. Миллионы километров сурового космоса будут отделять их от нас, но они всегда будут близки нам, ведь в них мы вложили часть своей жизни, частицу своего сердца.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
...Машины упорно шли к цели. Вот фрагменты из официальной информации тех дней.
Директор Института космических исследований АН СССР академик Р. 3. Сагдеев рассказал корреспонденту ТАСС о научных задачах, которые решаются с помощью этих станций. Это интервью было опубликовано в “Правде” 23 сентября 1973 года.
“Целью космического эксперимента является комплексное исследование Марса с пролетной траектории, с орбиты его искусственного спутника и непосредственно на планете. Для этого предусматривается создание искусственного спутника Марса и доставка па его поверхность посадочного аппарата.
В связи с тем, что астрономические условия запуска к Марсу в 1973 году менее благоприятные, чем в 1971 году, выведение на его орбиту искусственного спутника и доставка на поверхность планеты посадочного аппарата проводятся раздельно космическими автоматическими станциями. Изучение Марса и окружающего пространства при помощи искусственного спутника и посадочного аппарата позволяет сочетать глобальные, обзорные исследования с исследованиями в локальном районе...
Основными задачами изучения Марса с орбиты искусственных спутников являются определение характеристик атмосферы и фотографирование поверхности. Предусмотрено изучение магнитного и гравитационного полей планеты, ее тепловых характеристик, рельефа и др.
Параметры атмосферы намечено изучать также и на участке спуска.
В районе посадки станции предполагается определение физических характеристик грунта, определение характера поверхностной породы, экспериментальная проверка возможности получения телевизионных изображений окружающей местности, а также проведение ряда других научных исследований.
Не нужно думать, что дорога к Марсу является абсолютно гладкой. Ученым и инженерам в процессе полета приходится принимать соответствующие меры в случае отклонений в отдельных системах от установленных режимов работы. Например, в настоящее время ученые принимают меры по устранению нарушения в работе телеметрической системы одной из станций.
Задачи, поставленные перед станциями “Марс-4”, “Марс-5”, “Марс-6” и “Марс-7”, имеют важное значение для науки”.
Замечу: устранить “нарушения в работе телеметрической системы одной из станций” не удалось.
14 и 15 февраля 1974 г. в газете “Правда” были опубликованы следующие сообщения ТАСС.
“Станция “Марс-4” приблизилась к планете 10 февраля. Вследствие нарушения в работе одной из бортовых систем тормозная двигательная установка не включалась, и станция прошла около планеты на расстоянии 2200 километров от ее поверхности...
Автоматическая станция “Марс-5” достигла окрестностей планеты 12 февраля... В результате проведенного маневра станция “Марс-5” вышла на орбиту искусственного спутника планеты...
...Спускаемый аппарат автоматической станции “Марс-6” совершил 12 марта посадку на поверхность планеты... В непосредственной близости от поверхности Марса радиосвязь со спускаемым аппаратом прекратилась...
Спускаемый аппарат “Марса-3” совершил посадку на поверхность “красной планеты” между областями Электрис и Фаэтонтис. Видеосигнал с него ретранслировался через орбитальный аппарат на Землю.
Спускаемый аппарат станции “Марс-7” после отделения от станции вследствие нарушения в работе одной из бортовых систем прошел около планеты на расстоянии 1300 километров от ее поверхности”.
Таким образом, только одна станция из четырех — “Марс-5” — до конца осуществила эксперимент. Но длился он, к сожалению, недолго, значительно меньше расчетного срока. Флотилия погибла.
Вот цена элемента, который без микроскопа и не разглядишь как следует. Вот цена того самого “гвоздя”.
И все же последние “Марсы” дали очень многое для науки.
Экспедиция вошла в историю космонавтики прежде всего тем, что впервые было осуществлено непосредственное зондирование атмосферы Марса. На участке парашютирования спускаемого аппарата проводились измерения температуры и давления атмосферы, определялся ее химический состав.
Сигналы со спускаемого аппарата “Марса-6” сразу ретранслировались с помощью станции на Землю, поэтому мы тут же узнавали, что несет передаваемая информация (в отличие от способа передачи информации в 1971 году, когда сигналы с СА вначале записывались на запоминающие устройства станции, а затем уже “сбрасывались” на Землю).
Помню первые цифры и первые неожиданности.
Данные экспресс-анализа сообщали:
“Водяного пара очень мало, но больше, чем предполагали...
— Слишком много углекислого газа, в процентном отношении, как на Венере...
— Мало азота...
— Кислорода совсем мало...
— Есть аргон...”
Много интересной информации о планете добыл с околомарсианской орбиты “Марс-5”: были синтезированы цветные фотографии поверхности (с разрешением до 100 метров) ряда областей планеты, проведены измерения параметров водяного пара, обнаружены — впервые — следы озона в атмосфере, исследовано магнитное поле (оно оказалось в тысячу раз слабее земного, но все же в семь—десять раз выше межпланетного), проведено изучение рельефа.
Словом, мировая наука получила много пищи для размышлений. Безусловно, информацию внимательно изучали специалисты, готовящие экспедицию по программе “Викинг”.
И все же мы были удручены. Затратить столько сил, столько энергии, столько интеллектуального труда — и получить результаты, намного хуже тех, на какие рассчитывали.
Но на все надо смотреть диалектически. Мы получили уроки горестные и уроки обнадеживающие, а в целом — уроки полезные. Уроки необходимые.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
...Когда-нибудь извлекут из-под толщи красной пыли Марса две старинные смешные машинки землян XX века.
“Надо летать!” — завещал нам Сергей Павлович Королев.
(Продолжение следует)
