МЕСТО
НАЗНАЧЕНИЯ -
ВЕНЕРА
Венера... Ни одна из планет Солнечной системы так не похожа на Землю по своим размерам, массе, плотности, как она. Наконец, по количеству тепла, получаемого от Солнца. Именно поэтому, по словам академика А. П. Виноградова, «На примере Венеры легче всего проследить общие законы развития планет, которые необходимо знать для понимания строения и эволюции «колыбели человечества».
Огромные успехи современного уровня космических исследований позволяют нам открывать такие стороны истории Земли, которые у нас стерты временем или погребены в ее недоступных глубинах. Иными словами, изучая ближайшую к Земле планету, мы как бы листаем страницы увлекательной книги о ранней геологической истории Земли. И, что не менее важно, познавая Венеру, мы вооружаемся знаниями, которые, будем надеяться, в будущем позволят уберечь нашу планету от того, чтобы она в своем развитии никогда не смогла бы свернуть на путь, ведущий к противопоказанным для жизни человека условиям. На путь, который как говорят ученые, возможно прошла Венера...
Сложные станции, каждый раз неповторимые по своим задачам, научному оснащению, результатам. За каждой из них — многие месяцы жизни коллектива «космического» конструкторского бюро, насыщенные волнениями, тревогой, всепоглощающей работой, всем тем, что составляет проектирование, изготовление, испытания, наконец, управление уже летящей станцией...
Тысяча первый вариант
Для чего на космических аппаратах устанавливается радиопередатчик? Думаю, что большинство читателей, если бы им был задан такой вопрос, сочли бы его бестактным.
А вот вопрос: «Что такое АФУ?» — можно задать без боязни, потому что АФУ — это технический термин, понятный только специалистам.
АФУ — антенно-фидерное устройство, которое состоит в первом приближении, из антенны и кабеля (или фидера), который соединяет антенну с радиоприемником и радиопередатчиком.
На орбитальном отсеке любой «Венеры» размещены антенны. Каждая из них может быть подсоединена к одному из нескольких передатчиков или приемников, которые установлены на станции.
И если кто-то еще недопонял значения АФУ, такого товарища можно спросить, как он отнесется к тому, что допустим, во время трансляции международной встречи по футболу будет сломана телевизинная антенна или порван кабель, идущий от нее, и изображение на экране телевизора пропадет. Если в ответ на вопрос раздастся негодование на причины, приведшие к нарушению передачи, значит, роль АФУ и ее значение поняты правильно.
Антенщики... А что это, собственно, значит? Откуда идет родословная этой профессии, кто был первым на земле антенщиком?
Вероятно, кто-нибудь из читателей скажет: «Конечно же Александр Степанович Попов — наш великий соотечественник, изобретатель радио. Он впервые провел сеанс радиосвязи, а без антенны здесь не обойтись».
Что же, догадливый читатель будет абсолютно прав. В начале века специалист в области радио был универсалом. Все премудрости радиотехники умещались, вероятно, в одной, и притом, не слишком объемистой книжке. А теперь только перечень специальных радио-дисциплин в зачетке студента-радиста пятого курса занимает несколько страничек. Досконально овладеть всем этим попросту невозможно, приходится выбирать какое-то одно направление. Так и появляются антенщики.
По опыту знаю, антенная специфика привлекает далеко не каждого радиста.
В радиотехнике используются электронные элементы — транзисторы, лампы, конденсаторы, контуры и многое другое, что в пытливых и умелых руках начинает петь и говорить, а в сочетании с другими приборами может преобразовывать еле слышимые шумы далеких галактик в светящиеся линии или точки на экране индикатора. Да мало ли что сейчас может радиотехника!
Антенщику, и в первую очередь антенщику космических станций, нужно многое сделать, чтобы заставить космический аппарат «говорить» и «слушать». И необходимо найти одно оптимальное решение в разработке АФУ, которое является компромиссным между такими, казалось бы, взаимно исключающими требованиями, как огромная дальность связи и большой объем передаваемой информации, как требования по исключению затенения всяких оптических датчиков и большие размеры антенн, как значительный диапазон изменения окружающих станцию температур и требования неизменяемости при этом характеристик антенн.
Что же должен знать антенщик космических аппаратов? И баллистику, и газодинамику! Должен понимать принципы построения системы управления и разбираться в конструкторских вопросах, не говоря уже, конечно, о самой радиотехнике.
Люди, которые разрабатывают антенные устройства, должны иметь прекрасное объемное, пространственное воображение, позволяющее четко представить себе все возможные положения станции в пространстве в течение всего ее полета. И не просто в пространстве, а и по отношению к Земле, к Солнцу, что играет весьма существенную роль в выборе основных характеристик антенных устройств.
Антенщики должны уметь не только рассказать, но и доказать, убедить, например, конструкторов в правильности своих предложений, компоновщиков — только именно в таком размещении антенн на станции, а это зачастую связано со многими трудностями.
Они должны быть усидчивы и терпеливы — никогда еще у антенщиков ничего легко не получалось и не всегда расчеты, к сожалению, подтверждались практикой. Может быть, поэтому антенщиком становится не каждый радиоинженер.
Нужно сказать, что еще до начала работы с «Венерами» специалистов в антенной лаборатории было мало. Молодые специалисты, приходящие из институтов, не горели желанием связывать свою судьбу с антеннами.
Положение было хуже критического, и решение, простое до гениальности, на наш взгляд, пришло неожиданно...
Наш институт! Дело в том, что при нашем предприятии есть филиал одного из вузов. Есть студенты-радисты. Есть пятый курс. А что если добиться перерода на работу в наш отдел студентов пятого курса? Они будут работать в антенной лаборатории, постигать азы своей будущей специальности, сделают дипломные проекты по антеннам и года через полтора-два станут настоящими антенщиками.
Так антенная лаборатория значительно увеличилась, и на плечи Сергея Алексеевича, ее начальника, легла, естественно, забота по обучению пришедшего пополнения, вовлечению его в текущую работу.
Спустя несколько месяцев со дня пребывания новичков в лаборатории выявились основные черты характера каждого и в соответствии с этим было произведено распределение участков работы. Скромный, слегка застенчивый, обладающий превосходным аналитическим мышлением Костя Васин, бывший телефонист, стал осваивать разработку элементов антенных трактов, бывший слесарь Березов, немного резкий, с трезвой практической жилкой занялся разработкой принципиальных схем антенно-фидерных устройств; всегда подтянутый, уравновешенный Олег Дымов, освоил методику настройки антенн. Каждый нашел свое место.
В установленные сроки наше пополнение сделало дипломные проекты, и, наконец, председатель Государственной экзаменационной комиссии поздравил ребят с присвоением им звания инженеров. Это был большой праздник и для всех нас. Положение в корне менялось. В лаборатории были асы антенного дела. Теперь можно было с уверенностью сказать, что подкрепленная молодым «антенным» поколением лаборатория может горы свернуть.
Получение задания на разработку АФУ для станций «Венера» не застало нас врасплох.
Все антенны сравниваются между собой в конечном итоге по способности принимать или излучать сигнал в заданном направлении. Одни антенны — малонаправленные — излучают сигнал одинаково хорошо во многих направлениях, другие — остронаправленные только в одном. Эта способность антенны и характеризуется важнейшим параметром — коэффициентом усиления. Для малонаправленных он меньше, чем для остронаправленных, а чем он больше, тем при всех прочих равных условиях принимаемый сигнал в данном направлении больше.
Значит, чтобы уверенно принять сигнал, который, естественно, ослабевает с расстоянием, нужно применять антенну с большим коэффициентом усиления. Как же быть с антеннами космических станций? Да еще таких, которым предстоит уйти от Земли на огромные расстояния. Попробуйте представить себе расстояния почти в восемьдесят миллионов километров, которые должны преодолевать «Венеры». По нашим земным меркам — даль невообразимая. А если к этому добавить, что полет станции проходит по траектории, представляющей собой сложную кривую линию, и сама станция в силу ряда причин изменяет свое положение на этой кривой, то сложность обеспечения радиосвязи в этих условиях очевидна.
В общем, трудности задачи мы сознавали. Но интуиция — одно, а инженерный расчет — нечто другое. А для расчета, известно, нужны исходные данные, здесь не обойдешься без баллистиков. Это они должны сказать, где на траектории полета и при каких положениях станции должна быть обеспечена надежная радиосвязь.
Получить от баллистиков конкретные цифры и графики порой нелегко, потому что этим цифрам и графикам предшествуют сложные и трудоемкие баллистические расчеты.
По-человечески мы понимали наших коллег, но на деле были к ним беспощадны и настойчивы, требуя информацию. И никак не могли «войти в их положение». И нетрудно понять почему. Ведь проектанты были беспощадны и настойчивы — по отношению к нам — скажи им, наконец, какие все-таки будут антенны. Без этого ни не успеют выпустить в срок компоновку. Но, а им в свою очередь «наступают на пятки» конструкторские бригады, которые никак не могут приступить к выпуску чертежей на отсеки станции, да и на сами антенны.
Идет нормальный процесс проектирования станции. А это прежде всего цепь взаимных согласований. И все участники процесса должны что-то друг другу выдать и соответственно друг от друга что-то получить. Сначала хотя бы предварительные данные, а по мере накопления знаний проводить их уточнения. И все это усугубляется тем, что время-то не ждет, станция должна быть готова в определенные сроки, а иначе — ждать полтора года.
Для того чтобы обеспечить надежную радиосвязь, лучше всего иметь бортовые антенны довольно значительных размеров. Ну, скажем, параболы диаметром в добрый десяток метров; ибо чем больше размеры антенны, тем ширина ее диаграммы излучения уже, а коэффициент усиления больше.
Но антенна большого размера затенит поле зрения оптических датчиков. Управленцы этого допустить не могут. Им еще нужно направить такую антенну на Землю с предельной точностью. А какая она должна быть, если ширина диаграммы будет составлять доли градуса. Специалисты, считающие и контролирующие массу каждого прибора на станции, каждой гайки и каждого кронштейна не пропустят такую антенну, потому что она при таких размерах будет иметь большую массу. Больше, чем антенна меньшего диаметра.
Конечно, до абсурда дело не доводится. И данные выдаются с учетом всех аспектов проектирования (вот для чего антенщику нужна широкая техническая эрудиция), что не исключает последующих споров и уточнений.
Связным с смежными отделами был выделен Иван Гутьев, представитель антенной лаборатории. Он с утра, не заходя к себе в лабораторию, обходил исполнителей, которые уже могли, хотя и с опаской, назвать некоторые цифры.
По крупицам собрал Иван нужные данные о режимах ориентации станции, их точностях, логике работы борта... В его блокноте одна страничка заполнялась за другой. Теперь можно было начинать первые предварительные расчеты антенн. Ждать больше нельзя. Проектный отдел не дает покоя; «Где размеры антенн и места их установки?» Они тоже ждать больше не могут.. Срок выпуска компоновки станции неумолимо приближался.
Работы шли по скоординированному плану, в котором были установлены сроки для баллистиков, антенщиков, проектантов, т. е. для всех служб, усилиями которых создается станция. Но кто может сидеть и спокойно дожидаться заветной даты получения нужной информации. Хочется получить для начала пусть не полную, пусть часть от целого, ведь, получив ее, можно будет уже начинать продумывать: что и как ты должен сделать.
Именно поэтому получение данных — первейшая и важнейшая забота.
Как мы понимали проектантов! Как хотели помочь им!
Но расчеты не могли быть закончены без четкой договоренности с нашей смежной организацией, которой подведомственна вся радиолиния, с помощью которой на борт станции передаются команды управления, а со станции — информация научная, служебная... Радиолиния состоит из наземной станции, бортовой аппаратуры и АФУ. А поскольку антенно-фидерное устройство создано нашей фирмой, да еще и потому, что оно вклинивается между «бортом» и Землей, естественно, что нашему смежнику далеко не безразлично, что и как мы создаем. Судите сами. Вот пример: «Земля» работает превосходно, «борт» еще лучше, а вся радиолиния — скверно. Нужная дальность не «вытягивается», скорость передачи меньше, чем «закладывалась», команды проходят со сбоями. Кто виноват? В чем причина?
Двух мнений быть не может. Конечно, в АФУ.
Именно поэтому антенщики должны не просто выполнять поставленные перед ними требования, а выполнять их с гарантией, уверенно, с запасом. На всякий непредвиденный случай.
И опять все сводится в основном к коэффициенту усиления антенны, да еще добавляется коэффициент бегущей волны.
Но сначала, что такое режим бегущей волны?
Принято считать, что только в этом режиме вся энергия волны, возбужденная в фидере источником энергии (например, передатчиком), поглощается на конце фидера (например, антенной). Вот отсюда и коэффициент бегущей волны. Он показывает, какая часть энергии передатчика передается в нагрузку. В режиме бегущей волны он равен единице, и это вообще его самое большое значение. К нему стремятся, но никогда не достигают, потому что в каждом реальном антенно-фидерном устройстве есть какие-то несогласованности, потери. И от того, как антенщику удается настроить АФУ, зависит величина коэффициента и, конечно же, величина излучаемой антенной мощности.
Так чему она должна быть равна? 0,5 или 0,9, 0,6 или 0,8? А может быть, 0,7? Вопрос сложный. Потому что схема АФУ любого космического аппарата («Венера» не является исключением) состоит из многих элементов-фильтров, переключателей, ответвителей, высокочастотных разъемов, антенн. Наконец, на нее оказывают влияние передатчики, приемники. И каждый элемент схемы, если можно так сказать, не улучшает коэффициент бегущей волны, а ухудшает его.
Переговоры с представителями смежной организации проходят непросто, хотя мы давние коллеги.
Вначале кажется, что компромисс невозможен, но вот где-то уступили мы, от чего-то отказались они. И, наконец, договаривающиеся стороны скрепили своими подписями документ, определяющий взаимные требования.
А теперь? Теперь эти требования надо выполнить, отыскать только одну верную дорогу, даже если для этого придется отбросить сто, двести, тысячу вариантов. Когда сейчас перебираешь в памяти все те варианты, которые мы выбирали, невольно сбиваешься со счета: должно быть и впрямь верным оказался тысяча первый!
Но размышления, поиски, расчеты, прикидки, опоры — это еще полдела.
Для практических работ нужен натурный антенный макет и вышка. Макет — это по сути дела та же станция, как говорят, в масштабе один к одному, со всеми ее внешними элементами, выступающими за корпус отсеков, панелями солнечной батареи, соплами двигателей, кронштейнами. Это все нужно, потому что на характеристики излучения антенн все эти выступающие части оказывают влияние. Единственное, что нас не интересовало на макете — это содержимое станции.
А вышка — это деревянное ажурное сооружение, высотой с четырехэтажный дом, издали напоминающее старые пожарные башни. Здесь — основное рабочее место антенщика.
На самом верху вышки размещен поворотный круг, на который и устанавливается макет станции. Здесь и измеряют (снимают) диаграммы излучения антенн. На бумаге все выглядит сейчас достаточно ясно. Но ведь к тому времени, когда мы получили исходные данные, у нас еще не было макета, а вышка хотя и была, но нуждалась в капитальной перестройке.
Чтобы изготовить антенный макет, конструкторы должны выпустить несколько десятков чертежей. А это время. А раз время, значит спор. Потому что сроки, которые называли конструкторы, нас не устраивали, и наоборот.
— Чем позже будет готов макет, — горячо убеждали мы их, — тем позже мы вам дадим уточненные данные по антеннам, а тогда и времени на изменение чертежей может не хватить.
Это была чистая правда. Потому что в результате отработки антенн на макете неизбежны переделки и уточнения и в конструкции станции, и в конструкции антенн. Эти доводы или те упрощения в макете, на которые мы пошли скрепя сердце, сыграли свою роль, во всяком случае нам удалось найти общий язык с конструкторами и установить приемлемые сроки выпуска чертежей.
А в цехах макет пошел по «зеленой» улице.
Для переделки имеющейся в нашем ведении вышки под «Венеру» в общем тоже нужны чертежи, не говоря уже о других, чисто строительных нуждах.
И для отработки других систем станций тоже надо решить немало проблем. Так что у руководства ничего другого не оставалось, как ввести сетевое планирование. При этом отстающее звено становится сразу на виду у всех, а значит, быстро получает соответствующий сигнал, чтобы войти в ритм.
Как наиболее заинтересованные в неукоснительном соблюдении сроков работ, мы добровольно взяли на себя обязанности быть в курсе всех работ по реконструкции вышки и изготовлению макета и вовремя сигнализировать руководство о возможных задержках.
Можно было бы многое вспомнить о тех горячих днях, когда порой нарушались с кем-то дружеские отношения и, наоборот, с кем-то восстанавливались утраченные связи. Жизнь есть жизнь. И все это сейчас позади. Важно лишь то, что однажды специальное устройство подняло макет станции и бережно опустило его на ложемент, установленный на доработанную вышку днем раньше.
Наконец-то мы могли приступить к непосредственной отработке антенн.
Но жизнь вносит свои поправки в замыслы и планы. Именно так сложилось и у нас. Кажется, все уже было подготовлено к снятию характеристик антенн — и макет установлен на вышку, и даже смены укомплектованы. Но когда, казалось, что все уже по-настоящему готово, и можно приступить к работе, назавтра хлынул проливной дождь. Гроза. Молнии — это уже беда, тут ничем не поможешь. Инструкции по технике безопасности строги — при грозе работать на вышке нельзя — громоотводы на ней не положены (их металлические мачты снижают точность намерений).
Смены регулярно выходили на работу, терпеливо ожидали улучшения погоды. Драгоценное время терялось. Время, которого и без этой неприятности уже не хватало. С каждым днем все более хмурился Сергей Алексеевич, прекрасно понимавший тяжесть создавшейся ситуации.
И вдруг в среду ливни прекратились так же внезапно, как и начались. Вторая смена приступила к работе. Автоматическая установка для снятия характеристик антенн была отлажена заранее и все время находилась в готовности номер один. Оператору стоило только нажать пусковую кнопку, и макет станции с раскрытыми панелями солнечной батареи, издали напоминающий нечто фантастическое, начал медленно вращаться, а самописцы — выписывать кривые линии — характеристики антенн — на специальной голубоватой бумажной ленте, исчерченной масштабными линиями. Нужно было прокрутить макет десятки, сотни раз, провести измерения и осмыслить результаты.
Трудно переоценить важность диаграммы излучения в общем комплексе параметров, которые характеризуют антенну. Коэффициент усиления показывает, во сколько раз больше или меньше направленные свойства антенны по сравнению с общепринятой эталонной антенной. В его величине, кстати, учитывается коэффициент полезного действия антенны.
А диаграмма излучения позволяет определить, как изменяется величина сигнала (и в случае передачи и в случае приема) в направлениях, отличных от максимального излучения. Рассматривая полученную диаграмму, можно увидеть, в каких направлениях сигнал большой, а где он вообще равен нулю. И вот это — самое главное.
Для того чтобы вы представили себе, что нам предстояло делать, я должен оказать, что обычно диаграмму антенны, в чистом, так сказать, виде снимают всего лишь в двух взаимно перпендикулярных сечениях, получая ее в объеме. В нашем случае антенны стояли на корпусе станции, близко к нему, они были малонаправленны и, конечно, корпус влиял на них. А поскольку станция не симметрична, то и влияние корпус оказывал в разных плоскостях разное. И поэтому снимать диаграммы нужно было не в одной, не в двух, а во многих плоскостях.
По инициативе второй смены, которая приступила к работе, было принято решение проводить все расчетные работы не как всегда, с интервалом после замеров, а сразу же вслед за измерениями. Это убыстряло получение результатов. Это было здорово, потому что к началу следующей смены по имеющимся результатам в план работы могли вноситься изменения.
Для оперативного руководства всеми работами, связанными с отработкой антенн, было образовано как бы «верховное командование».
«Начальником штаба» стал Сергей Алексеевич, а начальниками соответствующих «управлений» — Гутьев, Ларкин и начальник экспериментальной группы Чернецкий, самый молодой из антенных «богов» и, наверное, поэтому самый нетерпеливый из штабистов. «Штаб» взял за правило рассматривать результаты дважды в сутки.
Были, конечно, и случаи экстренных, внеочередных совещаний, вызванные различными причинами, учесть которые заранее было невозможно.
Срок, отведенный на работу, приближался. Мы вдруг почувствовали пристальное внимание к себе руководства. Сообщения о ходе разработки стали обязательными на всех совещаниях, посвященных «Венерам». Это еще было бы ничего. А вот гостей на вышке мы встречали без особой любезности; известно, что при посещении начальства обычно на рабочих местах возникают неполадки. Мы не были исключением из правил. У нас тоже выходили из строя генераторы, рвались кабели, пропадали контакты. В общем, появлялись большие и малые неприятности, происходящие, конечно, не от визитеров, а от длительной эксплуатации аппаратуры.
И вот однажды под вечер всегда неунывающий Саша Польский, балагур и весельчак, принес на вышку завернутые в бумагу какие-то прямоугольники. Он развернул пакет и гордо продемонстрировал нам две дюралевых пластины. На одной красной масляной краской было написано; «Осторожно! Опасно для жизни!» — и рисунок — череп, похожий на карнавальную маску, и под ним две скрещенные кости.
Второй плакат назидательно сообщал: «Каждый ватт высокочастотной энергии, падающий на организм, вдвое снижает его жизнедеятельность».
«Череп» мы повесили с наружной стороны вышки, на двери, а второй плакат — на стенде с аппаратурой. Это была последующая ступень устрашения тех, кто все же проникал в помещение. На непосвященных плакаты оказали желаемое действие, и посещения вышки резко сократились. Правда, чаще звонил телефон:
— Ну, как там у вас?
А с отработкой антенн дело обстояло так. Было проверено много вариантов размещения антенн, сняты их характеристики. К этому времени уже окончательно прояснились типы антенн и их количество. На орбитальном отсеке их — три. Две из них — малонаправленные, спиральные антенны, должны были работать на всей трассе перелета до Венеры. Они обеспечивали и прием станцией всех необходимых команд управления, и передачу бортовой информации на Землю там где не требуется высокая скорость и большой объем передаваемой информации.
Отработка диаграмм подходила к концу. Это чувствовалось во всем. Хотя бы по тем стопам изрисованных цветными карандашами типографских бланков, которые занимали уже весь стол. Проверено много вариантов, и все с одной единственной целью — найти такое место на макете, определить такую высоту штанги, на которой будет крепиться антенна, чтобы влияние корпуса на ее диаграмму практически отсутствовало.
Только диаграммы, эти красноречивые, но вместе с тем безмолвные, беспристрастные свидетели могли рассказать о поиске. Если просматривать их в той последовательности, в какой они появлялись, то поражаешься этой многолепестковой антенной фантазии — диаграммы походили на изображение каких-то цветков с игольчатыми, разной длины и ширины лепестками. Как далеки они от того, что было нужно. От плавной воронкообразной для одной из антенн и похожей на миниатюрную сопку для другой.
Диаграммы проходят одна за другой — постепенно исчезает асимметрия, постепенно «лепестки» становятся толще и между ними сигнал уже не падает до нуля. Вот уже что-то получается, чувствуется, что желаемое где-то рядом.
И опять поиск. И опять снятие диаграмм. И опять расчеты.
Но когда-то всему наступает конец.
Так вот, когда места малонаправленных антенн были выбраны, а длина штанг определена, оказалось, что это еще не все.
Ведь на станции, я не говорю о спускаемом аппарате, была еще одна антенна — третья: параболическая с диаметром отражателя около 2,5 метров, остронаправленная. Уровень принимаемого со станции сигнала, передаваемого через эту антенну, превышал уровень сигнала малонаправленной антенны в несколько десятков раз. Поэтому информация через нее шла с большой скоростью и в большом объеме.
Вот эта параболическая антенна своим корпусом, как показали измерения, несколько искажала характеристики малонаправленных антенн в отдельных, важных для нас направлениях. Говоря языком антенщиков, характеристики малонаправленных антенн получились все же «рваными».
Возможностей устранить нежелательный для нас эффект оставалось не так уж много. К тому же те, которые были нам известны, упирались опять же в значительные конструктивные переработки станции. А как известно, одно изменение неизбежно влечет за собой несколько других. Что делать?
Решили объявить «конкурс идей». Штаб превратился в своеобразное жюри, в которое поступали всевозможные предложения, по мнению авторов, решающие задачу. В штаб тянулись все, кто прослышал о трудностях. «Конкурс идей» действовал. Однако пока предложения, к сожалению, либо браковались штабом, либо отвергались конструкторами.
И вот однажды, поздно вечером, когда мы усталые и злые, в сотый раз изучали полученные характеристики, Константин Васильев (антенщик по призванию) вошел в комнату и положил на стол лист миллиметровки, на котором был нарисован штырь (по-нашему, вибратор) с нанизанным на него диском, а под ним график, показывающий распределение тока по вибратору в зависимости от положения диска.
— Предлагается развязывающее устройство, которое способствует лучшему возбуждению антенн, равномерному и эффективному.
Беглый взгляд на рисунок и график, и присутствующие удовлетворенно закивали головами.
— Молодец! — Кто-то с удовольствием оценил поступившее предложение.
— Это нужно делать прямо сейчас, — Сергей Алексеевич посмотрел на Ищенко.
— К утру сделаю.
А утром солнце высвечивало установленные на макете станции диски, которые могли передвигаться вдоль штанги. Константин сел за штурвал, присутствующие сгрудились у приборов. Стрелки приборов «задышали», а в тех местах, где раньше резко падал сигнал, показания приборов уменьшались уже не так сильно.
Теперь нужно было «доводить» систему. На это ушла неделя, и за три дня до установленного срока мы доложили руководству об окончании работ по снятию характеристик антенн на макете и выдали проектантам все интересующие их данные.
Впереди — неведомый мир
При всем многообразии и обилии функциональных связей в современной технике, а в космической технике особенно трудно представить себе, что проблему, имеющую «практический выход», проблему, стоящую на «стыке» нескольких специальностей и специализаций может от начала и до конца решить один человек. Даже если он и эрудит, в лучшем смысле этого слова... Когда я решил рассказать о том, как и почему появилось демпфирующее устройство на спускаемых аппаратах «Венер», мне пришлось ознакомиться с диссертацией Павла Седова, посвященной исследованию динамики спуска космического аппарата в атмосфере планет. Ссылки в тексте, список литературы и перечень авторских свидетельств, приведенных в ней, довольно хорошо создавали картину «наступления» ученых, конструкторов и инженеров на трудности, которые препятствуют «спокойному» снижению «Венеры» в атмосфере одноименной планеты и объективно показывали, сколько сил и знаний нужно вложить для того, чтобы успешно завершить космический эксперимент.
Начало «наступлению» было положено в один из ранних весенних дней. В этот день Константин Михайлович, начальник отдела аэродинамики, тогда еще кандидат наук, озабоченно разглядывал принесенный ему Седовым график. На графике змеились синусоиды с нарастающей амплитудой.
— Ну и «раскачка» — тихо, как бы про себя, повторял Константин Михайлович. — Ну и «раскачка». Судя по всему, график, появившийся в результате последних расчетов, очень ему не понравился.
Это не было недовольство руководителя работой своих подчиненных, вызванное их недобросовестностью или неумением. Наоборот, именно умение и знания сотрудников позволили выяснить ту, можно сказать, неприглядную ситуацию, в которой может оказаться спускаемый аппарат «Венеры», если...
— Что же делать с этой «раскачкой»? Как удержать спускаемый аппарат от этих колебаний? — задумчиво проговорил Константин Михайлович, в который уже раз перебирая лежащие перед ним листы.
График наглядно демонстрировал как бы вынужденные, «маятниковые» способности аппарата — незначительные внешние силы, воздействующие на него при входе в атмосферу планеты, вызывали нарастающий лавинообразный процесс, который раскачивал его все больше и больше...
Проблема за проблемой... Каждый день новая...
Еще недавно в этом же кабинете конструкторы и расчетчики обсуждали вопрос о перегрузках, которые ждут спускаемый аппарат, когда он со скоростью почти одиннадцать километров в секунду войдет в атмосферу Венеры.
Всякий знает, даже если ему лично не приходилось прыгать с вышки в воду, а просто наблюдать за каким-нибудь смельчаком, что «входить» в воду желательно не плашмя, а так, чтобы площадь соприкосновения с ней была минимальной, иначе от удара о водную гладь не поздоровится.
Спускаемому аппарату тоже предстояло «нырнуть», правда, не в воду, а в плотные слои атмосферы планеты. А ведь площадь его соприкосновения с ней имеет какие-то конечные размеры. При этом корпус аппарата, всевозможные кронштейны и узлы крепления, аппаратура, размещенная в нем, каждая деталь, каждый элемент, как показывали расчеты, должны были выдержать перегрузку в 300-350 единиц. Даже специалистам эта цифра длительное время (пока к ней не привыкли) казалась фантастически огромной.
Ну, а не специалисты, особенно потом, после завершения экспедиции, подыскивали образные сравнения, призванные поразить, удивить, заворожить... Именно тогда и появились сравнения «Обычная буханка хлеба весит при такой перегрузке более четверти тонны», «сорвавшаяся с резьбы гайка, весом двадцать граммов, превращается почти в семикилограммовую, которая крошит, ломает все, что находится внутри отсека»...
Что же, спорить с этими образами не приходится. Все правильно. Кстати, поначалу, на самых первых испытаниях будет именно так — и «крошить», и «ломать»...
Помню, как однажды, когда во время совещания эту цифру, видимо, для убедительности, написали на доске да еще и взяли в рамочку, послышался вопрос;
— А испытывать на чем будем?
Складывалась следующая ситуация. Разрабатывается «Венера». Орбитальный аппарат и спускаемый. Создаются бортовые приборы, схемы и стенды для их отработки. Так нет же, этого мало. Еще нужно было сооружать центрифугу. Да какую! Заметим, позже ее назовут уникальной.
Действительно, центрифуга, которая могла бы создать такие перегрузки для устройства с массой почти четыреста килограммов, на нашем предприятии (и наверное, не только на нашем) не было. Испытывать спускаемый аппарат было не на чем.
— Запишите этот вопрос на доске, — показал рукой Константин Михайлович и добавил: — Будем докладывать главному, но гарантирую — этот вопрос не последний.
Один из конструкторов порывался что-то сказать.
Константин Михайлович посмотрел на него:
— Пожалуйста.
— Дело в том, что, по-моему, нужно обратить особое внимание, — конструктор подошел к доске и принялся чертить схематическое изображение баллона радиолампы, — на неравнопрочность отдельных элементов спускаемого аппарата. — (В комнате было несколько «теоретиков» и подробности предназначались, конечно, в первую очередь, для них.) — Что я понимаю под этим? — В нижней части баллона появилась дуга — катод, над нею несколько горизонтальных штрихов — управляющая сетка и еще выше — короткий отрезок — анод. — Возьмем для примера простейшую радиолампу. Скажем, триод, состоящий из анода, управляющей сетки и катода. Естественно, что триод не является равнопрочной конструкцией — большие перегрузки он может выдержать только в направлении, — на рисунке появилась жирная белая «стрелка», — параллельном сетке. А в направлении от анода к катоду или наоборот (на доске появилась еще одна стрелка) — меньшие.
Конструктор осмотрел присутствующих и, видимо, уловив в чьих-то глазах недоумение («теоретики»!), добавил:
— Почему? Да потому, что при значительной перегрузке в этом направлении сетка, которая находится как бы в подвешенном состоянии, может провиснуть и замкнуться или с анодом или с катодом. В зависимости от направления действия перегрузки. Ведь расстояния между электродами лампы малы до чрезвычайности. Что при этом произойдет? Да ничего. Ни-че-го — по слогам повторил он. — Просто схема не будет работать. Но вот, если перегрузка направлена параллельно сетке, ситуация станет уже не такой критической. Это относится и к реле, и к кронштейнам, и к другим деталям...
Смысл выступления конструктора сводился к тому, кто величина ожидаемой для «Венер» перегрузки обязывает ко многому. И в частности, в первую очередь требует тщательных исследований и выявления направлений, в котором приборы, так сказать, наиболее перегрузостойки, что очень важно для правильного размещения их в аппарате.
Наш «главный прочнист» резюмировал проблему так: — С перегрузкой бороться можно... Но для этого нужна опять-таки масса, поскольку любая деталь и ее крепление должны стать массивнее. Тем более, — он повернулся к Константину Михайловичу, — что вы, аэродинамики, допускаете, как я слышал, колебания спускаемого аппарата в весьма и весьма широких пределах...
Константин Михайлович наклонился к сидящему с ним рядом Седову и стал что-то с горячностью говорить ему. Седов, видимо соглашаясь, кивал головой.
— Если уменьшить амплитуду колебания, тогда задача, естественно, решается проще — такая большая перегрузка будет действовать лишь в узком угле, а по выходе из него — падать. В общем, — добавил «главный прочнист», — перегрузка для спускаемого аппарата есть проблема номер один.
Никто ему не возразил. Это был, что называется, его день.
Но ведь кроме «главного прочниста» есть у нас «главные» и по другим вопросам. И у каждого была своя проблема «номер один». И у каждого был свой день. Вот, например, Желтов — «главный тепловик». Однажды он пришел к начальнику отдела и спросил:
— Знаете ли вы, Константин Михайлович, какие температуры будут на спускаемом аппарате, когда он «врежется» в атмосферу Венеры со второй космической скоростью?
Константин Михайлович собственной рукой вписал в план бригады Желтова проведение тепловых расчетов и давно уже хотел от него услышать окончательные цифры.
— А вы знаете? — сделав ударение на «вы», спросил Константин Михайлович вместо ответа. — Ведь сегодня, если я не ошибаюсь, — он заглянул в настольный календарь, — пятнадцатое?
— Знаю, — ответил Желтов и, присев рядом с начальником отдела, развернул лист бумаги.
Разговор получился обстоятельным.
Многое прояснилось. Весь спуск уже был как бы разделен на два принципиально отличных друг от друга участка. Первый — участок аэродинамического торможения. Именно во время его прохождения должно осуществляться основное уменьшение скорости «Венеры»: почти с одиннадцати километров в секунду до трехсот метров в секунду. А это ни много ни мало, как примерно в 400 раз. Первый участок заканчивается раскрытием парашютной системы. Участок сложен не только появлением при торможении перегрузки, но и огромными температурами, возникающими в ударной волне, которые превышают десять тысяч градусов Цельсия.
— Расчеты показывают, — докладывал Желтов, — что на наружной обшивке, в его передней части, — он показал на принесенном эскизе спускаемого аппарата точный район, — температура достигает почти трех тысяч градусов.
— Ну, что же, будем бороться с ней сублимирующим слоем.
— Единственный способ! — поддержал Желтов предложение начальника отдела.
Сублимирующий слой — слой теплозащиты, который в условиях высоких температур переходит от твердого состояния в газообразное, минуя жидкое. Этот слой буквально вызывает «огонь на себя», «погибая» в адовых условиях, он сохраняет «жизнь» спускаемому аппарату.
Следующий участок — снижение на парашюте. Ему сопутствуют уже малые скорости и в этом — его основное отличие от первого участка. Но не только в этом. И в длительности прохождения участка. Потому что нарастающее по мере снижения аппарата давление припланетной атмосферы замедляет спуск, и поэтому он длится долго. Может показаться, что раз скорости снижения малы и спуск длителен, значит, опускаемый аппарат, перегревшийся на первом участке, может здорово поостыть, обеспечив, тем самым, тепловикам «легкую» жизнь. Однако все получается не так. Аппарат продолжает нагреваться.
Правда, механизм воздействия тепла теперь уже иной — хотя наружная температура намного меньше, чем на первом этапе, время ее воздействия намного больше, чем прежде, поэтому и бороться с теплом теперь надо иначе.
— Мы предлагаем уложить под слой теплозащиты еще и теплоизоляцию, которая не проводит (Константин Михайлович внимательно посмотрел на Желтова), ну, почти не проводит тепло, — поправился он.
— Ну, а какова должна быть масса теплоизоляции? — спросил Константин Михайлович. — Вы подсчитали?
Желтов назвал цифру.
— А теплозащита?
Конечно, она была больше, чем предусматривалось компоновкой, основанной на предварительных расчетах.
— Нет, такая масса не пройдет, если толщину теплозащиты по всей поверхности аппарата делать одинаковой. — Выход один — она должна быть — дифференцирована, разная, в соответствии с ожидаемыми в этих частях температурами... Но для этого нужно как-то уменьшить раскачку... И довольно прилично.
Снова эти колебания. Ну, прямо «завязли» в них, — устало подумал Константин Михайлович. — Теперь еще и «парашютисты» стонут...
Парашютная система должна быть безотказна и не, как иногда говорят, «практически» безотказна, что само по себе уже допускает какую-то, пусть даже самую малую вероятность несрабатывания, а безотказна абсолютно. Иначе, зачем лететь? Ведь конечная цель — определение параметров венерианской атмосферы будет не выполнена. Говоря о безотказности, я имею в виду не механическую прочность или теплостойкость парашюта. Будем считать, что «парашютисты» сделали все как надо — выбрали надлежащий материал для парашюта, его форму и всесторонне его проверили. Я имею в виду безотказность ввода в действие парашютной системы. Весь перелет парашют летит в сложенном виде в верхнем отсеке спускаемого аппарата, закрытым сверху специальной крышкой. И лишь по команде бортовой автоматики вводится в действие, выстреливается наружу. Наверное, не нужно подробно объяснять, какое значение при этом играют колебания аппарата.
А раскачка, как показывали бесстрастные седовские графики, являлась непременным атрибутом вторжения аппарата в венерианскую атмосферу. И вдобавок, размах этой «раскачки» превосходил все допустимые пределы.
... — Может быть доложить Главному конструктору? — прервав ход мыслей Константина Михайловича, опросил Седов.
— Доложить Главному — дело не хитрое. Но когда он меня спросит: «А что же ты предлагаешь? — что я отвечу? — рассуждал вслух Константин Михайлович. — Нет, выходить на Главного, не имея решения, нельзя, — категорично добавил он, наверное, больше для себя, чем для Седова. — А Вас, — продолжал Константин Михайлович, обращаясь к Седову, — я прошу просчитать все мыслимые варианты условий спуска. Побольше вариантов и сочетаний. Надо глубже разобраться с этим процессом.
— Как вы считаете, стоит ли закладывать в расчет вероятностные соображения? — спросил Седов.
— Вероятность события... — повторил Константин Михайлович. — Станция полетит одна. Вот вам и вероятность события... Даже, если бы их было две, то все равно ничего не изменилось бы. Наша задача состоит в том, чтобы предусмотреть то, что реально и возможно.
Нужен был демпфер.
Константин Михайлович понимал, что без демпфирующего устройства, предназначенного согласно классическому определению «... для устранения колебаний (или уменьшения их размаха) в механической или электрической системе» не обойтись. Ничто, кроме него, не способно справиться с непокорным, вышедшим из повиновения, спускаемым аппаратом. Но демпфер демпферу рознь. У каждого свои конкретные особенности, хотя в основе множества таких приспособлений — один единственный принцип, который объяснить достаточно просто; палка и кольцо.
Действует эта система так. Палка колеблется относительно одного из своих концов, закрепленного неподвижно. Чем можно ограничить ее колебания? Кольцом, размещенным вокруг нее, большего диаметра, если на амплитуду колебания нет жесткого допуска, меньшего, если колебания нужно здорово ограничить. Кольцо — поглотитель энергии колебаний, демпфер.
Кольцо — просто. Кольцо решает проблему. Но разместить его вокруг опускаемого аппарата Венеры даже при самом огромном желании невозможно. Тут нужно что-то другое... На том же принципе...
Первое возможное конструктивное решение предложил Константин Михайлович. Ему удалось, воспользовавшись известным в технике «принципом обратимости», разместить подобие, правда, далекое, кольца внутри опускаемого аппарата. Это предложение стало основной отправной точкой поисков. «Свои» конструкторы и «энтузиасты» из смежного исследовательского института взялись за математический анализ процесса, помогли составить необходимые уравнения.
Расчетчики получили в руки математическое обеспечение. На стенде, созданном в институте, опробывались варианты демпфирующих устройств, которые вырастали из раздумий теоретиков и конструкторов.
По вечерам кабинет Константина Михайловича превращался в арену бескомпромиссных опоров, потому что мало было придумать конструкцию, мало было заставить ее «работать». Нужно было разместить демпфер в аппарате, а ведь он занимает не бог весть сколько места.
— Этот демпфер позволяет уменьшить массу термопокрытий и обеспечить безотказный ввод парашюта и нужную ориентацию антенны радиовысотомера, — закончил доклад Константин Михайлович.
Главный конструктор подошел к письменному столу, стоящему в отдалении, взял ручку, и склонился над чертежом.
... В статье «Новый этап в освоении космоса», посвященной полету «Венеры-4», есть такая фраза: «В нижней его части (Речь идет о спускаемом аппарате. М. Борисов) установлен демпфер, уменьшающий колебания аппарата при движении в атмосфере планеты».
На всех последующих «Венерах? демпфер изменениям не подвергался.
Этот «мифический» фидер
— Федора Сергеевича еще нет. Он звонил и просил вас подождать, — приветливо сказала секретарь, раскрыв дверь с табличкой «Начальник и Главный конструктор ОКБ».
Мы вошли. Письменный стол хозяина кабинета завален технической литературой. Чуть слева от стола, на стене — два стенда с образцами выпускаемых изделий. Судя по обилию экспонатов, ОКБ работает весьма продуктивно. Здесь делают специальные кабели. Что же такое кабель?
Как записано в энциклопедии: «Кабель — один или несколько изолированных друг от друга проводников, заключенных в защитные оболочки».
Кабели — это артерии, это нервы любого современного электрического или электронного комплексного агрегата.
Комплексные системы — системы, образуемые рядом подсистем, обеспечивающих выполнение общей задачи, ракеты, межпланетные станции, станки с программным управлением, даже жилой дом — для всего этого нужен кабель: систему нужно питать от источника электроэнергии, системой нужно управлять...
Даже радиотехника, всем своим естеством являющаяся отрицанием кабельных связей, без кабеля, практически обойтись не может. Но кабель, связывающий передатчик и приемник с антенной — особый. И дело даже не в том, что он обычно называется по-другому — фидер. Отличие состоит в том, что по нему проходит высокочастотная энергия. А это уже требует многого. И, в первую очередь, того, чтобы энергия высокой частоты, поданная на вход фидера, на выходе его по величине была бы почти такой же. Иными словами, потери в фидере должны быть минимальными. Если они возрастут, дальность связи неизбежно уменьшится.
Разумеется, специалисты примут меры, чтобы уменьшить влияние фидера (потери ведь никогда не исчезают полностью) на дальность радиосвязи. Они разместят передатчик, как можно ближе к антенне с тем, чтобы сократить длину фидера. Ну, а мощность передатчиков выберут максимально допустимую. Но этим, в общем-то, и исчерпываются возможности радистов. Дальше все зависит от самого фидера, потому что фидеры тоже бывают разными — с малым затуханием или большим, термостойкими или неспособными работать при повышенных температурах...
...Один из образцов на стенде привлек наше внимание. Отрезок был укреплен в вертикальном положении и с последовательно срезанными центральной жилой, изоляционным слоем, распущенной внизу металлической оплеткой и внешней оболочкой.
Дверь отворилась, и в кабинет стремительно вошел Федор Сергеевич. Поздоровавшись, кинул на ходу: «Понравился?», как-то легко уселся в кресло, нажал кнопку на коммутаторе, стоящем на письменном столе.
— Пригласите ко мне... — Федор Сергеевич назвал несколько фамилий. — Ну что ж, друзья, опять вспомнили, что мы существуем? Так просто ведь не заедете.
Я знаком с Соколовым уже много лет. Еще с той поры, когда не было ни этого ОКБ, ни этих стендов с образцами... Была комнатка, двадцать — тридцать квадратных метров на одном из заводов, и сидели в ней энтузиасты-кабельщики. Работали дружно и не менее дружно и тщательно следили за литературными новинками. И уже тогда созданные ими кабели и фидеры неизменно удивляли новизной своих технических характеристик, точным соответствием требованиям задания. Конечно, Федор Сергеевич понимал, что та работа, которая выпала на нашу долю в последнее время, практически не оставляла «окон» для частных визитов. Мы пришли по делу. Нам нужен был высокочастотный фидер для спускаемого аппарата автоматической станции «Венера».
— Так что же от нас требуется? — опросил Федор Сергеевич, когда приглашенные им сотрудники уселись на стулья, выстроившиеся шеренгой вдоль стены.
Один из нас, Валентин Васильевич, опытный радист, ветеран фирмы, поднялся: — Нам нужен термостойкий фидер, примерно на плюс 400-450 градусов Цельсия. На длительность работы, скажем, часа два, — уточнил он. — Теперь о затухании. Величина его должна быть задана именно при этой температуре и при ней же проверяться. В общем не так, как это делается сейчас — фидер относительно теплостойкий, но затухание его почему-то определяется при нормальной температуре.
Федор Сергеевич с неудовольствием взмахнул рукой.
— Неужели в технологии проверки действительно произошли изменения? — подумалось мне.
— Ну, а собственно величина затухания в кабеле в известном вам диапазоне длин волн должна быть... — Валентин Васильевич несколько замялся, видимо, вспоминая нужную цифру, — должна быть не хуже, чем у этого образца, — показал он на стенде. — Да. Ну, и диаметр никак не более пятнадцати миллиметров.
В кабинете воцарилась тишина. Только минутная стрелка больших электрических часов, висящих над дверью, перескакивая с одного деления циферблата на другое, щелкала неестественно громко.
Еще бы. Новый фидер должен быть лучше всех выпускавшихся в ОКБ ранее. И не просто лучше. Нет! Совмещение требований высокой теплостойкости и малых потерь — это для ОКБ качественно новая ступень совершенствования продукции.
— Вот, собственно говоря, и все основные наши пожелания, — скромно добавил Валентин Васильевич. Он недоумевающе развел руками: мол, что это все затихли.
Мне была понятна эта растерянность и удивление кабельщиков. Почти так же выглядели мы, радисты, у себя, когда закрывая бурное совещание, Главный конструктор сказал;
— У нас нет, друзья, другого выхода — такой фидер должен обязательно быть. Поезжайте куда хотите, встречайтесь с кем хотите, уговаривайте, объясняйте, почему он нам нужен. Нас должны понять. Я уверен, убежден и в том, что в приказном порядке в оставшееся время его не сделать...
А началось все с того, что однажды было решено (и правильно решено, как же без этого!) установить в спускаемом аппарате радиовысотомер. Его показания — значения высот аппарата над поверхностью Венеры — предназначались для «привязки» измеряемых на этом же участке снижения характеристик атмосферы, в частности, состава атмосферы, ее давления и температуры. Сопоставление этих данных теперь уже позволяло конкретизировать результаты: на определенной высоте — состав, давление, температуру... И так далее.
Решение было принято. Радиоблоки высотомера, хотя и с трудом, но втиснулись в аппарат, а вот разместить в нем передающую и приемную антенны высотомера оказалось далеко не просто. И эта работа затянулась.
Температура и перегрузка, возникающие при входе аппарата в венерианскую атмосферу не способствовали, скажем так, ускорению процесса размещения антенн. Эти факторы сами вызывали вопросы. И среди них, к примеру, такой — где же ставить антенны? Снаружи аппарата? Логика подсказывала, что с точки зрения излучения, конечно же, снаружи. Но в то же время, если они будут размещены снаружи, то они сгорят. Ну, а то, что от них останется (если останется), наверное, будет сломано напрочь. Ну, кто, спрашивается, выделит на крепление антенн пару десятков килограммов! Во всяком случае до тех пор, пока необходимость в этом не станет очевидной.
Однако, логика логикой, а проработка серьезная и разносторонняя при этом не может быть исключена. Бывали случаи, когда первоначальное впечатление оказывалось ошибочным и по размышлении зрелом многое делалось вопреки «логике». Первоначальной, конечно. Поверхностной, как доказывала, жизнь. А какие же еще существуют возможности размещения антенн? Ответ напрашивается сразу — под теплозащитным слоем, подальше от непосредственного общения с горячей атмосферой. Вариант? Вариант! Если бы антенна представляла собой, скажем, какую-то небольшую по габаритным размерам конструкцию. Штырь, к примеру. Но расчеты линии связи «высотомер — поверхность Венеры — высотомер» показали, что антенна будет значительно более сложным «сооружением», чем штырь. По внешнему виду она ничем не должна отличаться от обычной направленной телевизионной антенны. Так же, как и телевизионная, каждая из высотомерных антенн будет состоять из активного диполя, вибраторов и отражателя, нанизанных на «вертел». Так же как и в телевидении, такая антенна нужна, чтобы обеспечить требуемую дальность связи. Есть в них и отличия: высотомерная по своим размерам намного меньше.
И, все-таки, такой вариант тоже оказался не реальным. А все потому, что, как выяснилось, обгоревшая теплоизоляция явилась почти экраном, преграждающим выход излучаемых «из под нее» радиоволн. А антенна — это антенна. Для того чтобы она могла излучать, она должна «светить» в открытое пространство.
Когда Главный конструктор слушал доклад о состоянии высотомера, пытливый взгляд его глубоко посаженных глаз быстро переносился на чертеж. Было удивительно, что он всего лишь два или три раза перебил докладчика вопросами и замолчал.
— Так что же, братцы, пойдем без высотомера? — спросил он, едва смолк докладчик, и поочередно посмотрел на присутствующих.
— Ну, никто не хочет взять на себя ответственность и принять такое решение? — повторил он вопрос. — И я не хочу. И не из-за упрямства. Антенны должны быть размещены! А вот как? — он наклонился над чертежом спускаемого аппарата. — Как? Да, хотя бы вот так... — Он выпрямился. — На все время перелета к Венере и на участке входа они должны быть надежно защищены. Их нужно спрятать.
— Так мы их и думали спрятать под теплоизоляцию, но радисты, — кивок в нашу сторону, — уперлись насмерть.
— И правильно уперлись. Антенны надо спрятать в опускаемом аппарате. Скажем, где-то здесь, в парашютном отсеке. И как-то выводить их оттуда лишь после отстрела крышки отсека. До этого высотомер все равно не должен работать. Понял? — Главный конструктор взял карандаш. — Вот смотри, может так. — И карандаш замелькал по бумаге, оставляя на ней следы творчества. — Что мы выгадаем от этого? Говорить? — Он улыбнулся. Ему, видимо, доставило удовольствие, что острота мышления и на этот раз не подвела. — Скажу. В момент открытия антенн температуры и перегрузки уже будут не те... А с механикой вы справитесь. Это в ваших руках. — Он внимательно посмотрел на окружавших его конструкторов.
Это совещание положило начало новому этапу. Конечно, не потому, что Бабакин «на ходу» сочинил готовую конструкцию выноса антенны наружу, которую мол оставалось только изготовить и ставить в аппарат. Нет! Он по-новому стимулировал поиски и то, что, казалось раньше просто невозможным, теперь стало обретать реальные контуры. Он наметил новое направление. Но, всё-таки, прошло еще немало времени, прежде чем группа Михаила Леонидовича, одного из лучших и опытнейших конструкторов-механиков, не просто разработала механизмы выноса антенн, но и «обжегшись» на первых образцах, улучшила их, доработав трущиеся пары в узлах поворота. Механизм получился сложный. Спрятанные антенны по «команде» бортовой автоматики с помощью пружины «взвиваются» вверх, затем разворачиваются, словно руки гимнаста, делающего «вдох» и лишь после этого опускаются («выдох») за борт так, что диполи антенн становятся параллельными верхнему срезу опускаемого аппарата. Наверное, читатель поймет, что даже в наших «земных» условиях непросто сделать такой механизм надежным. А тут Венера... Я не могу не сказать о том, что ни один такой механизм ни в одном полете ни на «йоту» не отклонился от заданного режима.
Но это — эмоции. А пока именно такой механизм задал нам работу — для подсоединения антенн к радиоблокам понадобился гибкий теплостойкий фидер с малым затуханием.
...Стараясь не поддаться общему настроению, Соколов перелистывал страницы какого-то журнала. Потом пристально посмотрел на своего ближайшего помощника по теплостойким фидерам и произнес.
— Вопросы к товарищам есть?
— Конечно! — отозвался тот. — На основания чего вы, зная величину ослабления в существующих фидерах при нормальной температуре, требуете для нового, даже еще не гипотетического, а скорее мифического фидера такое же ослабление, но при значительно более высоких температурах?
— Разрешите мне, — не дожидаясь разъяснений, поднял руку еще один инженер ОКБ. — Может быть, вам (он нарочито подчеркнул — «вам») известны диэлектрики, которые имеют такое малое затухание на частотах, о которых здесь говорили?
Конечно, затухание во многом определяется диэлектриком, заполняющим пространство между центральной жилой и оплеткой.
— Ну, что же, начнем отвечать, — сказал Валентин Васильевич. — Только с последнего вопроса. Ладно? Значит, говорите, диэлектрика нужного нет? А вам бы надо знать, что такой уже появился. — Он показал на конструктора, сидящего рядом с ним. — Вот товарищ Семенов даже и образец его с собой захватил.
Это был наш главный козырь — ведь диэлектрик основа фидера. И термостойкость, и потери, и диаметр зависят от него. В общем, пока действие развивалось, как по заранее разработанному сценарию.
Семенов с видимым удовольствием произнес название совершенно нового диэлектрика, о котором он узнал в период подготовки требований к фидеру. Дело в том, что, попадая в разные организации (а ездить приходится много) наши товарищи стараются быть в курсе новых разработок, результаты которых еще не успевают попасть в соответствующие справочники и сообщения. Не раз это старание вознаграждалось.
Так вот Семенов случайно «напал» на этот самый диэлектрик, всякими правдами и неправдами достал образец. Показывая его на работе, он горделиво описывал достоинства, которых у него было немало. И одно из них — незначительные потери при высоких температурах. Объективности ради, недостаток этого материала — чрезвычайная трудность обработки — ничуть не затушевывался.
Образец пошел по рукам. Качество диэлектрика определялось, конечно, не только осмотром его внешнего вида или на ощупь. Нет.
Содержание приклеенного к нему «удостоверения личности» объективно информировало об его основных характеристиках.
— Теперь о затухании... Конечно, это просто совпадение, что наше пожелание совпало с тем, что вам удалось уже получить при нормальной температуре. — Валентин Васильевич повернулся к стенду. — Не уверяю вас, что это требование — не наша прихоть. Это минимально возможная величина... Иначе высотомер начнет измерять высоты лишь у самой поверхности Венеры...
— Увеличьте мощность его передатчика.
— Это категорически исключено. Ну, представьте себе сами. Опускаемый аппарат, совершая спуск, работает как бы в пышущей жаром печи. Но этого мало. Внутри, в нем самом, тоже вырабатывается тепло — работает передатчик радиолинии, передающей на Землю информацию. Мощный передатчик обеспечивает связь на расстоянии почти восемьдесят миллионов километров. Но этот передатчик — тоже печка и не малая. Вот подумайте — можно «сбросить» тепло из аппарата наружу? Конечно нет. Значит, аппаратура спускаемого аппарата подогревается и снаружи и изнутри. А ее теплостойкость, как и у любых приборов, ограничена теплостойкостью радиоэлементов.
— А тут еще и передатчик высотомера...
— Точно. Чем он будет мощнее, тем больше «тепловой» вклад он будет вносить в «общее дело» и тем скорее наступит «тепловая смерть». Нет... Его мощность нельзя увеличить.
— Ну, а зачем вообще он нужен этот фидер? Может быть, обойдетесь как-то без него, если, скажем, работать на жесткой коаксиальной линии?
Федор Сергеевич любил вот так ставить вопрос «поперек». Это помогало ему зачастую лишний раз убедиться в правомерности и важности, ставящейся перед ними работы. Подумайте, кабельщик предлагает обойтись без кабеля! Парадокс, и только.
Но, в принципе, конечно, возможно и такое решение. Жесткая коаксиальная линия — это, по сути, одна труба в другой. С диэлектриком в этом случае дело решается просто, его почти нет и потери в линии поэтому достаточно малы, а по теплостойкости эта система может не уступить другим.
Мы ответили и на этот каверзный вопрос. Такой вариант у нас тоже рассматривался и если бы антенны, что очень хотелось, стояли бы снаружи спускаемого аппарата и были недвижимы, как думали с самого начала, о гибком фидере и вопроса не было. А сейчас-то антенны выбрасываются наружу. Нет, здесь без гибкого фидера не обойтись. А вот передатчик радиолинии со своей антенной связан именно так, жесткой линией. Там нет таких перемещений.
Этот визит продолжался несколько часов. Назначили следующую встречу. После нее были еще и еще. Были радости и разочарования, успехи и неудачи, но главное в том, что на «Венере» появился нужный фидер. Какой? Объясню охотно, ибо принятые решения, как нельзя лучше характеризуют стиль конструирования.
Проработки в ОКБ Федора Сергеевича показали, что действительно, на новом диэлектрике можно сделать новый фидер. Новый диэлектрик отменный по всем своим параметрам, а по температуре даже имеет и какой-то запас.
Но вот технология обработки его требует новых инструментов, на создание которых нужно время. В общем все шло к тому, что теплостойкий фидер с нужными характеристиками будет. Обязательно будет. ...Вот только не к этому пуску, а к следующему.
Ну, а сейчас, как быть?
В оговоренные сроки мы получили нужные двухметровые отрезки фидера. Пришлось и нам пойти на «уступки». Фидер был чуть потолще, всего на пять миллиметров, чем мы хотели (конструкторам пришлось доработать ряд элементов), да и температуру фидер «держал» градусов на пятьдесят меньше, чем мы просили в своих требованиях. Мы рассчитывали на годы вперед, а конкретно для этой «Венеры» столько не требовалось.
Но главное то, что затухание было такое, как нужно.
Да, фидер был создан относительно просто — на серийный фидер, рассчитанный для работы при температурах намного меньших, чем нам требовалось, надели тепловую защиту из чередующихся нитей асбеста и стекла. Это и повысило его термостойкость, примерно, на сто градусов. Что и требовалось.
Следующий аппарат ушел в рейс с фидером на новом диэлектрике.
...Оба отнюдь не мифические фидеры вместе со всеми остальными системами и агрегатами станций побывали на далекой Венере.
И, наверное, так же, как мы когда-то, теперь группа других инженеров, приехавших по делам в ОКБ, останавливается у стендов с образцами и с удивлением разглядывает фидеры, собратья которых участвовали в дальних межпланетных рейсах.
Загадка ПВУ
Любой космический аппарат, отправляясь в далекий и трудный путь, несет в своем чреве небольшой, но очень важный прибор — программно-временное устройство — ПВУ.
Иногда этот прибор называют «сердцем» станции, иногда — ее «мозгом». Правда, если поговорить с людьми различных специальностей, то в составе станции, в отличие от живого существа, может оказаться не одно «сердце» и не один «мозг». Однако, одно то, что ПВУ действительно входит в перечень таких важнейших жизнедеятельных «органов», говорит само за себя.
Еще К. Э. Циолковский, провидец многих космических свершений будущего, говорил в повести «Вне Земли»: «Кроме того, был особый автоматический управитель, на котором на несколько секунд сосредотачивалось все управление снарядом. На это время можно было не касаться ручек приборов...» Управитель Циолковского — ПВУ сегодняшнего дня.
Так вот, эффективно управлять межпланетными станциями на больших расстояниях, можно лишь используя командно-программный метод управления. Суть его состоит в том, что наряду с радиокомандами, подаваемыми с Земли, бортовая аппаратура в определенное время или по какому-то сигналу сама начинает вырабатывать одну, две, наконец, серию команд, необходимых для приведения в действие различных бортовых приборов, агрегатов, узлов в строго установленной программой полета последовательности.
Именно это и делает ПВУ.
Без него не обойтись уже хотя бы потому, что автоматическая станция должна уверенно функционировать и в отсутствии взаимной видимости с Землей и тогда, когда процесс управления ею должен быть скоротечен, а радиоволнам, в общем-то, нужно какое-то конечное время, измеряемое в дальних полетах минутами, десятками минут на преодоление расстояний между Землей и станцией, которое может составлять многие миллионы километров. С другой стороны, даже когда радиоканал действует и зона взаимной видимости обеспечена, все-таки бывает выгоднее подать на борт станции не все потребные команды, а только часть из них, наиболее важные, а остальные сформировать, как говорится, на месте. Так может оказаться и надежнее. Разумеется, при условии, что ПВУ будет на высоте самых строгих и жестких требований.
Известно, что первые «Венеры» разрабатывались в ОКБ Сергея Павловича Королева и были переданы в наше ОКБ в середине шестьдесят пятого года. Со всеми чертежами, схемами, инструкциями... В состав станций наравне с другими приборами входил и ПВУ.
Так уж случилось, что их курирование, отработка, стыковка с бортовой аппаратурой было поручено группе инженеров, которой руководила опытный специалист Анна Павловна. Она по-матерински, решительно и непреклонно, как это она и прежде делала по отношению к «подведомственным» ей приборам, защищала теперь уже «свое» ПВУ от посягательств смежников как сидящих в соседних комнатах, так и от тех, кого неисповедимые пути разбросали по ближним и дальним «городам и весям».
А их, этих посягательств, было не так уж и мало. И возникали они обычно, когда намечался полет очередной «Венеры» — ведь программы полета станций всегда чем-то отличались друг от друга. В общем поводов всегда оказывалось достаточно. Вот один из них. Всегда трудно решался вопрос о так называемом «размножении» команд.
Этот термин, явно имеющий биологический смысл, очень точно отражает суть явления. Представьте себе, что на какой-то прибор, допустим, подается десять радиокоманд, да на другой прибор из этих десяти тоже подается сколько-то, да на третий... Так выполнена схема. А можно ведь решать задачу и по-другому: подать на ПВУ одну или две команды, а по ним «спусковым», уже в нем образовать нужное количество команд и выдать их на приборы. Вы можете сказать, что лучше и удобнее? Не торопитесь. Это вопрос далеко не простой и решается в каждом случае по-разному. Здесь и «техника» и традиции, и методика автономной отработки и общая вероятность выполнения задачи, и многое другое...
Только лишь постановка вопроса еще не дает рецепта, как нужно действовать. Нужен кропотливый анализ. А сходу ясно только одно — прибор, в котором команда «размножается», становится сложнее, а это, согласитесь, не способствует, повышению его надежности. Именно поэтому принять на свой прибор добровольно и функции «размножения» хочется далеко не каждому.
Предыдущие «Венеры» отлетали благополучно, успешно выполнили все поставленные перед ними задачи и при самом тщательном, придирчивом анализе, а такой разбор всегда заключает проведение космического эксперимента, к ПВУ претензий ни у кого не было. Даже электрики — эти постоянные оппоненты радистов и электронщиков, и те не могли сказать о нем ничего плохого. И это не случайно. В схеме ПВУ, помимо того что, как говорят специалисты, имеется троирование, в нем существует еще и специальный блок анализа, своеобразный диспетчер, который отключает неисправный, если вдруг такой обнаружится, блок, включает вместо него запасной, находящийся в «готовности № 1» и «призывает к бдительности» третью резервную цепь.
Именно такое построение ПВУ обеспечивает высокую надежность его действия и не вселяет за него опасений. Практика его применения ни разу не разошлась с «теорией».
Словом, на специальном совещании единогласно было решено: к очередному пуску «Венеры» ПВУ не «трогать», схему его не дорабатывать и даже как-то подладиться под него, если окажется, что нужно «сдвигать» или «раздвигать» по времени какие-то команды. И дело здесь не в каком-то проявлении массового консерватизма. Просто в радиотехнике, к сожалению, порой бывает и так; схема работает уверенно, нормально, но стоит переместить какой-нибудь «пустячный» проводничок, просто стронуть его с места, и схему начинает лихорадить, в ней появляются какие-то наводки, на ликвидацию которых уходит и время, отведенное для работы, и часы, предназначенные для сна. Короче, на этом совещании было сказано:
— Анна Павловна! Никаких изменений в ПВУ — лучшее враг хорошего!
— Конечно! — Коротко ответила она, — я же себе не враг.
Побежали недели. Словно эстафетную палочку передавали они друг другу фрагменты сетевого графика подготовки станций — приближался финиш. Нам приходилось видеться изредка, а поскольку вопрос с венерианским ПВУ был решен, мы разговаривали о ПВУ других аппаратов. Однако несколько раз, совершенно случайно, до меня доходили сведения о том, что вот в это, к примеру, воскресенье вся группа Анны Павловны трудилась, и в ту субботу тоже... А об отгулах или каких-то других видах поощрения, как ни странно, и разговора нет. Это настораживало, но до разбирательств «руки не доходили» — других более неотложных дел хватало.
И вот как-то после очередной еженедельной оперативки, которую мы проводили у себя в отделе, Анна Павловна почему-то задержалась и, словно, впервые увидев висящую на стене многоцветную географическую карту земного шара, предмет острой зависти многих политинформаторов, подошла к ней и стала ее внимательно рассматривать. Дождавшись, когда все вышли из комнаты, она подошла и безмолвно протянула несколько листиков кальки. Я взял их. Это была стандартная форма служебной записки. На таких бланках обычно выпускались указания об изменениях схем, инструкций и других конструкторских документов, идущих в производство.
В графе «Изделие» чернело слово «Венера», в графе «Прибор» — «ПВУ» и дальше-«вводится с 1-го летного комплекта».
ПВУ? Как же это? Казалось, что эти буквы попали на эти листки совершенно случайно.
Сейчас разберемся. Поможем им обрести покой и убраться из этой графы «на волю».
— Что это значит? Откуда столько изменений? Ведь мы, кажется, договаривались, что их вообще не будет?
— Конечно, договаривались, в свойственной ей манере согласилась Анна Павловна. — Но все значительно сложнее...
— Это я понял, — мой взгляд скользнул по листкам кальки.
— Служебная записка, которую я принесла, — продолжала Анна Павловна, — плод, если можно так выразиться, коллективной мысли работников нашей группы. (- Так, это уже что-то новое. Раньше она брала всегда за «содеянное» группой всю ответственность на себя, а теперь ее делит на всех, так что-ли?) Как вы прекрасно знаете, — улыбнулась она (я тоже улыбнулся вежливо, — спасибо), ПВУ был разработан еще для «Венеры-4». Конечно же в нем были применены детали и элементы, которыми тогда, давным-давно (по ее интонации можно было подумать, что прошло уже минимум сто лет), располагали разработчики. Но за эти годы появились новинки, более надежные, экономичные — каждый по своим характеристикам «более» и «более». Поэтому мои «мальчишки и девчонки» (любимое ее выражение) еще раньше, до того совещания, — сыронизировала Анна Павловна, — начали работать над кое-какими доработками прибора. В инициативном, так сказать, порядке. Ну, а поскольку у нас не все сразу получалось, как мы этого хотели, мы решили преждевременно не раскрывать наших домашних «заготовок». (Да, участие в качестве непременной «болельщицы» наших шахматных турниров оставило заметный след в ее эрудиции).
Из ее рассказа оказалось, что за каждым блоком, входящим в ПВУ, был закреплен инженер. Каждый такой «ответственный» проанализировал схему закрепленного за ним блока и выработал такие рекомендации, которые способствовали максимально простой замене старых деталей новыми, естественно, без ухудшения характеристик, без изменения узлов крепления блока, его габаритных размеров, кабельных связей, типов разъемов... Было решено дорабатывать лишь те узлы, которые могли быть улучшены, не вызывая при этом не только нежелательных последствий, но даже намека на них.
Да! Теперь многое становилось понятным. И частые звонки-поиски Анны Павловны вездесущих и беспокойных снабженцев, которые «перехватывали» Анну Павловну, как говорится, на ходу и вели с ней какие-то длительные задушевные беседы, добиваясь от нее решения чего-то такого, что было известно только им одним. Посторонний человек, присутствующий при этих переговорах, слышал лишь только «да», «нет», «гм-гм» и другие подобные восклицания... Снабженцы, а теперь это понятно абсолютно, как никто другой, наверное, нетерпеливо ожидали результатов доработки — ведь именно на их плечи был возложен весь груз ответственности за своевременное обеспечение производства радиоэлементами, из «сложения» которых в нужном порядке и получался ПВУ. А поскольку промышленность постепенно прекращала какие-то из них выпускать, заменяя их на новые, жизнь снабженцев не вызывала, мягко говоря, ни у кого зависти. Вот они и летели на «огонек» свежей мысли, которая хоть на какое-то время сулила им выход из создавшегося трудного положения. Они, используя свой опыт, связи, не будем бояться этого слова, что же за снабженец без связей, обеспечивали Анну Павловну (ну не парадокс ли!) самыми последними новинками электроники, тем, что достать, кажется, невозможно, во имя того, чтобы отказаться от старого вроде бы, казалось, устоявшегося...
А электрики? Их заинтересованность, как выяснилось, в доработке ПВУ была настолько очевидна, что только диву даешься, как это не все распознали это сразу. Их поведение понятно — сэкономленные за счет новых элементов ватты уже были заранее «расписаны» ими на «науку» — научную аппаратуру, информативность которой, конечно, не прямо пропорциональна величине потребляемой мощности, но все же...
— Работать мы начали давно, работали вне плана, — продолжала Анна Павловна, — и поэтому располагали довольно приличным временем. В суматохе можно и «ляпы» наделать. Хотя, как вы знаете, «ляпов» у нас никогда не бывает.
Разве можно было в эти ответственные минуты ей возражать. Анна Павловна достала из принесенной с собой папки стопку каких-то документов:
— Вот протоколы испытаний... Это на отдельные блоки... Это на весь ПВУ, в целом... Тут и «климатика» и «механика».
Да. Вроде бы все испытания проведены. И выводы, что нужно — «Соответствует ТУ».
Пожалуй, материала достаточно, чтоб выходить к руководству с предложением о доработках прибора.
— Я подготовила график проведения доработок. Можно успеть сделать в срок...
Позже, когда страсти улеглись и очередная «Венера», в которой находился доработанный в инициативном, так сказать, порядке ПВУ, успешно оправилась с заданием, один конструктор, тихий и осторожный, спросил ее:
— Как вы могли решиться на такое — тайком переделать прибор? Ведь это же программно-временное устройство! ПВУ!
— Ну, это как расшифровать его название. Для моей группы ПВУ — это еще и «прибор величайшего удовольствия».