ЗНАНИЕ. Cерия "Знак вопроса" 1989 №12

Что ищут «археологи космоса»?

автор - Александр Николаев

5. Броня против… пыли

Полет межпланетных роботов к комете Галлея – они неслись навстречу «косматой звезде» с суммарной скоростью 78 км/с, чтобы разминуться с ней на расстоянии «всего» 10 тыс. км, – относился к категории «особо опасных». По сравнению с ним обычный полет к Венере, как образно заметил один из конструкторов станции, выглядит заурядной загородной поездкой на автомобиле. Повышенную опасность заключали в себе пылинки кометной атмосферы… массой в сотые и даже тысячные доли грамма. Без специальной защиты серийная «Венера» – а используется именно эта, многократно испытанная, с отработанными системами АМС – при встрече с кометой Галлея превратилась бы в решето. Расчеты, выполненные на ЭВМ, предсказывали, что давление в зоне удара пылинки об обшивку аппарата может достигать немыслимых значений – до 50 млн. атм.

Чтобы обезопасить приборы от разрушения, оградить жизненно важные узлы станции, кабельные сети и прочее, АМС оборудована двух-, а местами даже трехслойными экранами, масса которых только на платформах достигала 14 кг.

Их рифленые слои из сверхпрочной металлической фольги гасили энергию микрочастиц следующим образом. При ударе наружный слой играл роль только испарителя пылевой частицы. В результате микровзрыва образовывался микрократер и осколки под большими углами к направлению первоначального ее движения разлетались в стороны. Второй слой еще больше гасил энергию проникших к нему осколков, затем третий… Последней же, четвертой преградой на пути наиболее энергичных прорвавшихся частиц вставала сама стенка прибора.

Как известно, любой отправляемый в космос агрегат или прибор проходит всесторонние наземные испытания – на термовыносливость, вакуумную прочность, радиационную устойчивость, причем так, что все особенности реальных, космических условий удается, как правило, воспроизвести с достаточной полнотой в земных условиях.

А вот как промоделировать космическую бомбардировку микрочастицами кометы пылезащитных экранов АМС? Ведь разогнать кремниевую или, скажем, железную пылинку до скорости 80 км/с невозможно ни в одном из существующих ускорителей.

Ученым пришлось обратиться к теории, численному эксперименту. Была построена инженерная модель столкновения.

И что же? Подробнейшее ее рассмотрение дало неутешительный ответ: необходимой гарантии защиты косморобота от пыли быть не может. В принципе. Это обстоятельство заставило ученых отказаться от промежуточной записи поступающей на борт «Веги» научной информации на запоминающее устройство. Поэтому все сведения сразу же передавались на Землю.

Что и говорить, это условие резко усложнило задачи, стоящие перед конструкторами. Ведь оно означало, что в течение всего пролета станции сквозь кометную атмосферу остронаправленную антенну АМС нужно постоянно ориентировать на Землю. Но как при этом быть с той частью научной аппаратуры, которая, изучая кометное ядро оптическими средствами, должна постоянно нацеливаться на зону наибольшей яркости «косматой звезды»? Как «развязать» этот непростой узел проблем, осложняющийся еще и тем, что полет АМС в атмосфере кометы будет, по всей вероятности, «слепым»? Следовательно, ориентировать станцию с помощью оптических датчиков скорее всего не удастся. Стабилизировать аппарат пришлось при помощи гироскопов.

Вдумайтесь в эти взаимоисключающие условия задачи. С одной стороны, требовалось точно держать пролетный аппарат на траектории, с другой – приборам и датчикам, находящимся на его борту, нужно прицельно, с точностью до угловой секунды, постоянно брать «на мушку» небесное тело, угловые размеры которого непрестанно меняются!

Задача подобного класса сложности никогда не решалась мировой наукой. Пришлось разрабатывать принципиально новую исследовательскую платформу.

– И такая в прямом и переносном смысле платформа, – говорит один из создателей необычной конструкции Г. Сасин, – была создана в кратчайшие сроки специалистами Института космических исследований совместно с чехословацкими учеными и инженерами. С ее помощью удалось «развязать» приборный комплекс и станцию, сделать его независимым от ориентации АМС.

В свое время для вертикальных ракет-зондов конструировали простейшие платформы, используемые для наведения научных приборов на Солнце. Потом стали оснащать ими спутники связи. С их помощью направленные антенны могли не отрываясь следить за определенным наземным пунктом.

Но все эти элементарные «подставки под оборудование» не могли бы, разумеется, обеспечить высокой точности наведения исследовательских инструментов, эффективность работы которых сильно зависит от положения в пространстве относительно объекта наблюдения.

Без преувеличения можно сказать, что автоматическая стабилизированная платформа (АСП) открыла новое направление в развитии космического приборостроения. Это сервомеханизм, как его называют конструкторы, массой около 100 кг с двумя степенями свободы, который с минимальной погрешностью может перемещаться в двух взаимоперпендикулярных направлениях. Научная аппаратура массой 80 кг была установлена на раме платформы, которая в течение почти 15-месячного полета к комете Галлея была пристегнута специальными креплениями к расширяющейся части пролетного аппарата. И лишь недели за две до встречи с «косматой звездой» три пиропатрона открепили эту платформу. Распрямляясь, мощная пружина торсиона перевела платформу в рабочее положение. Далее отщелкнулись крышки телевизионных объектов и датчиков наведения. Так платформа обрела «зрение» и, подчиняясь командам бортового микропроцессора, в автоматическом режиме начала разыскивать комету.

Выносная консоль АСП сконструирована таким образом, чтобы в поле зрения датчиков и приборов «телевиков» не попадали панели солнечных батарей, штанги, антенны и другие навесные элементы АМС. В случае необходимости платформа совершала своеобразный «нырок» под днище пролетного аппарата, например, чтобы произвести телевизионную съемку ядра кометы, когда та будет удаляться от станции.

Для облегчения механизмы платформы были выполнены негерметичными. Это кажется невероятным: прецизионные узлы, пробыв почти полтора года в открытом космосе безо всяких дополнительных мер предосторожности, вдруг включаются в работу!

Да, в условиях космического холода и вакуума редукторные шестерни работали без смазки. Обычные масла, как известно, к работе в космосе непригодны. Инженеры пробовали заменить жидкую смазку на графит – и вместо того, чтобы уменьшить трение, он, став в условиях космоса хрупким и твердым, действовал на трудящиеся части как абразивный порошок! Вышли из положения, напылив на трущиеся поверхности дисульфид молибдена. На земле у этой смазки репутация была несколько «подмоченной»: порошок жадно набирал воду. А вакуум, напротив, его обезвоживал – земной минус смазки превратился в космический плюс. Внедрение такой смазки, с помощью которой удалось разгерметизировать и, следовательно, облегчить механизм, позволило в конечном итоге увеличить полезную массу научной аппаратуры на борту АМС.

Книги читать онлайн

Содержание раздела: