100 рассказов о стыковке. Часть 1 - Сыромятников Владимир Сергеевич - Страница 46

Трансляция видеосигнала и звукового сопровождения, то есть прием сигнала на борт, усиление и обратное излучение на Землю, производилась через параболические остронаправленные антенны. Корпус спутника постоянно ориентировался на Солнце так, чтобы панели СБ освещались и генерировали электроэнергию, а специальная система дополнительно вращала антенны таким образом, чтобы их ось направлялась на Землю. Только в этом случае обеспечивалась ретрансляция достаточно мощного радиосигнала.

Уже в принципиальной схеме нашего привода многое получилось необычным. Требовалось обеспечить не только слежение с малой скоростью, но и быстрый поиск Земли; в результате появились два контура управления и дополнительные элементы. Совсем уж экзотическим стало требование сбалансированности вращающихся частей: говоря техническим языком, чтобы исключить рывки при трогании и остановке привода, требовалось «обнулить» суммарный момент количества движения вращающихся деталей. Это было важно для того, чтобы антенна, расположенная на длинной штанге, в свою очередь, не дергалась и не вносила искажений в передачу ТВ–сигнала и другой информации. В конструкцию привода ввели небольшой маховик, который компенсировал избыток кинетического момента.

Два других специфических требования предъявлялись к следящему приводу антенны: высокая точность наведения и длительный ресурс работы. То, что привод находился в открытом космосе, в глубоком вакууме, усложняло задачу; до этого времени мы еще не создавали подобных конструкций. Возникло сразу несколько серьезных проблем, которые удалось довольно быстро решить.

Как и большая часть остальной аппаратуры спутника, привода работали от источника постоянного тока. В те годы еще не существовало бесщеточных электродвигателей. Не имея альтернативы, мы решили базироваться на старой доброй «серии Д» завода «Машиноаппарат». Чтобы оставаться на этой технической базе, необходимо было увеличить ресурс двигателей с нескольких десятков часов до нескольких тысяч. Даже в случае успеха не приходилось рассчитывать на то, что щетки так долго проработают в глубоком вакууме. Вспомнив, как несколько лет назад мне удалось решить проблему электропотребления насосов для перекачки теплоносителя космического корабля «Восток», я предложил снизить скорость вращения будущего электродвигателя в несколько раз. Это позволяло убить двух зайцев: во–первых, уменьшался суммарный пробег щеток, то есть сокращался своеобразный километраж; во–вторых, резко уменьшались динамические нагрузки на щетки, которые определялись в основном биением коллектора за счет неточности ряда деталей и возрастали пропорционально скорости вращения, да еще — в квадрате. Первые экспериментальные результаты, как и пять лет назад, превзошли все оптимистические прогнозы, их тоже можно было возводить в квадрат.

Второй шаг заключался в том, что мы решили загерметизировать весь привод, создать нормальный воздушный климат для всех трущихся элементов, включая щетки электродвигателя; для всех подвижных деталей, кроме одной — уплотнителя выходного вала, первого космического сальника. Трудно было рассчитывать на то, что в коварном космосе сальник почти непрерывно проработает несколько лет и сохранит герметичность; а если он потечет, то щетки все?таки износятся. Решили воспользоваться древнейшим способом повышения надежности — дублированием: поставили дополнительный уплотняющий барьер. Чтобы застраховаться, прибегли к еще одной электромеханической, точнее — магнитной хитрости. Совместно с машиноаппаратчиками сконструировали специальную магнитную муфту. Две ее части — ведущая и ведомая, разделенные тонким немагнитным экраном, — могли вращаться синхронно, передавая крутящий момент. Преимуществом такой муфты перед сальником стало отсутствие в ней трущихся «со злобой» (по выражению Вильницкого), то есть под нагрузкой, деталей. Все щетки, все другие быстровращающиеся элементы остались за вторым магнитным барьером.

Позднее на заводе «Машиноаппарат» создали целую серию магнитных муфт, и даже электродвигателей со встроенными муфтами такого типа. Эта электромеханика с магнитными компонентами до сих пор функционирует на космических орбитах, спутниках связи и других космических аппаратах.

Привод разрабатывали наши лучшие конструкторы, среди них В. Кульчак и Р. Максимова; много сил отдал этому делу наш ветеран В. Корчинский, тоже пришедший к нам из ЦАКБ, от Грабина. Электрическую схему привода «вязала» лаборатория О. Розенберга, в которой также испытывался привод на Земле.

Следящий привод антенны действительно получился хорошим: исправно, без сбоев он отслеживал Землю с орбиты, не отказал, не подвел за 30 лет эксплуатации спутника связи. За это время в космосе побывало в общей сложности несколько сотен этих приводов.

Остановлюсь еще на двух направлениях, к которым имел отношение наш отдел.

Первое из них было связано с системой терморегулирования, сокращенно — СТР, для которой мы традиционно разрабатывали электромеханические узлы: привода, регуляторы и насосы, часто называемые у нас гидроблоками. Тоже традиционно, начиная с «Востоков», СТР базировалась на жидкостном контуре теплоносителя, с помощью которого тепло отбиралось от энергопотребляющих приборов и узлов и сбрасывалось в космос через наружный радиатор. Эта эффективная система очень подходила для космических кораблей, составленных из нескольких отсеков, включая покрытый теплозащитой СА. СТР перекочевала на беспилотные космические аппараты, в том числе на «Молнию». Причина такого постоянства, в частности, связана с тем, что все приборные отсеки аппаратов выполнялись герметичными. Так, конечно, было спокойнее: степень риска в привычной для приборов рабочей среде уменьшалась. Однако проводимая техническая политика надолго затормозила создание приборов, способных функционировать в вакууме. Порой разработчик просто не знал возможности своего изделия: испытания в вакууме не проводились, и он не мог дать никаких заключений о работоспособности прибора или отдельного компонента. Это обстоятельство дополнительно затормозило развитие советской космической электроники и средств связи, которые так и не смогли выйти на передовые позиции, если не сказать хуже.

До самого последнего времени советские (и российские) спутники связи летали в герметичном исполнении, а аппаратура охлаждалась при помощи теплоносителя. Лишь с созданием спутников нового поколения «Ямал» появилась новая электроника и новая СТР, но это уже новое время и другой рассказ.

Второе направление, связанное с необходимостью увеличить продолжительность жизни аппаратуры, заставило приступить к созданию компонентов с длительным ресурсом, в том числе электродвигателей. За разработку бесщеточных двигателей постоянного тока взялся ВНИИ электромеханики, где под руководством И. Вевюрко и Е. Михайлова была создана уникальная серия электродвигателей с электронным коммутатором на базе датчика Холла, заменившим традиционные щетки. Сочетая разные направления современной механики, электротехники и электроники, талантливые инженеры продвинули эту область техники и подняли ее в те годы на очень высокую ступень.

Несмотря на некоторые издержки и недостатки с созданием «Молнии», с вводом ее в эксплуатацию в очень короткие сроки советская космическая связь сразу вышла на самые передовые позиции. Сложилась благоприятная ситуация, для того чтобы развивать эту отрасль в глобальном масштабе. Однако процесс шел медленно, со многими обычными для нас советскими перекосами, в первую очередь в части коммерческого использования космического экспорта. Здесь дела шли откровенно плохо по многим причинам, прежде всего из?за непонимания руководителями страны экономической перспективы нового вида связи. Пересиливало стремление закрыть, засекретить наши достижения, не допускать в этот мир «лазутчиков империализма». Были и другие причины субъективного характера.

В последующие годы техника космической связи в Америке, а затем и в Европе, в первую очередь за счет геостационарных комсатов (Comsat [communication satellite] - спутник связи), ушла далеко вперед. В то же время никто не воспроизвел «Молнию», с ее оригинальной, самобытной концепцией спутника связи, способного обслуживать районы высоких и приполярных широт, практически невидимых с геостационарной орбиты.