Соединить несоединимое, совместить несовместимое

Попробуем взглянуть на космический аппарат глазами тех специалистов, которые участвуют в его создании. Прочнистам хотелось бы видеть в нем воплощение прочности и надежности. Двигателисты готовы весь его внутренний объем заполнить топливными баками, двигателями и обслуживающими их системами в ущерб остальному оборудованию. Если дать волю радистам, космический аппарат, как еж, ощетинится шипами турникетных антенн, над ним развернутся гигантские параболические чаши, настороженно прислушивающиеся к шепоту электромагнитных волн. Аэродинамики же стремятся свести на нет все старания своих предшественников. Росчерк пера — и вот на аппарате не найдешь уже ни одной замысловатой надстройки, ни одной выступающей детали. Лишь плавные, удобообтекаемые контуры и обводы. Испытатели не прочь совместить в единой конструкции целый набор форм и вариантов. Тогда первый же пробный полет избавит их от всех сомнений и позволит сделать однозначный выбор. Для технолога главное — экономичность и простота изготовления, чтобы задуманное можно было воплотить в реальное изделие с наименьшими затратами труда и материала.

Космический аппарат обычно устанавливают на ракете-носителе под лепестками головного обтекателя.

Как тут не вспомнить басню Крылова о лебеде, раке и щуке! Остается только удивляться, что множество несовместимых, казалось бы, требований удается все же свести воедино, увязать в одном проекте. Задача эта ложится на плечи проектировщиков. Не раз приходится им перетрясать всю конструкцию заново, чтобы в тугом клубке противоречий отыскать наилучшее решение, не поступаясь ничьими интересами. Сделать это совсем не просто, ведь в основе многих конфликтов лежит дефицит веса космической конструкции.

Скажем, узнали радисты, что межпланетному кораблю предстоит вести передачи из миллионокилометровой дали, и предложили повысить мощность передатчика и поставить новую антенну, создающую острый, как игла, радиолуч. Такая антенна представляет собой параболическую чашу диаметром свыше 10 метров. Вместе с передатчиком это уже внушительный вес и объем. Электрики в свою очередь заявили, что для питания столь мощного передатчика потребуются обширнейшие панели солнечных батарей и более тяжелый аккумулятор, чем предполагалось вначале. Тепловики немедленно отреагировали на это, предусмотрев сложную, а потому и весомую систему терморегулирования. Ведь работа мощного энергетического оборудования будет сопровождаться высоким тепловыделением. Возможен перегрев приборного отсека корабля. Специалисты по управлению тоже поспешили зарезервировать дополнительные места и вес. Чтобы направить «радиоиглу» точно на Землю, нужна более совершенная, а следовательно, и утяжеленная система ориентации.

Таким, по мнению художника, представляется космический аппарат различным специалистам, участвующим в его создании.

Но мощность ракетных двигателей не беспредельна. Ракета-носитель может вывести на орбиту только строго определенный по весу груз. И вот союзники, работающие над одним проектом, превращаются в конкурентов, оспаривающих друг у друга драгоценные дециметры объема и килограммы веса. Одновременно удовлетворить их запросы невозможно: вес какой-либо системы можно увеличить лишь за счет облегчения других систем. Успех проекта в целом зависит теперь от опыта и умения проектировщиков. Удастся ли им примирить различные службы, не дать возникшему несогласию перерасти в полный разлад? Конечно, в процессе работы бывает и так, что кто-то из специалистов умерит свои аппетиты, кто-то уступит в первоначально категоричных требованиях, а кто-то сумеет обойтись собственными резервами, не превышая отведенного ему веса и габаритов. Однако не всегда такие споры кончаются добрым, взаимным согласием. Порой приходится вмешиваться главному конструктору и находить выход из неразрешимой на первый взгляд ситуации.

И вот, наконец, появляется на свет плод общих усилий — чертеж, именуемый компоновочной схемой. На нем изображены и внешний облик аппарата, и его внутреннее устройство. Можно увидеть, например, как хитроумно увязаны в одной конструкции требования радистов, электриков и аэродинамиков, которые не хотели даже слышать о гигантских антеннах и обширных солнечных батареях. Хитрость эта не так уж велика.

Когда мне приходится переезжать с места на место, я прячу свою пишущую машинку в футляр. Это помогает уберечь хрупкий механизм от дорожных превратностей. Точно так же поступают с космическим аппаратом. Его устанавливают на ракете-носителе в специальном футляре — головном обтекателе. Головной обтекатель — это прочный колпак, которому аэродинамики придали удобообтекаемую форму. Он предохраняет космический аппарат от разрушительного напора воздушного потока, когда ракета-носитель с огромной скоростью пронизывает атмосферу. Под обтекатель в сложенном виде упрятаны и антенны, и солнечные батареи. Только в безвоздушном пространстве, когда минует опасность, головной обтекатель раскрывается и отделяется от ракеты. Теперь он не нужен. Разворачиваются антенны, распрямляются крылья солнечных батарей, и космический аппарат принимает рабочий вид. Довольны аэродинамики, довольны и радисты с электриками.

Казалось бы, проектировщики нарушили основной принцип космического конструирования: любое усовершенствование должно вести к снижению, а не к увеличению веса космического аппарата. Поставленный ими головной обтекатель — это лишняя обуза для ракеты-носителя, добавочный вес. На самом же деле, все обстоит как раз наоборот. Принимая на себя тепловую и механическую нагрузку в плотных слоях атмосферы, защитный колпак позволяет разгрузить аппарат. Трудно даже представить себе, какие массивные потребовались бы антенны и панели солнечных батарей, какая прочность понадобилась бы для конструкции космического аппарата, если бы им самим пришлось противостоять ураганному воздушному потоку при разгоне ракеты. Наверняка такой усиленный аппарат оказался бы попросту неподъемным. Добавив вес головного обтекателя, конструкторы сэкономили куда больше.

«Деятельность конструктора можно смело сравнивать с трудом художника, — говорил советский академик Н. А. Доллежаль. — Если, например, в искусстве большую роль играют контрасты, то конструктор в своей работе всегда отыскивает противоречия и в анализе их находит наилучшее решение».

Эти слова в полной мере справедливы для космического конструктора.