Общая теория материи (ОТМ)

Путь повышения эффективности космической техники — обслуживание аппаратов непосредственно в полете: дозаправка топливом и другими расходуемыми компонентами, переоснащение новым оборудованием, текущий ремонт, профилактика.

Целесообразность обслуживания на орбите была блестяще доказана в период эксплуатации пилотируемых станций «Салют-6» и «Салют-7». Особенно памятной была работа в космосе В. А. Джанибекова и В. П. Савиных (июнь — сентябрь 1985 г). По существу они вернули жизнь станции «Салют-7», отремонтировав систему энергопитания, проверили все остальные бортовые системы, и часть из них заменили новыми, доставленными на орбиту грузовыми кораблями.

Чтобы рельефнее представить преимущества обслуживания аппаратов на орбите, проведем мысленно такой эксперимент. Допустим, что снабжение пилотируемой станции типа «Салют» «продуктами» с Земли не предусматривается. По истечении определенного времени имевшиеся на ней запасы компонентов, необходимых для работы технических устройств и поддержания работоспособности космонавтов, исчерпаются. Чтобы не прерывать выполнения научной программы, рассчитанной на время Т, можно пойти двумя путями. Первый — запустить новую станцию. Второй — с помощью специальной транспортной системы возвратить станцию на Землю, дозаправить ее и, при необходимости доработав, снова отправить на орбиту. И в том, и в другом случаях общие расходы будут немалыми. Через время t операцию необходимо повторить, и расходы еще на одну ступеньку поднимутся вверх. Аналогично осуществляются полеты и в дальнейшем, вплоть до истечения времени Т.

Сравним вариант необслуживаемой на орбите станции или станций с тем подходом, который был реализован в системе «Салют» — «Союз» — «Прогресс». Грузовой корабль «Прогресс» снабжает станцию всем необходимым. Он и выводящая его в космос ракета-носитель малоразмерны, менее энергоемки, а значит, и более дешевы по сравнению с орбитальной станцией «Салют» и используемой при ее доставке в околоземное пространство ракетой «Протон». Поэтому и затраты в процессе эксплуатации обслуживаемой станции растут значительно медленнее (на рисунке — нижняя «лестница»). Выигрыш налицо.

Может возникнуть такой вопрос: «А возможна ли в принципе ситуация, когда орбитальную лабораторию, аналогичную по классу станции «Салют», выгодно было бы целиком возвращать на Землю для переоснащения и подготовки к повторному старту?» На это можно ответить положительно при одном условии: окончательное решение можно будет принять только в будущем, когда резко увеличится объем производства в космосе и возрастет масса продукции, доставляемой на Землю вместе со станцией. В числе этой продукции — полупроводниковые многокомпонентные монокристаллы с совершенной структурой и однородностью, сверхчистые медикаменты, стекла с необычными оптическими и механическими характеристиками.

Разработчики космической техники, начиная с первого спутника, стремились повышать ее отдачу на каждый истраченный рубль, киловатт-час, человеко-час. Хорошую работу венчает успех. И поэтому в центре внимания всегда стояли задачи достижения высокой надежности околоземных, лунных и межпланетных аппаратов. Этим-то и объясняется тот факт, что львиная доля затрат сил и энергии приходится на разносторонние наземные и летные испытания (вспомните нижнюю часть «айсберга» расходов).

В процессе испытаний технический элемент, устройство, агрегат, входящие в состав изделия, и само изделие целиком доводят до высокого уровня работоспособности. Какое-нибудь реле или клапан должны срабатывать в 999 случаях из 1000 (надежность — 0,999) или в 9999 случаях из 10 000 (надежность — 0,9999). Подобное требование не считается слишком жестким, поскольку таких элементов, как реле или клапан в изделии насчитываются десятки тысяч. Не сработай одно из них — и авария. Наряду с обязательными многочисленными испытаниями применяют и другой прием повышения надежности — резервирование. Многие важнейшие элементы, от которых прямо зависит работа всего изделия, дублируют и даже троируют. Резервирование может заключаться в простом повторении элемента или быть функциональным, то есть при выходе из строя одного элемента работа устройства видоизменяется, в работу включаются другие системы с иным составом элементов, и в результате задачи, предусмотренные программой, решаются успешно.

Любую ячейку, входящую в состав изделия, простая она или сложная, при необходимости резервируют. И даже весь космический аппарат может иметь одного или нескольких дублеров. Зачем? Чтобы исключить случайности, которые могут встретиться в полете. Вспомните одновременные рейсы одинаковых по устройству аппаратов типа «Марс», «Венера». Или недавний пример — «Вега-1» и «Вега-2», стартовавшие в декабре 1984 г. одна за другой курсом к планете Венера и комете Галлея. Запуск двух аналогичных по конструкции и назначению станций дает возможность увеличить длительность научных измерений и расширить пространство исследований. Комментируя полет, руководитель проекта «Вега» член-корреспондент АН СССР В. М. Ковтуненко в то время отмечал: «Надежность была и остается главным девизом разработчиков при создании межпланетных станций. Но сюрпризы дальнего космоса непредсказуемы, а вероятность выполнения программы, конечно же, повышается, когда ее поручают станциям – близнецам. …А проект «Вега» отличается особой сложностью — путь к комете Галлея долог, встреча же будет чрезвычайно скоротечна».