Под густым покровом облаков
Известно, что за двадцать лет эры межпланетных полетов у нас в стране появилось три поколения лунных станций и по два поколения станций, предназначенных для изучения Венеры и Марса.
Почему же происходит смена поколений; как долго может поколение существовать? Наверное, нет-нет, а такой вопрос возникает и ответить на него нужно.
Я думаю, что жизнь или вернее долговечность поколения автоматов определяется, в основном, тремя факторами. Во-первых, сложностью научных задач, которые возникают в тот или иной период времени. Во-вторых, способностью поколения или отдельных его представителей решить эти новые задачи «своими силами». Ну, и, в-третьих, уровнем науки, техники и технологии.
Потому что одно дело — поставить вопрос, а совсем другое — решить...
Давайте сообща, быстро перелистаем летопись покорения Венеры советскими автоматами в качестве примера. То что мы увидим в этом путешествии «назад», станет наглядной иллюстрацией к ответу на поставленный вопрос. Особенно потому, что венерианские станции — неоспоримый пример долговечности удачной конструкции. Ведь орбитальный аппарат — это основа основ станций — просуществовал в практически первозданном виде, начиная с «Венеры-2, -3» до «Венеры-8» включительно, хотя круг вопросов, решенных станциями за это время, изменился кардинально.
И все потому, что конструкторам удалось модифицировать от пуска к пуску опускаемые аппараты, оставляя при этом неизменной общую массовую сводку станций. Вот они «внутренние» резервы. Именно этот путь создавал новые возможности.
Эти станции со временем не только смогли осуществить постепенное, все глубже и глубже, проникновение в атмосферу планеты, давление которой в 60-е годы оценивалось разбросом от одной до ста атмосфер, но и длительно работать на дневной и ночной ее сторонах. Научное оснащение станций тоже систематически изменялось. А это и обеспечило получение разнообразной информации о планете, которая казалось надежно скрыта под густыми облаками от пытливого взгляда человека. Полеты позволили определить давление, температуру и состав атмосферы планеты, измерить скорость ветра, диэлектрическую проницаемость и плотность пород венерианского грунта, выявить основные элементы, слагающие его...
«Венеры» неизмеримо расширили представления о Венере, но тяга человека к познанию безгранична; именно она и стимулирует появление новых очередных задач. Так, в частности, встал вопрос о необходимости получения фотографий поверхности планеты. И поднял его никто иной, как Мстислав Всеволодович Келдыш, бывший в те годы президентом Академии Наук СССР, «теоретик космонавтики», как называла его пресса.
Вспоминается один из первых разговоров на эту тему.
Был 1969 год. Две «Венеры» — пятая и шестая — почти подобрались к поверхности планеты; до нее оставалось приблизительно двадцать километров. По измеренным станциями и во время снижения параметрам атмосферы стало возможным определить, каков порядок давления атмосферы у самой поверхности. Эта величина интересовала не только ученых. Важность ее для конструкторов имела первостепенное значение. Теперь они знали, на что нужно ориентироваться при проектировании спускаемого аппарата для «Венеры-7».
И вот однажды несколько сотрудников КБ, представляющих определенные технические направления, в светло-сером «Рафике» мчались по шумным улицам утреннего города на совещание.
Рабочий кабинет президента, небольшой, скромно обставленный.
— Пожалуйста, Георгий Николаевич, — не повышая голоса, как всегда спокойно сказал президент, — и облокотился на спинку кресла. — Начинайте!
Главный конструктор поднялся и подошел к стойкам, на которых висели плакаты, изображающие компоновку станции, схему спуска, с большим мастерством исполненные нашими художниками.
— Основной задачей «Венеры семьдесят», — именуя очередную станцию по году запуска, начал Главный, — является осуществление посадки на планету.
Президент заинтересованно подвинулся к докладчику:
— На этот раз дойдем до поверхности?
— Должны, Мстислав Всеволодович. Спускаемый аппарат делаем новый, с учетом ожидаемых давлений и температур, конечно.
— Конкретнее, пожалуйста.
— Величина давления атмосферы у поверхности при проектировании принята равной 150 атмосферам, а температура плюс пятьсот сорок — пятьсот пятьдесят градусов.
— Продолжайте, Георгий Николаевич.
Главный конструктор в особо ответственных местах призывая для пояснения «на помощь» плакаты, рассказал об особенностях новой станции, о том, что даже форма спускаемого аппарата сейчас стала иной, чем прежде, что сфера превратилась в эллипс, что в новом аппарате применяется более мощная теплозащита, ему ведь работать в «венерианской» печке долго, что даже парашютная система и та подвергалась изменениям. Площадь парашюта теперь стала меньше, а материал, из которого он будет изготовляться, кстати, новый, теплостойкий...
Содокладчик доложил о намеченных научных экспериментах. Видно все было правильно, потому что непродолжительная дискуссия не внесла в программу существенных изменений. Казалось, совещание вот-вот закончится.
— Георгий Николаевич, а когда вы собираетесь передать панораму с Венеры?
— ... Не понял, Мстислав Всеволодович...
— Хорошо... Повторяю вопрос... Когда мы получим панораму Венеры, как вы считаете?
— Мстислав Всеволодович! Мы об этом еще не думали...
— Вот и подумайте. Температуры, давление, состав атмосферы, — перечислял президент, — какие-то характеристики грунта очень важны, я не спорю, но что может быть убедительнее и весомее непосредственного взгляда человека на окружающий мир. «Картинка» нужна. Очень! Я прошу проработать этот вопрос, — он обращался уже ко всем находящимся в кабинете, — не откладывая его в долгий ящик.
— Мстислав Всеволодович! Разрешите. Для получения изображения нужен совершенно новый спускаемый аппарат, который должен совершать ориентируемую посадку ну, и, конечно, новая радиолиния... С большей скоростью передачи информации, чем сейчас. Намного большей, потому что...
— Георгий Николаевич! — остановил его президент. — Не будем сейчас заниматься конструированием. Ладно? — он с видимым удовольствием смотрел на Главного — ему нравились такие люди, понимающие его с полуслова, мыслящие, всегда находящиеся в «боевой готовности...» — Поработайте, а потом и встретимся.
Совещание закончилось.
Предложение М. В. Келдыша основывалось на достаточно веских аргументах и было поэтому воспринято, как действительно необходимое. Давайте рассмотрим только один пример, подтверждающий это. Житейский. Допустим, на горячий сочинский пляж совершила посадку станция, оснащенная многочисленными датчиками, позволяющими измерить температуру воздуха жаркого майского дня и температуру гальки, и температуру ласкового Черного моря, да не на одном, а на нескольких уровнях, и влажность, и соленость, и запах, и свет и цвет... А теперь скажите, сможете ли вы, никогда не побывав в этом чудесном городе прежде, представить себе прославленный курорт во всех его аспектах с его цветущими шапками магнолий, распущенными веерами пальм и набегающими волнами, которые нежно смывают следы мокрых босых ног, оставленные на сухой гальке? Нет, и еще раз нет. Что бы понять все это, нужна фотография, да, наверное, и не одна.
Вот так. Кстати, полученные значительно позднее панорамы поверхности Венеры позволят тоже по-новому посмотреть на эту планету, изменив предположительные соображения о ее микрорельефе, которые существовали до того.
Так была решена судьба первого поколения венерианских автоматов. И несмотря на то, что в КБ еще только создали «Венеру-7» и на повестке дня где-то впереди маячила «Венера-8», стало очевидным, что «в карете прошлого далеко не уедешь».
Анализ путей, обеспечивающих получение изображений «Венеры», приводил к однозначному выводу — нужны принципиально новые станции. Станции второго поколения.
И они были созданы. Только Георгий Николаевич Бабакин, скончавшийся в 1971 году, не успел их сделать...
...Стояла в полном смысле этого слова золотая осень. У входа в корпус шелестел желто-красный ковер из сухих листьев.
Светлый зал, высотой, наверное в три обычных этажа, блестел бросающейся в глаза чистотой.
— Сейчас будем запускать, — направился навстречу вошедшим высокий худощавый человек, начальник лаборатории. — Вы приехали вовремя.
Так уже случилось, что я сюда попал впервые и потому, может быть, с большим интересом, чем остальные, пытался охватить взглядом «интерьер». На возвышении горизонтально размещалась «крупнокалиберная» труба, как бы разрезанная на две части. Эти две половины были несколько раздвинуты, конечно, для того, чтобы между ними, в образовавшемся воздушном промежутке мог быть закреплен на растяжках, которые позволяли поворачиваться вокруг них, спускаемый аппарат новой «Венеры». Только в сильно уменьшенном размере. Модель.
— Внимание. Пуск!
Из левой трубы послышался нарастающий гул. Казалось, мы не в лаборатории, а у взлетной полосы аэродрома и рядом готовится к старту самолет. Его двигатели постепенно выводятся на максимальный режим, натужно ревут, гул их переходит, кажется, в непереносимый ушами визг... Нет, мы по-прежнему в лаборатории, ну, а звук... Да, в раскрытой аэродинамической дозвуковой трубе, в которой испытывается модель спускаемого аппарата, сейчас создана такая скорость потока воздуха, с которой аппарат будет снижаться на одном из участков спуска в атмосфере Венеры. Скорость восемьдесят километров в час. С этой скоростью в реальных условиях будет двигаться аппарат; сейчас в трубе с такой же скоростью мчится поток воздуха.
Принцип обратимости, основной принцип моделирования соблюден.
Интересно наблюдать за экспериментом — ты, словно, видишь сам, своими глазами, что произойдет там, в космическом далеке года через два. А происходит нечто настораживающее: модель, висевшая неподвижно, вдруг качнулась. Раз, другой. Еще раз и мгновенно рывком, резко развернулась и остановилась, как вкопанная. Только не той стороной, которой требовалось. Именно в этом положении она могла рухнуть на венерианскую поверхность — антенной вниз, а посадочным устройством вверх.
Инженер Ефремов за долгие дни прекрасно изучивший характер модели, дотронулся до нее длинной указкой, вернул ее в исходное положение, повернулся к гостям и пригласил их взглядом: «Смотрите!». И снова колебания, и снова разворот на 180 градусов.
— Стоп!
Шум стих. В зале стало спокойно и уютно.
— Иван Семенович! — обратился Седов к Ефремову, — давайте модель сюда.
Модель поражала необычностью формы и каким-то изяществом. Во всяком случае, ни один из спускаемых аппаратов других станций внешне не походил на него. Главное «место», центральное, занимала в нем сфера, собственно посадочный отсек. На сферу водружена «шляпа», широкополая, со слегка поднимающимися вверх краями — аэродинамический щиток, с широкой тульей, в которой скрыт приборный и парашютный отсеки. Снаружи тулья, как бы украшена спиральной лентой — антенной. Нижняя часть сферы с помощью металлических опор — «змейки» — крепилась к посадочному кольцу «бублику». Спускаемый аппарат ничем, пожалуй, не отличался от своего прообраза, красовавшегося на компоновке. Хотя, впрочем...
— Вы понимаете, — объяснял Ефремов, — если снять эту надстройку, — он вдруг отлепил пластилиновый кубик от одной из опор, — модель в потоке становится устойчивой. Сейчас я покажу...
Вот в чем разница. Реальный аппарат имел несколько надстроек — приборов, датчиков, размещенных снаружи, а здесь пока что был только один.
В возникшем рокоте модель стояла как вкопанная. Даже, если Ефремов, с помощью все той же магической указки разворачивал ее, она все равно возвращалась в прежнее устойчивое, нужное положение.
— Теперь, смотрите. — Синий кубик из пластилина, прилепленный к полированной поверхности, разворачивал ее снова. А вот, если и этот блочек пристроить... — Еще один бугорок и модель, словно волчок, закружилась в «вальсе».
— Авторотация, — задумчиво сказал Седов.
Вот вам и пластилин. Такое вроде бы серьезное дело, как аэродинамические испытания и материал, который находится в портфеле любого первоклассника.
Ну, молодец — облегчил жизнь производству, обошелся подручными средствами. Я почему-то вспомнил еще один отличный пример технической сметки. О нем рассказал как-то Вадим Антонович — один из активнейших участников создания буровых установок для лунных станций.
— Однажды мы столкнулись с проблемой заполнения полости бурового снаряда слабосвязанной породой, — вспоминал он. — Считай что, песком. Делали забор за забором этого песка, а полость заполнялась лишь частично. Стали разбираться, в чем же дело. Ну, и оказалось, что ворсовый клапан, который стоит на входе пробоотборника, для того чтобы не дать песчинкам выпасть из полости, создает вместе с тем трудности в ее наполнении. Наверное из-за сопротивления своих ворсинок. Тут уж и целая теория родилась. Конечно, не без основания. Формул мы правда не выводили, но то, что сопротивление зависит от длины ворсинок, их количества, от силы сцепления ворсинок друг с другом и с грунтом было очевидным. И статистика это подтверждала. А со статистикой, как известно, шутить не полагается. Так вот. Какие только материалы, имеющие ворс, мы не перепробовали — и все бестолку. Все образцы, как по заказу, сопротивлялись забору песка. Но вот однажды Владимир Валерьевич, разработчик пробоотборника, видимо, чувствуя свою персональную ответственность за порученное дело, принес какой-то, еще невиданный нами, кусочек меха.
— Ну, и влетит мне, братцы, — сказал он. — Отрезал от шубы своей жены... — и уловив в сосредоточенном молчании товарищей тревогу за его будущее, добавил; — со стороны подкладки срезал... Не сразу заметит...
Такое обычно бывает только в сказках, именно этот кусочек меха и решил проблему. Он работал как полупроводник — в одну сторону, внутрь, свободно пропускал песчинки, а выпасть им обратно, наружу не давал. Узнать наименование его, артикул и завод-изготовитель большого труда не составило. Такой и летал в космос.
Вот что значит смекалка!
Да. Видно работать им тут и работать. Несмотря на бытовавшее мнение, мол, там, где начинается космос, там кончается аэродинамика.
Сейчас аэродинамика получила, как бы второе дыхание. И в космосе особенно. Посадка станций на небесные тела, возврат аппаратов на Землю требуют от аэродинамиков больших умственных и физических затрат. Только правильно выбранные формы аппаратов способны обеспечить уверенное выполнение задач. В большой степени это относилось и к «Венерам» второго поколения.
Экспедиция 1975 года к Венере мыслилась так.
Ракета-носитель выводит на орбиту вокруг Земли станцию в составе орбитального и спускаемого аппаратов. С этой орбиты станция с помощью разгонного блока стартует в сторону планеты. Пока, во всяком случае, чисто внешне новая экспедиция ничем не отличается от предыдущих и вроде бы является, как сейчас принято говорить, традиционной. Вроде бы... Но это не так. Потому что проработка показала, что станция, предназначенная для передачи панорамы, должна быть конструктивно иной, чем прежде. И по составу оборудования тоже. А если к тому же ее спускаемый аппарат предназначен, а ученые настаивали на этом, для изучения венерианской атмосферы на больших высотах, чем предыдущие, и если ее орбитальному аппарату «на роду написано» стать искусственным спутником планеты, научной орбитальной лабораторией, а не сгорать в верхних слоях атмосферы Венеры сразу же после доставки к ней спускаемого аппарата, как это было прежде, то не вызывает сомнений, что масса новой станции значительно увеличится. Поэтому-то для вывода этих новых станций мощность ракеты-носителя, применявшейся прежде, становится явно недостаточной.
Поэтому вывод ее осуществляется более мощным носителем.
Вот так. Вот вам и внешнее сходство...
Проектирование «Венеры» шло обычным путем: общая проработка — задания отделам — получение данных — общая проработка... Метод «последовательных приближений» действовал. Задача распадалась на две, и каждая в пределах оговоренных ограничений решалась, практически, самостоятельно.
С орбитальным аппаратом дело обстояло несколько, по-моему, проще — его прообразы совершили в 1973 году успешные полеты к Марсу. И все-таки... Марс — не Венера, по многим «узловым» моментам.
Начиная с того, хотя бы, что Венера находится ближе к Солнцу, чем Марс. Одно это обстоятельство является определяющим в выборе, к примеру, величины площади солнечной батареи и ее размещения на станции. На «Венерах» панели не только «смотрят» в другую сторону по сравнению с марсианскими, но они стали существенно меньше, чем прежде. Как известно, характеристики системы терморегулирования во многом зависят от того, насколько станция удалена от Солнца. Поскольку «Венеры» подлетают к нему ближе, значит, станция нагревается сильнее и необходимость в больших радиаторах-нагревателях отпадает. Они и стали меньше, чем у «Марсов». Примерно в пять раз. Ну, а радиаторы-охладители, естественно, увеличились. Стали в два раза больше.
К чему еще пришлось «приложить руку»? По другому пришлось разместить оптико-электронные приборы системы ориентации, снять со станции систему автономной навигации, изменить антенны...
Спускаемый аппарат... Он вызывал большие споры заинтересованных сторон и если дело не доходило до неприязни, то только потому, что важность общего дела была превыше личных интересов.
Проектант Юрин работал без помощников и дублеров. Хотя, как без помощников? Ему помогали многие, начиная с Гречанинова, руководителя бригады, в списках которой он «значился»: и хотя руководитель есть руководитель и непосредственно вычерчивать спускаемый аппарат не его прямое дело, участие его в проектировании, советы, а иногда и претензии стали непременным составным элементом работы Юрина. Потому что, как говорится, одна голова — хорошо, а две — лучше. Ну, а если и дальше раскрывать творческие связи Юрина, то оказывается, что у него было достаточно помощников — прибористы, «научники», электрики, прочнисты, радисты, тепловики. Но самыми близкими для него были все же аэродинамики.
У проектантов много помощников. И поэтому, конечно, не представляется, как и в случае любой другой комплексной работы, в которой участвуют многие специалисты, определить точно, кто же конкретно предложил то или иное решение.
Работа Юрина и Гречанинова — плод коллективной мысли.
Это и дает мне, как автору, право сделать их выразителями этой мысли.
Вернемся к аэродинамикам. Они — «начало начал» — выбор формы аппарата без непосредственного их участия невозможен.
А задачи решать нужно. Вот одна из них не простая, хотя формулируется она относительно просто: «начать измерения нужно еще в облачном слое Венеры». В переводе на язык конструкторов это означало, что измерения на участке снижения в атмосфере планеты должны начинаться выше, чем прежде. И пусть эта разница высот будет составлять не десять и не двадцать километров, торможение аппарата, влетающего в атмосферу со скоростью 11 километров в секунду всего, скажем, на несколько километров раньше требовало поиска особых решений. И еще «не простая» потому, что снижение на этих неизведанных высотах нужно совершать медленно, а не проскакивать их быстро, как раньше. Но и это обстоятельство не последнее в числе определяющих выбор — удлинение участка спуска никак не должно было повлиять на намеченную длительность пребывания аппарата на поверхности после посадки. Вот и думайте. Значит так, время нахождения аппарата в «печке» стало больше, а вот температурный режим его не должен ухудшиться. Понятно?
Ситуация, в которой очутился Юрин, характеризовалась еще двумя ограничительными факторами, которые хочешь не хочешь, а выполнять надо. Это, во-первых, диаметр конкретного обтекателя, определяемый размерами применяемой ракеты-носителя и разгонного блока и, во-вторых, состав научных приборов, которые должны быть размещены в спускаемом аппарате.
По первому ограничению. Станция и ее спускаемый аппарат, находящиеся на участке старта с Земли, под покровом защитного обтекателя, не должны, естественно, вылезать за его обводы, значит, максимальный диаметр спускаемого аппарата известен. Второе ограничение сводилось к обязательному размещению в аппарате панорамного телефотометра для изучения оптических свойств и получения изображения поверхности в районе посадки, прибора для измерения световых потоков в зеленых, желтых и красных лучах, в двух участках спектра ближней инфракрасной области, изучения атмосферы в трех интервалах длин волн, а также для получения данных о химическом составе атмосферы, комплекса для изучения оптических характеристик атмосферы и облаков, датчиков давления и температур, измерителей перегрузок, масс-спектрометра для измерения химического состава атмосферы, анемометра для определения скорости ветра на поверхности планеты, гамма-спектрометра для определения содержания естественных радиоактивных элементов в венерианских породах, радиационного плотномера для определения плотности грунта в поверхностном слое планеты...
В «гордиев узел», который требовалось разрубить, была вплетена еще одна проблема — осуществление мягкой посадки аппарата со скоростью порядка 7- 10 метров в секунду, с целью соблюдения нужной для получения и передачи панорамы его ориентации на поверхности планеты после «привенеривания».
Разграничительная линия, водораздел был сразу же обозначен четко; спускаемый аппарат может быть сделан в виде сферы, шара. Но может быть и в виде так называемой «фары». Да, да! Точно. В виде автомобильной фары, только направленной своим раструбом не вперед, а вниз, по направлению спуска.
Почему именно Юрину поручили распутать «узел»? Наверное не только потому, что он был опытным разгадчиком сложных технических заковык, конструктором, имевшим за своими плечами не одну успешно выполненную работу. Он, а это мнение нескольких его товарищей по работе, «обладает талантом совмещения задач». Фраза сложная, требует пояснения, и означает, что Юрин это тот человек, который может разработать устройство, способное удовлетворить нескольким, вроде бы, взаимоисключающим друг друга требованиям. Вот поэтому-то и считалось, самим собой разумеющимся делом, что подкрепленный Гречаниновым он, без сомнения, найдет разумные компромиссы в новой ситуации.
Найти их сложно, спору нет, но не менее сложно, как говорит опыт, доказать заинтересованным, вовлеченным в «конфликт» сторонам, разумность предлагаемых компромиссов. Это иногда даже бывает потруднее. И, наверное, поэтому какое-то время в КБ «на равных» существовали две компоновки — «сфера» и «фара».
— Ребята, открыта запись на варианты. Прошу! — Гречанинов с улыбкой предлагал приходящим внутренним «смежникам» вписать свою фамилию в один из двух, по числу вариантов, чистых листков бумаги, лежащих перед ним. — Вариант, набравший меньшее количество голосов, будет снят с производства.
До «производства» было еще очень далеко, но вопрос, поставленный в шутливой форме, был в своей основе серьезен — пора уже и определяться. Решение, конечно, не принималось по большинству голосов, хотя приверженцев у каждого варианта хватало. И каждая группа считала свои доводы правильнее, а аргументы весомее.
Прислушаемся к разговору сторонников «фары».
— Я просто не понимаю Главного. Ведь это ясно, что фара, имеющая тот же диаметр миделевого сечения, что и сфера, будет иметь и больший «цэикс». А за счет этого и торможение фары начнется повыше, чем сферы.
Коэффициент лобового сопротивления, действительно, у фары больше, чем у сферы. Тут и спорить нечего. Нарисуйте их рядом, примерно одного размера, и сами убедитесь в этом.
— Тут и сомнений нет. Да разве дело только в «цэиксе»? Поверхность такой фары почти в два раза меньше, чем у сферы. Значит, и масса ее будет меньше. А что значит масса в наших делах!
Все правильно. Много значит...
— Да и по полезному объему, — продолжал выкладывать аргументы сторонник, — сфера не конкурентноспособна фаре. Нет, будь я на месте Главного, я бы давно подписал компоновку с фарой.
Сторонники сферы «уговаривали» друг друга:
— Фара... фара... Она, конечно, хороша и полезна. Но только тогда, когда вход ее в атмосферу организован.
Точно. Для того чтобы фара входила в атмосферу планеты определенным образом, на спускаемом аппарате нужно ставить специальные движки, «закручивающие» его после расцепки со станцией. Операция ответственная, совершается после четырехмесячного полета. Без дублирования систем не обойтись. А сфера? Для нее организовывать ничего не нужно. Да и опыт у нас большой — все «Венеры» да и лунные возвратные аппараты были сферическими. Будь я Главным, я бы не колеблясь выбрал сферу.
Но Главный конструктор еще не мог сделать выбор — он, его ближайшие помощники, да и руководители понимали, что проблема выбора между фарой и сферой, как айсберг, у которого под водой скрыта основная часть, имеет еще много неясностей. Каких неясностей? А вот каких.
Аппарат должен, как мы знаем, не только войти в атмосферу планеты, но и совершить посадку. Ориентированную. Так вот, в этом вопросе мнения «сторон», как это ни странно, было единым — ни сфера, ни фара без дополнительных каких-то устройств ориентированную посадку не гарантируют. А раз так, то значит, и тут тоже полное единодушие, в системе должен быть еще один аппарат — посадочный. А размещаться он должен в спускаемом аппарате и где-то на каком-то участке снижения «освобождаться» от него и совершать посадку самостоятельно.
Возник новый вопрос — каким же должен он быть?
В первую очередь, тут и думать нечего, в нем должна разместиться научная аппаратура и служебные приборы. Ну а затем, он должен, конечно, выдержать и температуры, и давления, и...
А спускаемый аппарат? Теперь ясно, он должен представлять собой оболочку, теплозащитную, предохраняющую запрятанный в нем посадочный аппарат от воздействия плазмы, возникающей при входе и обеспечивать торможение в верхних слоях.
Проектные работы продолжались.
Гречанинов и Юрин теперь были почти неразлучны — они расставались лишь поздно вечером «на заслуженный отдых» и днем, буквально на несколько минут, когда Гречанинов выбегал на лестничную площадку, чтобы побыстрее выкурить сигарету и тут же вернуться:
— Ну, что получается? — спрашивал нетерпеливо он, как будто его не было вечность.
— Понимаешь, всю аппаратуру разместить в посадочном аппарате в виде сферы, а его самого установить в фаре, получается не здорово, — вслух размышлял Юрин. — В этом случае, центр тяжести всей сборки разместится выше, чем нужно, и фара на участке входа станет не только неустойчивой, но и сможет перевернуться.
— А если вместо одной сферы большого диаметра сделать, скажем, четыре, но меньшего?
Появлялась новая компоновка.
— Четыре не плохо, — докладывал Юрин. — Но тут есть один нюанс...
— Ты имеешь в виду, что в этом случае нужно ставить мощные шпангоуты? — включился в беседу Гречанинов.
Дело в том, что при небольших сферах лобовой щит фары, воспринимающий лишь в четырех точках соприкосновения со сферами огромные нагрузки на участке входа, нужно было укреплять шпангоутами. На это затрачивалась большая и в общем, ненужная масса, без которой, наверное, можно обойтись.
— Именно... Надо делать вот что, — Юрин оживился, — вместо четырех сфер ставить — тор. Да! Да! Тор! И уложить эту пустотелую баранку вдоль образующей лобового щита. В его объеме хватит места для приборов, а сам он, словно шпангоут, подкрепит щит.
— Готовь такую компоновку к докладу. Но и со сферическим спускаемым аппаратом торопись — будем докладывать оба варианта вместе.
Вскоре появилась и вторая компоновка, очень напоминающая по своему принципу русскую матрешку куклу в кукле. Так и здесь. В сфере, предназначенной для торможения в верхних слоях атмосферы еще одна сфера — посадочный аппарат. Полное сходство с матрешкой достигалось тем, что посадочный аппарат выходил «наружу» после того, как с помощью парашюта отделялась верхняя часть наружной сферы, а затем — отстреливалась и нижняя.
— Значит так, — уточнял еще раз Гречанинов, — мы покажем руководству два чертежа. На одном — спускаемый аппарат в виде фары, а внутри него посадочный аппарат в форме тора. На другом — сфера в сфере. Пусть выбирают.
Мечты, мечты... Второго варианта еще не было. Хотя бы потому что в сферический посадочный аппарат не вмещалась заданная научная аппаратура и потому что посадочное устройство для сферы еще только просматривалось.
Юрин вдруг стал чуть ли не основным в отделе потребителем пергамина.
Словно поэт, о котором писал Маяковский, который «изводит единого слова ради тысячи тонн словесной руды», Юрин рисовал эскизы, один за другим, изучал, отбрасывал, снова рисовал... Он искал решение — предложение должно быть объективным; два варианта должны выступать «на равных». Во всяком случае в принципиальных вопросах. Тут — фара, там — сфера, тут — торовый посадочный аппарат, там — сферический, тут разместилась вся заданная «наука», там...
— Постой! — Подозвал он проходившего в проходе между столами Гречанинова, — а что если приборы, работающие в облачном слое, вынести из герметичного контейнера наружу? Тогда остальная «наука» должна в нем разместиться.
— Подвинься, — Гречанинов сел рядом. — Вот эти приборы, — он обвел кружками порядковые номера в перечне научных приборов, — мы объединим в отдельный отсек и разместим под парашютом снаружи спускаемого аппарата. Отсек, — он нарисовал цилиндр, — сделаем тонкостенным... Пусть сминается себе «на здоровье» при давлении порядка 8-10 атмосфер. На этих высотах приборы нам уже не будут нужны.
Так аппаратура для исследования облачного слоя была вынесена наружу. Так она и летела. И вела измерения с высоты почти 55 километров до 32 километров. А потом «замолкала».
Подоспело и посадочное устройство. Прочнисты торжественно, словно верительные грамоты, вручили Юрину эскиз:
— Мы считали, что в условиях высоких температур посадочное устройство не должно содержать в себе какие-то подвижные механизмы и раскрывающиеся детали. Иначе, даже страховой полис не даст надежной гарантии его работы (действительно, в посадочном тороидальном устройстве ничего не «выдвигалось» и не «вдвигалось»). Теплостойкий тонкостенный тор, симметричная конструкция, очень здорово сочетается со сферой. Да и амортизационные свойства тора отличные, а если мы еще применим одну хитрость.
Слушатели заинтересованно сгрудились вокруг эскиза.
— ...Сделаем тор полым, да и прорежем в его «теле» ряд отверстий, чтоб во время снижения его заполнил бы атмосферный газ...
— Ясно! — Гречанинов понял смысл предложения, — тогда при ударе тора о поверхность при посадке, газ будет выходить через эти же отверстия, уменьшая подскок аппарата, амортизируя его.
— Точно!
Вот теперь можно было докладывать Главному конструктору оба варианта аппаратов.
Главный конструктор принял решение: в производство пошла «матрешка». И не последним фактором, который учитывался при этом, было то обстоятельство, что для отработки торового приборного контейнера, размещенного в фаре, требовались новые стенды и многое другое, столь же необходимое оборудование, а тор сферического варианта, имеющий значительно меньшие размеры, да и сам приборный контейнер, выполненный в виде сферы, могли отрабатываться на имеющемся оборудовании.
А это, согласитесь, немаловажное дело.
Компоновка утверждена. Работа продолжается. Впереди еще много нерешенных проблем и много решений...
Многокаскадная парашютная система с последней связкой, состоящей из трех одновременно раскрывающихся парашютов, обеспечила медленное снижение аппарата в облачном слое...
Жесткий «парашют» — аэродинамический щиток — предмет бурных дискуссий и споров стал своеобразным регулятором скорости снижения посадочного аппарата после отстрела парашюта.
Сначала она за счет большой разницы в площадях парашюта и щитка резко возрастала, способствуя сохранению теплового баланса аппарата после медленного снижения в облачном слое, а затем у поверхности из-за увеличивающейся плотности атмосферы, снижалась до нескольких метров в секунду. Это и создавало необходимые условия для мягкой посадки. Жесткий щиток намертво исключил возможность случайного накрытия телефотометра после посадки при применении мягкого парашютного устройства. А выбранная система его стабилизации сделала посадочный аппарат устойчивым во время снижения.
Космическая радиоретрансляционная линия «спускаемый аппарат — искусственный спутник Венеры — Земля» — этот своеобразный радиомост обеспечила передачу научной, служебной и телевизионной информации об освещенной стороне планеты, невидимой с Земли.
Воплощенная впервые в космической практике схема подлета станций к Венере, когда планета берется как бы в «клещи» орбитальным аппаратом выходящим на орбиту вокруг нее и спускаемым аппаратом, совершающим посадку, обеспечила нужную длительность связи, при которой вся информация, включая телевизионное изображение, была передана с планеты в течение одного сеанса...
Поиски и решения. В их единении — еще одно замечательное достижение советской космонавтики.
Снова к Венере
1981 год для баллистиков выдался «тяжелым». Как и три года тому назад, когда в дальний рейс готовились «Венера-11» и «Венера-12», именно им, баллистикам, первым пришлось сказать решительное «нет», всем, кто и в этом году мечтал о выводе орбитального аппарата станции на венерианскую орбиту.
Астрономия диктует свои законы. И с этим ничего не поделаешь. Даты старта и интервалы между полетами, необходимая для отлета с Земли и торможения станции у планеты энергетика определяются ею. Именно в «плохие» годы Земля и Венера взаимно располагаются так, что скорость разгона станции, которая нужна для достижения планеты, должна быть больше, чем в «хорошие» годы. Так уж происходит, что в «плохие» годы к тому же и скорость подлета станции к планете тоже увеличивается.
Сегодня у Буханова рабочий день заканчивался относительно спокойно. Поэтому, он, один из руководителей баллистиков, не чувствовал обычной, как бы приходящей откуда-то усталости. И когда в его кабинет вошел молодой конструктор Леонид Клевцов, он с удовольствием, радушным жестом пригласил его.
Клевцов нравился Буханову своим неподдельным интересом, пытливостью к вопросам, которые, казалось, на первый взгляд были далеки от его основной профессии. Эта черта, присущая, к сожалению, далеко не всем молодым специалистам, как бы уравнивала их на время беседы в годах, в положении...
Слушая Клевцова и отвечая на его, быть может иногда и наивные вопросы, Буханов, которому еще было далеко до преклонного возраста, чувствовал себя моложе. И это радовало его.
На этот раз Клевцова волновало, как впрочем, и многих в КБ построение предстоящей экспедиции на Венеру, принципиальное, так сказать, в общем виде:
— Разговоры всякие идут. Мне бы хотелось из первоисточника.
— Ладно, помогу. — Буханов увидел в глазах Клевцова подлинное недоумение. — Начинается все вот с чего. Масса любой станции складывается из двух слагаемых: массы конструкции станции и массы топлива. Топливо, ты понимаешь, нужно для старта, разгона, коррекций траектории, торможения у пункта «назначения», если оно предусмотрено программой полета.
В общих чертах Клевцов это так себе и представлял. Еще из институтского курса.
— Теперь рассмотрим неблагоприятный год. — Буханов подошел к коричневой доске, занимающей в его скромном кабинете полностью одну из стен и написал на ней только что объясненную формулу, элементарную в своей простоте, но полную глубокого смысла. Каждую из указанных масс он обозначил латинской буквой «же» и сопроводил своим особым, отличительным значком, «Σ». — Именно в такие годы, — продолжал он, — на энергетике полета сказываются два обстоятельства. Ну, во-первых, это то, что орбиты Земли и Венеры не чисто круговые, и потому имеют эксцентриситет. И, во-вторых, то, что орбиты эти, как известно, не лежат в одной плоскости. Орбита Венеры сдвинута по отношению к орбите Земли на угол, примерно, три градуса. Так вот, именно поэтому не только даты старта, но и необходимые скорости отлета станций от Земли и подлета ее к Венере меняются год от года. И в довольно широких пределах. К примеру, отлетная скорость до полутора раз... Вот оно влияние взаимного положения Венеры и Земли в моменты старта и подлета. Эти положения повторяются раз в восемь лет. Внутри каждого такого периода есть еще, как ты знаешь, примерно полуторагодовые интервалы между вообще возможными датами стартов, в которые перелет на Венеру осуществляется тоже с минимальной скоростью, определяемой тем, что взаимное расположение Земли и Венеры меняется непрерывно. Из-за различия периодов их обращения вокруг Солнца. Но сейчас речь не об этих интервалах. Теперь смотри, что получается, — на доске, справа от формулы «три же», появился график. По его горизонтальной оси Буханов отложил несколько точек, — годы возможных стартов к Венере: 75-й, 77-й, 78-й, 80-й, 81-й и, наконец, 83-й.
У вертикальной оси Буханов размашисто написал «скорость ракеты» и «скорость торможения». — Это минимально требуемые скорости для этих лет, — разъяснил он и аккуратно, не торопясь, вычертил их графическое изображение. Эти зависимости, нарисованные одна под другой, во много повторяли друг друга. — Минимальные значения этих скоростей приходятся, как видишь, на первый и последний годы, отложенного периода. На 75-й и 83-й. Это минимумы, — как бы подчеркнул снова Буханов. — А вот вершины обеих кривых, «горки», расположены над восьмидесятым годом. В общем, как ты можешь убедиться сам, каждому году соответствуют свои, необходимые, конкретные скорости. Если их не удастся достигнуть, задача, естественно, не решается.
— Вроде понятно, — не очень уверенно согласился Клевцов.
— Теперь о связи с массой. Каждой величине скорости соответствует своя максимально возможная масса — конструкция аппарата, топливо. Так вот, величина массы для достижения нужной скорости не должна превысить допустимого значения — продолжал объяснение Буханов. — А это значит, что требуемое увеличение скорости для неблагоприятных дат так просто не получишь. За скорость нужно платить. А плата здесь одна — масса. Станция — легче, значит скорость полета больше. Ну, а более легкая станция — это, конечно-же, сужение задач.
— Ну, наверное...
Так вот, в семьдесят пятом году все было хорошо. Энергетические возможности носителя и станции обеспечили не только доставку на Венеру тяжелого посадочного аппарата, но и вывод на ее орбиту тяжелого спутника. Кстати, первого в мире спутника Венеры. А вот в эти годы, к примеру, — Буханов показал на 80-й и 81-й годы, — скорости, как видно из графика, нужны большие. Во всяком случае больше, чем в семьдесят пятом. Вот и подумай, можно ли повторить в полном составе экспедицию того года, если скорость теперь должна возрасти. Ну, как считаешь? — Он внимательно посмотрел на Клевцова и, как искусный педагог, не дожидаясь ответа, оказал: — Правильно понял, повторить схему той экспедиции и сделать снова и посадочный аппарат и спутник, можно только... на другом носителе, имеющим большую мощность, чем применявшийся ранее. Только он способен вывести и доставить по назначению станцию с увеличившейся массой. Да, только более мощный носитель способен превратить «плохой» год в «хороший». Ну, а что такое применить такой носитель, да всего на один запуск, в этот «плохой» год, надеюсь ты себе представляешь?
Буханов внезапно замолчал. Делясь своими мыслями с Клевцовым, он как бы выверял на нем доводы, которыми он будет оперировать в других, уже официальных беседах с людьми, которые тоже далеки от детального знания законов баллистики.
— Так что же делать? — он пытался вовлечь в беседу притихшего Клевцова.
Клевцов молчал.
— Тем более, что дело осложняется еще больше. Ведь увеличение массы топлива потребует, в свою очередь, увеличения баков для его транспортирования, а это — возрастание массы конструкции... Которая и так «не влезает» в носитель, который уже не раз доставлял станции к Венере. Нет, о спутнике и в этом году...- Буханов не докончил свою мысль.
— Теперь, вроде, ясно. — Клевцов поднялся, собираясь прощаться, — только все это еще нужно пережить.
— Давай переживай. Только не долго, чтобы это не оказалось на твоей производительности труда, а то, чего доброго, твои начальники запретят тебе общаться со мной, — пошутил на прощанье Буханов.
Примерно к этому времени проектанты и баллистики уже приблизительно знали, какая нужна прибавка к скорости для очередной венерианской станции. Проектанты и баллистики трудились параллельно. Сомнений в том, что увеличение скорости требовало серьезного уменьшения слагаемых в известной формуле «три же» не было ни у кого из них. А это однозначно означало, что как и три года назад новая экспедиция к Венере состоится без спутника.
Главный элемент экспедиции не вызывал принципиальных споров. С ним все было ясно — спускаемый, посадочный аппарат должен быть обязательно. Ведь только с его помощью можно провести широкие исследования облачного слоя и атмосферы Венеры, измерить характеристики ее поверхности, взять пробу грунта и изучить его состав, передать на Землю телевизионные панорамы района посадки. Возможно, даже цветные.
Было ясно, что в составе экспедиции должен быть еще один элемент, тоже, конечно, главный, без которого не мыслится передача информации с посадочного аппарата на Землю — пролетный аппарат, ретранслятор этой информации.
— И все-таки, — как-то спросил Буханова Клевцов, — разве нет возможности снова «сделать» спутник? По-моему, есть.
— Дался тебе этот спутник, — шутливо проворчал Буханов. — Ну, ну, — примирительно сказал он, чувствуя недовольство своего собеседника. — Я слушаю внимательно. — Буханов интуитивно уже понял о чем пойдет речь.
— Все очень просто, — быстро отреагировал Клевцов. — Если на одном носителе невозможно создать и спутник и посадочный аппарат, — Клевцов сделал, как ему казалось, эффектную паузу, — значит, нужно не быть рабом устоявшейся идеологии, а изменить ее. Как? А вот как. Нужно на одном носителе запустить посадочный аппарат, а на другом — аппарат, который станет спутником планеты. И никаких проблем. Ну, а вблизи планеты аппараты по командам с Земли сблизятся и будут, как это и требуется доказать, работать совместно, образуя радиомост Венера — спутник — Земля, который и передает всю информацию.
Клевцов был явно доволен собой, предложение ему казалось весьма заманчивым. До этого дня он никому о нем не говорил, приберегая его к этой встрече. Так уж случилось, что он тяготел к всегда внимательному к нему Буханову, и не стеснялся раскрыться ему.
— Слушай, ты сколько лет работаешь на фирме? Всего-то, — услышав ответ, сокрушенно покачал головой Буханов, — мы еще в тысяча девятьсот семидесятом году, делая «Марс-71 года», уже проходили подобную цепочку рассуждений...
— Может, вспомните? — заинтересовался Клевцов.
Буханов был прав. Действительно, тогда тоже велись рассуждения на эту тему. Только применительно к Марсу. Принять однозначное решение и тогда было не просто. Потому что каждый вариант имел и свои достоинства и свои недостатки. И тогда тоже сложность состояла в том, чтобы вариант «одного носителя» и «двух носителей» привести к одному знаменателю. Для удобства сравнения. Что предложил Клевцов? Еще раз. Доставленные к Венере на двух разных носителях аппараты должны быть «завязаны» друг с другом на последнем участке полета. Связаны накрепко, надежно — большой объем передаваемой со спускаемого аппарата информации однозначно требует ретрансляции. А ее можно осуществить с помощью спутника или пролетного аппарата, станции поскольку на них размещена большая параболическая антенна, имеющая огромный коэффициент усиления. Это, во-первых. А, во-вторых, именно метод ретрансляции, только он позволяет изучать районы планеты, находящиеся вне зоны прямой видимости с Земли. В общем, позволяет сделать, как бы выстрел «из-за угла».
Именно решение этих двух вопросов и составляет условие задачи.
Что же теперь получается? Давайте порассуждаем.
Техника есть техника, и вероятностью отказа, как бы ни мала она была, никогда пренебрегать нельзя. Тем более в таких важных делах, как космические. Тем более, если эта «техника» до предела насыщена автоматикой и электроникой. И когда работает она далеко не в тепличных условиях... Если все это справедливо, значит может все-таки случиться так, что один из аппаратов, скажем, станция, которая должна стать спутником по каким-то причинам не дойдет до Венеры. Или дойдет, но не выйдет на орбиту вокруг нее. И тогда посадочный аппарат окажется без ретранслятора. В этом случае посадочный аппарат станет как бы немым. Это будет очень обидно — аппарат преодолев тяжелейшую «дорогу», выдержавший экстремальные температуры и давления, многое увидит, многое узнает, но вот рассказать землянам обо всем этом не сможет. Так один отказ повлечет за собой второй.
Вот еще задача, которую в варианте «двух носителей» тоже решить не так-то просто. Речь идет о (назовем ее) временной синхронизацией. Здесь дело вот в чем. Даже если надежность запуска высока и станция будет непременно выведена на орбиту искусственного спутника планеты до прилета посадочного аппарата — это, к сожалению, еще не означает что радиолиния Венера-спутник-Земля будет действовать. Ведь может случиться так, что спутник и посадочный аппарат «разминутся» во времени — аппарат начнет снижаться, а спутник — ретранслятор в это время будет находиться, скажем, по другую сторону планеты. Чтобы избежать этой несогласованности, нужно провести несколько коррекций траектории полета спутника. Вот только тогда можно быть уверенным, что спутник окажется в нужном месте, в самом начале зоны радиосвязи, именно в то время, когда посадочный аппарат начнет входить в эту зону.
Конечно же, временная синхронизация двух станций вызывает свои дополнительные сложности. И от этого никуда не уйти. Ведь спуск и активная работа посадочного аппарата на поверхности планеты составляет всего навсего два-три часа. Необычность, по нашим земным меркам условий, в которых он работает на этом завершающем участке полета, когда на него давит как бы километровый столб воды, а окружающая температура достигает почти пятисот градусов Цельсия, резко ограничивают его «жизнь». Всего два-три часа... Именно из-за этого ограничения, вся обширная информация с него может быть передана только один раз, в течение только одного сеанса связи. Не принял ретранслятор сигнал с посадочного аппарата, пеняйте на себя — другой такой возможности больше не будет. Разве что через несколько лет. В другой экспедиции. Так вот, при длительности полета станций, запущенных разными носителями, составляющей свыше ста двадцати суток, при пути примерно в триста миллионов километров, которые они «проходят» за это время, обе станции, и посадочная и спутник, должны подойти к началу зоны связи с исключительно высокой точностью, чтобы не разойтись во времени и в пространстве. Вот в этом-то и состоит огромная сложность.
У такой «связки» есть и еще минусы. Значительно большая стоимость экспедиции, особенно с учетом обычного дублирования запусков, большая загрузка «космических» КБ, разрабатывающих и изготавливающих приборы и сами станции. Возникают, и это естественно, немалые сложности в управлении большим числом станций одновременно, находящихся в полете.
— Может хватит перечислять? Буханов устало потер ладонью лоб и пристально посмотрел на собеседника, — дошло ли? И уловив во взгляде оппонента молчаливое «да», закруглил беседу. — Вот из-за всего этого экспедиция и мыслится на одном носителе. Это — главное! Потому-то посадочный аппарат будет, как и три года назад доставляться к Венере станцией, которая после освобождения от этого груза выйдет на пролетную траекторию. Она и станет ретранслятором.
Да, согласовать пролетный аппарат со спускаемым, с тем чтобы исключить возможность потери информации, сложно, очень сложно, но это все-таки проще, чем делать то же через спутник. Ведь летят-то они до планеты вместе. И отделяются друг от друга всего за двое суток до прилета.
Вот и вывод, вот и разумный выход из «трудных» в баллистическом отношении лет — спутник Венеры превратился в пролетный, так сказать, мимовенерианский аппарат. Но это еще отнюдь не означает, что теперь все решается просто. Нет. Хотя запуск очередных «Венер», каждая из которых запускалась на одном носителе, как мы уже знаем, был признан более надежным, более простым и дешевым, все-таки и в эти годы было немало своих «узелков», развязать которые тоже не всегда было легко.
Александр Попов, ближайший помощник Буханова, оставив на время другие дела, которые требовали его участия, был занят решением проблемы связи посадочного аппарата с пролетным. Даже в такой ответственный момент, как подготовка отдела к очередному апрельскому субботнику, ответственность за который была возложена на него. Именно в этот день я по каким-то делам зашел к нему.
Возле его стола, прислонившись к окну, сидел ведущий расчетчик Владимир Наумов и рассказывал о результатах последних проработок. Беседа прерывалась частыми телефонными звонками.
Наумов несколько раз начинал говорить, но звонки отвлекали Попова, не давая ему сосредоточиться.
— Давай сначала, — Попову вдруг показалось, что все вопросы по субботнику уже исчерпаны и звонков больше не будет, — как обстоит дело со временем связи?
Наумов раскрыл большой альбом, сделанный из листов миллиметровки.
Еще когда проектировались «Марсы», я обратил внимание на такой альбом. И графики, помещенные в нем. На этих графиках точкой был изображен посадочный аппарат, находящийся на поверхности планеты. От него вверх устремился «лепесток» — диаграмма излучения его антенны, угол в котором распространяется информация. На каком-то расстоянии от аппарата лепесток пересекался кривой — частью траектории, пролетающего над посадочным аппаратом спутника-ретранслятора. Эти траектории располагались на разных высотах... На графиках были изображены и другие характеристики, каждая из которых влияла на возможное время приема спутником информации с посадочного аппарата, на время связи.
Интересное свойство имел альбом Наумова. Я смотрел на него и словно видел «живые» картинки. При быстром перелистывании страниц траектории полета спутника то приближались к посадочному аппарату, то удалялись от него. Выбиралась оптимальная высота орбиты спутника.
Наумов показал на график; — Теперь никаких «петель» не должно быть. Спутника-то нет...
Позже я услышал другой термин «клещи». Кто первым в КБ применил это слово, сейчас на это и не ответишь точно, но то что это слово правильно отражало суть дела, сомнения не вызывает. Судите сами. Как было в экспедиции к Венере в семьдесят пятом году? Посадочный аппарат начинал спуск в атмосфере планеты, когда из-за нее, с противоположной стороны, показывалась станция, выводимая на орбиту спутника. Именно так показывали расчеты, время связи будет максимальным. Эта схема «встречи», когда один «захват» была траектория посадочного аппарата, а другой — спутника (очень уж, действительно, напоминала «клещи»). В общем, планета как бы оказывалась в крепких тисках.
— Ладно, — Попов пододвинул к себе альбом, — где тут у тебя функциональные зависимости времени связи для пролетного варианта?
— Часть здесь, — перевернул несколько страниц Наумов, — а кое-что на машине. Еще считают...
Действительно, такие расчеты трудоемки. Наумов как-то рассказывал, что при статистическом моделировании всех процессов, связанных с выбором оптимальных условий связи на участке снижения аппарата и после его посадки, в расчеты вводились свыше десяти составляющих случайных величин, каждая из которых подчинялась своему закону распределения. Какие параметры? Вот, к примеру, ошибки ориентации аппаратов, ошибки в длительности спуска посадочного аппарата, вызываемые недостаточным знанием модели атмосферы Венеры и высотой ее поверхности в районе посадки, ошибкой в уводе пролетного аппарата при его отделении от посадочного, наклоном посадочного аппарата за счет неровностей поверхности в месте посадки. Общее их число — одиннадцать!
Много тысяч сочетаний этих параметров нужно было «обсчитать» и обдумать! «Пережить», чтобы определить всего два критерия оптимальности длительности радиосвязи — для участка снижения и, назовем его так, участка послепосадочной работы.
Как обычно, в подобных случаях на помощь баллистикам пришел испытанный метод Монте-Карло — «числовой метод решения математических задач при помощи моделирования случайных процессов и событий».
Правда, это определение не в полной мере разъясняет сущность метода применительно к нашим баллистическим задачам.
Дело в том, что полет в космическом пространстве связан с воздействием на станцию ряда непредсказуемых факторов, конкретные величины которых не известны. Как же тогда быть? Ну, во-первых, можно в расчеты заложить наихудшие величины факторов, считая, одним словом, в этом случае расчеты нужно вести на «минус». Можно, конечно, думать так и проектировать станцию на эти значения. И в принципе, можно сделать станцию, которая удовлетворяет этим условиям. Но тогда станция окажется очень сложной, ненадежной, дорогостоящей. А ведь можно подойти к решению этой проблемы и по-иному, учитывая накопленный опыт. А он показывает, что не все всегда идет в «минус», что вся жизнь состоит из каких-то усреднений. Одна величина идет в «плюс», а другая... Вот поэтому-то специалист и вводит в расчет усреднения.
Метод Монте-Карло и применяется потому, что все факторы или многие из них, которые влияют на полет станции, известны с какими-то точностями, разбросами.
Вот почему наши баллистики не просто «перебирают» возможные варианты, но и выявляют такие варианты решения задачи, такие параметры исследуемых величин, которые в итоге определяют искомые условия. Это нужно сделать «так», а это... И только тогда будет получена необходимая для успешного выполнения полета оптимальность!
Выбор нужных характеристик системы — конечная цель расчетов баллистиков.
— Когда антенщики дадут нам реальную форму диаграмм излучения антенн посадочного и пролетного аппаратов? — спросил Попов.
— Обещают в начале той недели. А пока мы просчитаем по приближенным характеристикам.
Любое тематическое направление работ в КБ, является не изолированной от других направлений системой. Наоборот. Если представить себе такое направление в виде дерева, то многокорневая система его является ничем иным, как многочисленными связями его остальными службами КБ. Обруби эти корни, оставь дерево без могучих питающих его каналов информации, зачахнет оно. Не может оно существовать само по себе и никому оно такое не нужно. У каждого тематического «дерева» своя сложная, развитая корневая система и все взаимосвязано.
Потому и баллистики не могли не только делать свое дело, не просчитав все возможные режимы связи без учета реальных антенн. Более того, важнейшей особенностью «леса» является то, что по «корням» составляющих его деревьев информация в виде «советов» и «приказов» движется не только к тематическому дереву, но и от него.
Проведенные на ЭВМ расчеты с учетом реальных антенн показали, что для увеличения времени связи диаграммы излучения их должны быть обязательно расширены.
Как вспоминает Буханов, основная трудность проблемы, с которой столкнулись баллистики при выборе схемы связи, состояла в том, что пролетный аппарат принципиально движется быстрее, чем станция, переходящая на орбиту искусственного спутника на тех же дальностях, что, в свою очередь, естественно вызывает уменьшение времени связи, которое должно быть максимально возможным.
Не только у баллистиков были трудности. Вот, к примеру, одна из «забот» проектантов.
Дело в том, что с самого начала создания станции исследования венерианского грунта были «возложены» непосредственно на саму станцию, на ее посадочный аппарат. Специальное грунтозаборное устройство (ГЗУ), размещенное на нем, должно было внедриться в грунт, взять пробу и доставить ее в бортовую химическую лабораторию на анализ. Результаты изучения подавались на передатчик и передавались на Землю по радиолинии.
Схема работы не простая, требующая создания новых систем на существующей венерианской станции. А могло ли быть иначе, зададимся вопросом? Скажем, могло быть так: станция стартует с планеты и доставляет на Землю пробу грунта «оттуда». «Ну, а здесь уже этот кусочек «земли» Венеры пойдет на анализ в лаборатории, оснащенные самой современной техникой, «укомплектованные» первоклассными специалистами. Чем не вариант для рассмотрения? Тем более, аналоги такому решению у нас уже были — с Луны не раз доставляли грунт. Да и о Марсе поговаривают все чаще... Хотя один момент и настораживает — пока что о доставке грунта с Венеры даже в фантастических рассказах нет ни слова. Факт, над которым стоит призадуматься. Почему? Писатели-фантасты, как ни странно, по-моему, в чем-то большие реалисты — мечты их всегда базируются на мыслимых возможностях науки и техники. Конечно, с некоторым «заглядыванием» вперед. В этом и разгадка ответа на заданный вопрос. Так вот и «сегодня», и «завтра», и «послезавтра», как очевидно, доставить грунт с Венеры невозможно. Причин тут несколько.
У Венеры большая собственная масса. Больше, чем у Луны и Марса. Это означает, что и сила тяжести на ней тоже больше. Следовательно, требуемая скорость отлета с Венеры тоже должна быть больше. Намного больше, чем с Луны и Марса... Но чтобы развить такую скорость, нужна мощнейшая ракета-носитель с собственной массой, может, в сотни тысяч тонн... А чтобы она взлетела с планеты, ее еще нужно туда доставить на еще более мощной ракете. Какие сотни тысяч тонн, а может, миллионов тонн нужны для этого! Вот оно, во-первых. Дальше. Венерианская атмосфера — это по сути дела огромная печь, в которой температура достигает пятисот градусов. Значит, эту неслыханно мощнейшую ракету нужно не только доставить на поверхность Венеры, но и обеспечить работу всего космического комплекса и взлет ракеты. И не сгореть при этом. А ведь эта операция — снижение, посадка, забор грунта, выжидание удобной даты старта займет не один день или месяц... Вот она вторая причина!
Ну, а если добавить к этому, что для преодоления плотной атмосферы Венеры при старте с ее поверхности, атмосферы, напоминающей вязкую жидкость, традиционные методы не годятся, то спора о методике исследования венерианского грунта, я думаю, не будет.
Есть еще одно соображение. Чем заманчива доставка грунта с Луны и Марса? Конечно, в первую очередь, возможностью отыскать на этих небесных телах следы жизни. А в случае с Венерой? Как представляется, почти однозначно на ней нет органической жизни. Почему? Да потому что нам известно — на Земле замораживание не убивает микробов, а вот подогрев, в частности, расправляется с ними жестоко, насмерть. «А тут — подогрев «длиной» во много миллионов лет!»
Видимо, даже если на Венере и была когда-то жизнь, в какой-то ее форме, то к нашему времени уничтожены даже следы ее. А раз так, если жизни на Венере нет, значит доставка грунта с нее на Землю — задача, по сложности которой второй такой вряд ли сыщешь, представляет не научный интерес, а скорее только технический, «плата» за который не окупится даже в ничтожной доле.
Нет, с доставкой грунта с Венеры можно и подождать!
А раз так, значит венерианский грунт нужно исследовать «там».
О том, как шли на начальном этапе работы у проектантов вспоминает конструктор Юрин, тот Юрин, о котором я говорил раньше, — специалист по проектированию посадочных аппаратов.
К началу работ по созданию «Венеры-13» и «Венеры-14» посадочный аппарат был отработан раньше. И не однажды совершал успешные, поражающие воображение, посадки на поверхность Венеры. Основная задача, которую мы должны были решить, состояла в том, чтобы разместить в аппарате грунтозаборное устройство и лабораторию анализа грунта с самыми что ни есть минимальными переделками. И тут, как это обычно бывает в наших проектных делах, мнения проектантов разделились... Последнее слово должно было остаться за теми, у кого была более правильная логика и точней расчеты.
Юрин замолчал. Действительно, спорить было о чем. Чтобы понять суть спора, представим себе, что буровое устройство и приборы, составляющие лабораторию анализа собраны в единое конструктивное устройство моноблок. Суть спора — можно ли разместить такой моноблок снаружи посадочного аппарата и выгодней ли это, чем размещать эту же аппаратуру внутри него.
— Давай порассуждаем, — продолжал Юрин. Сначала станем на сторону тех, кто стоит за размещение приборов «снаружи».
Я согласно кивнул.
— Сначала нужно снаружи посадочного аппарата найти место для моноблока. Установить его можно только на посадочном кольце. — На листе миллиметровки он нарисовал две концентрических окружности — вид в плане посадочного кольца как бы опоясывающего посадочный аппарат. — К чему это приведет, — задумчиво сказал он. — А вот к чему. Масса такого моноблока будет велика, потому что этот моноблок должен быть не только прочным, чтобы выдержать наружное давление в сто атмосфер, но и потому, что он должен быть надежно защищен в течение длительного времени от подогрева за счет венерианской печки... Потому что, — как бы подвел он итог, — температура блока датчиков лаборатории должна быть ниже наружной температуры в 15-20 раз. Дальше. Мы нарисовали такой контейнер, внутри которого был моноблок, прикинули массы всех составляющих его приборов и узлов и тут оказалось, что масса его примерно в два раза превышает массу, отведенную на этот важнейший эксперимент. А с учетом соединяющих с приборным отсеком посадочного аппарата кабелей, по которым в моноблок подавались команды, питание, а с него — результаты исследований грунта, да еще приплюсовали термоизоляцию для этих кабелей, то массовый «перебор» оказался еще больше. Были еще трудности в этом варианте. В приборном отсеке не хватало выводов в герметичных разъемах — значит, неминуемо нужно было дорабатывать эти герметичные отсеки, чтобы ставить на них новые герморазъемы. Это не только оказалось сложным, но снова «набежали» какие-то граммы.
Я представил себе, как упорно искали истину проектанты — на посадочном кольце размещался центровочный груз, точно выверенный, необходимый для того, чтобы центр тяжести посадочного аппарата находился бы на определенной высоте.
— Вот здесь размещен центр тяжести, — как будто угадав мои мысли, Юрин нарисовал с противоположной стороны от моноблока круг, — он уменьшает опрокидывающий момент при посадке аппарата на Венеру. — Я кивнул в знак согласия, молчаливо; мне не хотелось прерывать его рассуждения. — Так вот с одной стороны — моноблок, а с противоположной стороны, для противовеса, груз. Чтобы уравнять их и сохранить устойчивость нужно — он посмотрел на меня.
— Увеличить массу центровочного груза.
Точно. Примерно в два раза. Вот так и получилось, что в этом варианте масса, отведенная вначале на новый эксперимент, должна быть увеличена вдвое по сравнению с заданной.
— Многовато, — посочувствовал я.
— Не то слово. Просто невозможно.
— Теперь рассмотрим другой вариант.
— Нет возражений. Ну, а если все новое упрятать в герметичный приборный отсек посадочного аппарата, кроме, конечно, самого бурильного устройства... — объективность Юрина не могла быть подвергнута сомнению. Предполагалось выпустить сверло «под себя», а грунт уже подать внутрь отсека. В лабораторию. Здесь с массовой проблемой было полегче, но вот, чтобы разместить все оставшееся внутри отсека, с машины нужно было снять несколько научных экспериментов, которые мешали... В общем задача решалась трудно. И как это часто бывает решение лежало буквально на стыке двух принципиально, как казалось, различных точек зрения. Пришлось поспорить немало, чтобы прийти к общему знаменателю. — Да ты и сам знаешь, — он улыбнулся, — как это бывает. А разработчики ГЗУ? Понимая наши трудности, они сделали прибор, не имеющий земных аналогов. Не только по возможностям исследований, но и, что было для нас очень важно, по широким эксплуатационным возможностям.
— Согласен.
Он был прав. Для нашего КБ было очень важно, что элементы этого сложного устройства были разработаны на венерианские условия, которые, казалось, входили в противоречие со здравым смыслом. Более того, им удалось использовать «зло» во «благо» — взятый образец грунта подавался на исследование по принципу — «пылесоса», втягивался в район изучения! В общем, ГЗУ мог безотказно работать на «венерианской улице», снаружи аппарата!
А раз так, то и перекомпоновка приборного контейнера для размещения в нем только лаборатории анализа становилась проще. Чтобы ее разместить, понадобилось снять всего лишь один из многих научных приборов, размещенных там.
А ГЗУ? ГЗУ поставили на посадочном кольце вместо центровочного груза — вес у них был одинаковый. Так что установка его была обеспечена.
Может возникнуть еще один вопрос — а где «взяли» отверстие для транспортировки образца грунта внутрь герметичного приборного отсека. Просверлили в нем дыру, что ли? Помнится, это тоже было проблемой. Для транспортировки использовали отверстие от снятого с отсека герморазъема, который оказался ненужным.
...Исследования Венеры продолжаются. От пуска к пуску раскрываются все новые и новые возможности венерианских автоматов. Черно-белые, затем цветные изображения поверхности планеты в районе посадки, бурение ее тверди и изучение «на месте» взятых образцов... Вот лишь часть того, что сделали эти замечательные аппараты!
В 1983 году автоматические станции «Венера-15» и «Венера-16» стали спутниками планеты Венера. С помощью радиолокаторов, установленных на них, впервые получены радиолокационные изображения поверхности полярной области планеты. Не за горами составление ее точной карты.
— Наша работа не имеет финиша, — говорит технический руководитель проекта член-корреспондент АН УССР В. М. Ковтуненко. — Каждый завершенный этап является для нас промежуточным финишем. За ним — следующий старт.