Владимир Сыромятников - 100 рассказов о стыковке
Моя причастность к истокам космонавтики морально помогала и помогает в учебной деятельности, и не только. Тогда, 40 лет назад, мне пришлось разработать свой первый космический механизм — вентилятор и участвовать в подготовке электрической схемы управления. С этого совсем небольшого проекта, как и сам ПС, начиналась космическая электромеханика. В своей работе мы базировались на опыте техники ракет.
Я начал этот свой рассказ с лекций о космической технике. Мне показалось уместным включить в этот рассказ краткое изложение лекции № 2 из упомянутого курса.
СОДЕРЖАНИЕ:
— Почему «спутник» (?)
— Основные характеристики спутника
— ТЗ — техническое задание
— Электрическая схема
— Основные системы (СЭП, СУБА, БРП, СУД, СБИ, СОТР)
— Краткое описание и параметры
— Отработка космических аппаратов и бортовых систем
— Предполетные испытания
— ЛКИ — летно–конструкторские испытания
— Значения спутника для последующих проектов.
Почему следует начать со спутника? На это есть несколько хороших причин. Во–первых, он — первый. Во–вторых, он — простой, и о нем можно рассказать целиком. Затем, он содержит все основные системы, без которых нельзя летать в космос. И, наконец, далее по курсу будет видна эволюция, которую претерпели эти системы по мере развития космической техники.
Спутник весил 83,6 кг, его корпус имел сферическую форму диаметром 0,58 м и был изготовлен из алюминиевого сплава, тщательно отполированного снаружи. Внутри герметичного корпуса располагалась вся аппаратура. Снаружи к корпусу были прикреплены две пары радиоантенн длиной 2,4 и 2,9 м.
Следует еще раз обратить внимание на внешний облик спутника. Мне кажется, было трудно подобрать другой более запоминающийся образ, более стремительную форму, символически отображавшую прорыв человека в космос,
Каждая работа начинается с ТЗ — технического задания. Для спутника можно представить такое ТЗ: этот КА требовалось разогнать до скорости не менее 7,8 км/с, чтобы вывести его на орбиту высотой около 1000 км. Необходимо обеспечить радиосвязь и радиотелеметрический контроль. Конструкция должна быть надежной и выдерживать полет на ракете–носителе в условиях открытого космоса. Время активного существования — не менее двух недель.
Это общие требования, на их основе составляются частные ТЗ на аппаратуру и подсистемы.
Несмотря на кажущуюся тривиальность задачи и относительную простоту конструкции, как, впрочем, и всего ПС, в компонентах его конструкции отразилась их космическая сущность.
Спутник содержал основные системы, по крайней мере в зародыше, все те, которые стали принадлежностью других КА, В наше время они входят в состав пилотируемых кораблей, несмотря на то что задачи и соответственно сложность аппаратуры возросли многократно.
Основные системы спутника — это:
— СЭП (электропитание),
— СУБА (управление бортовой аппаратурой),
— БРП (бортовой радиопередатчик),
— СТР (терморегулирование),
— СБИ (бортовые измерения),
— СУД (управление движением),
— НА (научная аппаратура).
Спутник, который в ОКБ-1 назвали ПС (простейший спутник), действительно был достаточно простым. Структурная электрическая схема аппаратуры приведена на рисунке.
Аппаратура спутника состоит из следующих основных частей:
— 3 аккумуляторные батареи (АБ),
— датчик (контакт) отделения (КО) от ракеты–носителя,
— термореле (ТР),
— вентилятор (В),
— датчики температуры (ТДТ) и давления (ТДД),
— радиопередатчики РП1 и РП2, работавшие на частоте 300 и 400 МГц, с телеметрическими модуляторами,
— дистанционный переключатель (ДП).
Система электропитания (СЭП) обеспечивается тремя серебряно–цинковыми АБ (весом 17 кг каждая), две — для питания передатчиков, одна — для остальной аппаратуры. Контакты КО и ДП управляют включением борта (СУБА).
ДП представляет собой электромагнитное реле с двумя обмотками и механической фиксацией. При протекании импульсного тока во включающей обмотке нормально открытые контакты замыкаются. По замыканию КО срабатывает ДП, который подключает АБ к аппаратуре, в том числе включаются РП1 и РП2, передающие звуковой радиосигнал (бип–бип), содержащий закодированную телеметрическую информацию.
Электрическое напряжение с датчиков ТДТ и ТДД подается на радиопередатчики, сигналы которых модулируют ширину выходных импульсов, обеспечивая таким образом телеизмерения температуры и давления.
Отмечу, что, начиная со спутника, контакт отделения КО, по сигналу которого фактически начинается космический полет, стал применяться на всех космических аппаратах.
Внешняя поверхность, аппаратура и внутренняя конфигурация всего спутника проектировались под настоящие космические условия. Внешний теплообмен обеспечивался подбором так называемых оптических коэффициентов наружных поверхностей, внутреннее терморегулирование — вентилятором. Внутри герметичного корпуса воздух в условиях невесомости не передает тепло путем конвекции теплых и холодных слоев; аппаратура спутника требовала охлаждения и сброса тепла в открытое космическое пространство. При повышении температуры свыше 36°С реле ТР включало вентилятор, который создавал воздушный поток для охлаждения аппаратуры. При уменьшении температуры ниже 20°С реле ТР выключало вентилятор. Все эти компоненты, обеспечивающие нормальный температурный режим для остальной аппаратуры, стали первой космической системой терморегулирования (СТР), рассчитанной на то, чтобы работать на спутнике, летающем в вакууме, в прямых солнечных лучах и в тени Земли.
Все это сработало нормально, как предсказывала земная наука и подтвердила телеметрическая информация, закодированная в тех самых знаменитых радиосигналах бип–бип.
В электрической схеме спутника можно усмотреть прообразы всех основных бортовых систем.
Активная система управления движением (СУД) на спутнике отсутствовала, если не считать механизма отделения от РН. Тем не менее спутник ориентировался так, что его антенны были направлены по местной вертикали (в надир). Специалисты назвали бы ее гравитационной системой ориентации. В современных КА СУД — это самая сложная система, обеспечивающая маневрирование в космосе.
