Страница:
Изменения программно-математического обеспечения по своим последствиям могли быть куда значительнее изменений электрической схемы или конструкции. На конструкцию и схемы существовали комплекты чертежно-технической документации, учтенной по всей строгости государственных стандартов. Оригиналы хранились в архивах, и каждое изменение строго регистрировалось в соответствии с правилами ведения технической документации. В этот чуть ли не со времен петровской артиллерии строгий порядок врывается нечто нематериальное, нигде не учтенное, непонятное — программно-математическое обеспечение.
По этому поводу возникали острые разговоры между службами Елисеева и Легостаева.
— Мы должны готовить операторов ЦУПа и космонавтов, пользуясь учтенными документами: чертежами, схемами описаниями. По всем системам корабля это у нас есть. Но когда доходит до управления движением, нам объясняют, что теперь надо изучать не приборы, а алгоритмы и программы. Мы готовы, но покажите их. Оказывается, они в лучшем случае в записных книжках разработчиков, вносимые в них изменения каждый идеолог хранит в своей памяти. И это еще хорошо. А иногда мне говорят, что человек в командировке или отпуске, а без него никто вспомнить «программную вставку» не способен, — примерно с такими, вполне законными, претензиями обращался ко мне Елисеев.
Прошло два года, пока на этом поприще был наведен некоторый порядок.
В первые годы появления бортовых цифровых вычислительных машин авторы алгоритмов и программ сами себе были и архивариусами, и исполнителями изменений, которые вводили в память машины. Споров, суматохи и всякого рода ЧП по этому поводу было много.
Математическое обеспечение требовалось совершенствовать, дополнять и улучшать по замечаниям после каждого полета.
Отлетали «Союз Т-3» и «Союз Т-4» к «Салюту-6», «Союз Т-5» — к «Салюту-7». На «Союзе Т-6» машина снова решила предупредить, что давно пора навести строгий порядок в данных, по которым программные вундеркинды пытаются ее «дрессировать».
На «Союзе Т-6», запущенном 24 июня 1982 года, полетели космонавты Владимир Джанибеков, Александр Иванченков и француз Жан Лу Кретьен. На гостевых трибунах ЦУПа — десятки корреспондентов, иностранных гостей, в том числе посол Франции и сопровождающие его дипломаты. О нашем начальстве уже и говорить нечего. Как-никак первого в истории космонавтики француза запускают в космос на советском космическом корабле.
С непосредственно причастными к этому ответственному историческому событию я находился в ЦУПе у экранов, отражающих ход процесса сближения. Группы специалистов по сближению и стыковке, чтобы не мешать другим и чтобы другие не мешали им, вынесли свои рабочие места из общего зала управления в отдельную комнату на втором этаже.
Режим автоматического сближения был включен экипажем на 17-м витке после выполнения, предписанного баллистиками двухимпулъсного маневра, имевшего задачей заведомо надежное вхождение корабля в зону действия «Иглы».
В 20 часов 09 минут на экранах появляется первая информация: «Есть сигнал наличия цели, дальность 11,4 километра, скорость сближения 18 метров в секунду». Через десять минут БЦВМ запрашивает у экипажа разрешение на включение двигателя для торможения. Экипаж со своего пульта дает такое разрешение. Далее машина действует по заложенному в ее память алгоритму, сообразуясь с информацией, полученной от «Иглы». По ее командам система управления «Чайка» разворачивает космический корабль на 90 градусов по тангажу и включает двигатель, чтобы довести до нуля угловую скорость линии визирования. Теперь пошел обратный разворот, чтобы установить корабль в исходное состояние, а затем развернуть для выдачи второго корректирующего импульса.
В 20 часов 26 минут на дальности 1,4 километра начали второй разворот по углу рыскания. При этом отбивается режим «захвата». Антенны «Иглы» не могут сохранить захват на больших углах. Но БЦВМ помнит об этом. По ее команде снова включается двигатель на дальности 960 метров. Скорость сближения уменьшается до 3,3 метров в секунду. Машина не забыла выдать команду на обратный разворот. Восстанавливается связь по «Игле».
— Вот как мы теперь сближаемся! — не вовремя восхитился кто-то из стоящих за спиной. — Помните, в Евпатории мы только по пленкам узнавали, что СКД включался для сближения по 20 раз. А теперь больше этих двух импульсов и не требуется.
— Помолчите! — донеслось от соседнего монитора, за которым сидели специалисты по «Игле».
При обратном развороте космический корабль разворачивался «носом», то есть стыковочным агрегатом, на станцию. На развороте в 20 часов 28 минут телеметрия ударяет по нервам всех затихших у экранов: «Отключен первый блок ДУСов! Включен резерв… Отключен резервный блок ДУСов! Отключен дискретный контур „Чайки“. Отключена „Игла“!»
— Вот до чего доводит ностальгия по Евпатории, — выдохнул я, потрясенный случившимся.
До окончания разворота оставалось 25 градусов. Угловое движение космического корабля продолжалось по инерции. Руководство полетом в ЦУПе несколько секунд пребывало в шоке.
Но экипаж как будто только этого и ждал. Джанибеков без всякого промедления включил резервный аналоговый ручной контур управления. Прошло всего 25 секунд после «аварии», высвеченной одновременно на борту корабля и на экранах в залах ЦУПа. Джанибеков увидел ДОС на экране своего оптического визира и спокойно остановил вращение корабля.
По условиям радиовидимости именно в это время на десять минут пропадает связь КИКа с кораблем.
В самый напряженный момент прибегает нарочный:
— Елисеева требуют для доклада на Госкомиссию!
Елисеев вопросительно смотрит на меня, Легостаева, Бранца.
— «Игла» до самого выключения была в норме по всем параметрам, — успевает сказать Сусленников.
Я посоветовал:
— Через три минуты корабль будет в зоне. Мы спустимся в зал для связи и там вместе примем решение. Отзывать командира с поля боя в критической ситуации не положено. Так и передайте председателю Госкомиссии.
В 20 часов 36 минут космический корабль вошел в зону. До станции оставалось всего 100 метров. Экипаж очень спокойно доложил, что все в порядке, и попросил разрешения на ручную стыковку. Разрешение было тут же дано. Стыковка прошла благополучно. На следующем витке экипаж вошел в ДОС.
Гостевые трибуны бурно аплодировали. Фотовспышки фиксировали для истории очередную победу советской космонавтики и традиционную дружбу с народом Франции.
Наше высокое начальство не успело понять, что было на самом деле. Счастливо улыбались французские гости.
Пока многочисленное начальство и знатные гости поздравляли друг друга и абсолютно непричастных, истинные знатоки и виновники, скучившись за пультовыми стойками, не разделяли всеобщего ликования, пытаясь осознать, что же произошло.
Кравец, возглавлявший группу анализа в Евпатории, поздравив меня с блестящей стыковкой, указал на ушедшего в себя Михаила Чертока.
— Мне кажется, что я хорошо изучил признаки, позволяющие быстро разгадать нештатные ситуации в поведении «Чайки». Если Михаил Черток молчаливо чешет бороду, значит, он все понял. Отказов не было. Это очередная математическая нестыковка в программе.
Бранец, по-видимому, тоже знал, что задумчивое почесывание бороды является признаком просветления. Михаил начал ему неспешно объяснять и что-то рисовать в блокноте.
— Несмотря на счастливый конец Госкомиссия требует моих объяснений, — сказал подошедший к нам Елисеев, — что прикажите доложить?
— Доложите, что отказов в системе не было, — посоветовал Бранец. Есть замечание по допускам на динамический контроль. Экипаж хорошо подготовлен, он отлично выполнил ручное сближение. В деталях мы разберемся на своем стенде и утром доложим.
Длительных расследований «французской нештатной ситуации» не потребовалось.
Бранец, проводивший согласно служебной иерархии расследование, доложил:
— В алгоритм программы динамического контроля заложены величины угловых скоростей по каждой из трех осей. Для сближения требовалось выдать два корректирующих импульса. При этом корабль разворачивается на углы, оптимальные по расходу топлива. Выдав команду на включение двигателей ориентации для разворота, машина контролирует угловую скорость вращения корабля относительно центра масс. Угловая скорость зависит от времени работы двигателя ориентации и моментов инерции относительно соответствующей оси. Время работы двигателя машине известно, а зависимость угловой скорости от момента инерции заложена в алгоритм.
В данном случае угловые скорости при разворотах вышли за допуск. Машина расценила это как отказ датчиков угловых скоростей и перешла с первого комплекта на второй. Но второй также показал скорости, не соответствующие расчетным. Тогда согласно алгоритму динамического контроля происходит выключение дискретного, то есть машинного, контура управления. Это произошло на дальности 800 метров.
На кораблях «Союз Т» имеется резервный аналоговый контур ручного управления. Экипаж по инициативе Джанибекова и наших специалистов-»ручников» предварительно тренировался на сближение с помощью этого контура на дальности до 1500 метров. Поэтому как только прошла «авария» машинного контура, Джанибеков включил резерв, принял управление на себя и стыковка была выполнена в расчетное время.
Что касается первопричины, то машина не виновата. Виновата телефонная связь между проектантами и нашими динамиками. Истинные моменты инерции данного конкретного космического корабля отличаются от тех, которые использовали наши динамики для расчета величин угловых скоростей. Вместо официальных учтенных документов пользовались справками по телефону.
После того как мы в своем управленческом кругу детально разобрались с цифрами отклонения действительных массово-центровочных характеристик от расчетных, заложенных в программу динамического контроля, и получили заверения, что теперь все будет поправлено, мне предстояло доложить о причинах происшествия генеральному конструктору.
К моему удивлению, вместо ожидавшегося и вполне понятного возмущения Глушко к самому происшествию отнесся очень спокойно, но дотошно интересовался математическими операциями, которые поручались БЦВМ при прогнозировании угловых скоростей в зависимости от продолжительности включения двигателей ориентации.
Результатом мирной беседы явилось указание выпустить распоряжение, в котором жестко оговорить требование о выпуске перед каждым пуском учтенного в архиве расчета, в котором массы, координаты центра масс и моменты инерции будут соответствовать реальным космическим кораблям и экипажам, а не проектам трехлетней давности.
— Мы с большим трудом установили весовую дисциплину и строго следим даже за весом самих космонавтов. Но я не предполагал, что вы поручили машине контроль за моментами инерции. Надо чтобы все проектанты понимали, какие параметры входят в сферу контроля машины, и несли ответственность за их достоверность.
Экипаж «Союза Т» доказал возможность выполнения стыковки при ручном управлении с дальности порядка 1000 метров. Однако в дальнейшем начальные условия не всегда благоприятствовали столь счастливому исходу.
Корабль «Союз Т-8» стартовал 20 апреля 1983 года с экипажем в составе: Владимир Титов, Геннадий Стрекалов и Александр Серебров. После выведения проводился традиционный тест всех систем, в том числе и радиосистемы сближения «Игла»!
При тесте выяснилось, что основная остронаправленная гиростабилизированная антенна «Иглы» не может занять требуемого при испытаниях положения. Все эксперты сошлись на диагнозе, что произошло механическое заклинивание механизма управления антенной. Чтобы не сорвать стыковку, в ЦУПе была создана бригада, которая, проработав всю ночь, придумала методику автоматического управления сближением по прогнозу, без использования «Иглы», до дальности не более одного километра, с последующим переходом на ручной режим. После завершения этапа автоматического сближения по разработанной схеме дальность составляла три километра. Экипаж был дисциплинированным и ждал в течение 30 минут указаний ЦУПа. Наконец, ЦУП решился и дал разрешение на ручное сближение.
Через 15 минут космический корабль подошел к станции на дальность около 200 метров. Именно в этот момент космический корабль и станция влетели в орбитальную тень от Земли. В темноте экипаж умудрился избежать столкновения, «поднырнув» под станцию. После выхода из тени «Союз Т-8» вновь оказался на дальности три километра от станции. Расчеты показали, что оставшихся запасов топлива для новых попыток сближения недостаточно. После доклада Госкомиссии было принято два решения: «Союз Т-8» вернуть на Землю, для выяснения причин отказа «Иглы» создать очередную аварийную комиссию. Снова я оказался в неблагодарной роли председателя.
Нашей комиссии удалось воспроизвести механическое заклинивание гиростабилизированной антенны «Иглы», только прибегнув к «постороннему предмету». Предположили попадание свободно летающей в невесомости под кожухом приводных механизмов бесхозной гайки или чего-либо подобного. По этому поводу вспомнили нашумевшее заявление Мнацаканяна на коллегии министерства: «Летать с „Иглой“ смерти подобно!» Но «Курса» еще не было, а летать надо. Пока нет «Курса», наша комиссия рекомендовала баллистикам и динамикам — «сближенцам» разработать в запас методику сближения на случай полного отказа радиосистемы, чтобы не заниматься импровизацией, когда гром грянет. Рекомендация была принята к исполнению.
Уникальная по концентрации интеллектуалов компания в составе Легостаева, Бранца, Дегтяренко, Борисенко, Брагазина, Семячкина получила авторское свидетельство за изобретение метода сближения в случаях отказа радиосистемы измерения параметров относительного движения. Специальные алгоритмы были введены в математическое обеспечение бортовой цифровой вычислительной машины. В совокупности с действиями экипажа существенно повышалась вероятность сближения со станцией в случае отказа бортового радиолокатора.
— Не к добру вы это придумали, — высказался кто-то на очередном сборе нашей аварийной комиссии в адрес авторов, — теперь мы кроме отказов «Иглы» или «Курса» вынуждены будем разбираться, почему отказала ваша методика.
Через полтора года вновь изобретенная технология была использована для спасения орбитальной станции «Салют-7».
История «клинической смерти» и реанимация «Салюта-7» служит классическим примером, казалось бы, небольшой ошибки человека в контуре управления и последующих, поистине героических действий людей, включенных в другой большой контур управления для ликвидации тяжелейших последствии ранее допущенной ошибки.
29 июля 1984 года станцию покинула экспедиция в составе Владимира Джанибекова, Светланы Савицкой и Игоря Волка. Временно станция «Салют-7» оставалась в беспилотном режиме и мирно дрейфовала в околоземном пространстве. Спокойный режим, не вызывающий интересов прессы, отсутствие экипажа, который может что-либо «натворить» и требует постоянного напряжения на Земле, — все это снижало бдительность включенного в большой контур управления персонала ЦУПа.
Благодатное спокойствие в космосе обманчиво.
11 февраля 1985 года в конце дежурства очередной смены ЦУПа телеметрия сообщила, что в системе управления бортовым комплексом сработала токовая защита, отключившая первый, основной, радиопередатчик системы дальней радиосвязи. Происшествие неприятное, но отнюдь не аварийное. В блоке С-190, начиненном аппаратурой ДРС, находятся два однотипных передатчика. Там же размещены приемники и дешифраторы, принимающие команды с Земли.
Автоматика радиосистемы, распознав отказ основного передатчика, включила второй — дублирующий. Дежурившая в ЦУПе смена, обнаружив автоматический переход на резервный, не удивилась. Было известно, что комплект радиоприборов выработал свой ресурс, имеет моральное право на один отказ, не приводящий к отказу системы. На «борту» имелся заранее доставленный грузовым кораблем запасной комплект. По прибытии на станцию ближайшей экспедиции предусматривалась профилактическая замена исчерпавшего свой ресурс комплекта С-190 на свежий.
Не выдающееся по космическим масштабам происшествие было зарегистрировано в наземном журнале полета с рекомендацией вызвать специалиста по системе управления бортовым комплексом — СУБК (из Калининграда, ЦЭКБМ) и специалистов по ДРС (из Москвы, НИИКП), чтобы они друг с другом разобрались и дали заключение. А пока принято решение работать на втором передатчике.
Управление полетом из ЦУПа велось в четыре смены. Каждая дежурила сутки. Какую информацию передали своим сменщикам спешившие на отдых после бессоной ночи, мне установить не удалось. Да это и не имело принципиального значения. Известно только, что руководитель новой смены не вызвал или не дождался появления специалистов — разработчиков системы управления бортовым комплексом, ответственных за токовую защиту, и разработчиков радиокомплекса, способных поставить диагноз и дать заключение по поводу отключения первого передатчика.
Последующий разбор установил, что по традиции и действующему порядку сменный руководитель полета был обязан дождаться появления специалистов — разработчиков ДРС и СУБК. Те после анализа телеметрической информации, поспорив друг с другом, должны были дать рекомендации, как работать дальше, отписав соотвествующее заключение в журнале.
Видимо, руководитель смены решил, что «мы сами с усами». Не дождавшись ответственных за системы, он дал команду включить первый передатчик ДРС. В самом деле, почему бы не попробовать еще раз первый? Может быть, это случайное срабатывание автоматической защиты. Ну, а если там действительно неисправность, на то и существует токовая защита — сработает еще раз. Так, действительно, можно рассуждать в домашних условиях, если у вас выбило пробки. Даже домохозяйка, увидев, что из телевизора или пылесоса пошел дым, не рискнет включать его повторно, рассчитывая на надежность пробок. В ЦУПе не было видно, появился ли на борту ДОСа дым. Но само по себе срабатывание токовой защиты говорит о том, что сила тока превосходила норму в три-пять раз.
В заключении по этому поводу, утвержденном Олегом Шишкиным (в то время заместитель министра) и подписанном мною, Рязанским, Воршевым и двумя военными представителями, было написано:
«… 3. Анализ схемной, конструкторской и эксплуатационной документации, а также большого опыта, накопленного при совместном функционировании систем ДРС и СУБК на изделиях 11Ф615-А8, 11Ф615-А12, 11Ф615-А15 и ПК, показал, что принцип „один любой отказ в любой из систем не должен приводить к отказу системы“ выполняется.
4. Отказ первого передатчика системы ДРС, зафиксированный 11.02.85г. на 16252 витке, был локализован токовой защитой системы СУБК и не привел к отказу в работе какой-либо из систем. Вплоть до 13 часов 20 мин 51 с все бортовые системы по данными анализа телеметрической информации функционировали нормально.
5. Последовавшие после срабатывания токовой защиты первого передатчика на 16 252 витке команды с Земли на его повторное включение привели к развитию процесса отказа и на 16 254 витке при попытке командой с Земли включить явно неисправный передатчик привели к лавинообразному развитию процесса короткого замыкания, в результате которого возникли необратимые нарушения целостности схемы питания обоих передатчиков и прекратилось функционирование дешифраторов».
Отказ дешифраторов, конструктивно находившихся в одной раме с передатчиком, лишил станцию возможности принимать какие-либо команды с Земли. Станция стала неуправляемой. Воспроизвести в лабораторных условиях «лавинообразный процесс» при протекании через передатчик тока короткого замыкания 120 ампер ввиду неоднозначности и случайности явлений не удалось. В заключении было скромно сказано: «Отказы локализуются в раме С-190 системы ДРС и в цепях питания передатчиков прибора БКП системы СУБК». Ток короткого замыкания свыше 100 ампер быстро разрядил буферные аккумуляторы. Напряжение бортовой сети упало до минимального, при котором срабатывают автоматы, отключающие одного за другим потребителей электроэнергии.
После подачи с Земли команд на повторное включение неисправного передатчика сила тока в цепи питания превышала 100 ампер. С большой вероятностью следовало предполагать, что «спеклись» контакты переключателя питания радиопередатчика, произошло оглавление изоляции и возможно замыкание где-то еще «по дороге» в кабельной сети.
Теплилась слабая надежда, что несмотря на потерю ориентации Солнце все же дает при вращении станции энергию, достаточную для поддержания минимально необходимого теплового режима. Однако этот самый «лавинообразный процесс» вывел из строя и программно-временное устройство, которое не менее одного раза в сутки выдавало команду на подключение солнечных батарей к схеме заряда буферных аккумуляторов. Команда на заряд аккумуляторов не проходила ни с Земли, ни от бортового программника.
Прекратилась работа системы ориентации солнечных батарей на Солнце. Система единого питания — бортовая электростанция полностью выходит из строя. Все электрические системы, в том числе агрегаты терморегулирования, прекращают функционировать.
Станция начала замерзать. По расчетам «тепловиков» уже через неделю температура внутри станции упадет до минус 20 градусов. Станция превращалась в большой бесполезный искусственный спутник Земли, следить за которым могли только средства контроля космического пространства систем противоракетной обороны.
«Салют-7» впал в состояние анабиоза. Вывести его из этого состояния не были способны никакие хитроумные наборы команд, посылаемых на «борт» из ЦУПа.
Спасти станцию мог только человек, который, проникнув внутрь, отключит аварийную раму С-190, заменит ее на запасную, к счастью, имевшуюся на борту станции, заменит поврежденные большим током кабели ремонтными, доставленными с Земли, подключит к солнечным батареям также захваченную с собой теплую аккумуляторную батарею, начнет отогревать системы, восстанавливать ориентацию, терморегулирование и все прочее, включая системы жизнедеятельности.
Работы такой ремонтной бригаде будет много. И работы необычной. Но как доставить человека, если станция молчит и радиосистема сближения «Игла», в числе других, тоже осталась без питания?
Вот тут в полной мере и проявился закон Пилюгина: «Аварийные ситуации являются сильнейшим стимулом для новых идей и совершенствования систем». Это еще одна из моих редакций этого закона.
На фоне американских преуспеваний потеря орбитальной станции «Салют-7» могла стать еще одним сильным ударом по космическому престижу Советского Союза. Кроме престижных соображений на станции находилось много ценных приборов и материалов для научных программ.
«Спасти станцию во что бы то ни стало», — такую задачу поставили перед собой прежде всего коллективы управленцев.
В течение февраля была оценена степень возможных повреждений в электросети станции и разработаны мероприятия по реанимации систем, которые неизбежно выйдут из строя при длительном «замораживании». Все, что требовалось для ремонта и восстановления, немедленно запускалось в работу. Самым главным оставался вопрос: кто и как полетит к станции, чтобы ее оживить? После недолгих дискуссий остановились на кандидатах основного экипажа в составе Владимира Джанибекова и Виктора Савиных.
Джанибеков уже имел опыт ручного сближения с больших дальностей и хорошо знал станцию. Инженер Савиных из НПО «Энергия» формально значился специалистом по оптическим датчикам и ручным системам ориентации, но фактически отлично разбирался во всех проблемах техники управления движением.
Три месяца ушло на подготовку спасательной экспедиции. За это время была разработана технология взаимодействия космического ЦУПа со службой контроля космического пространства Министерства обороны. Обладая уникальными антенными системами и мощными вычислительными машинами, службы противоракетной обороны и контроля космического пространства имели возможность определять истинную орбиту «Салюта-7». В отличие от нашего космического КИКа им не требовался бортовой ответчик для радиоконтроля орбиты. Когда мы их попросили не только определить орбиту станции, но и попытаться своими мощными средствами измерить угловую скорость ее вращения, они дали успокаивающий ответ: «Ваша станция почти не вертится!»
По этому поводу возникали острые разговоры между службами Елисеева и Легостаева.
— Мы должны готовить операторов ЦУПа и космонавтов, пользуясь учтенными документами: чертежами, схемами описаниями. По всем системам корабля это у нас есть. Но когда доходит до управления движением, нам объясняют, что теперь надо изучать не приборы, а алгоритмы и программы. Мы готовы, но покажите их. Оказывается, они в лучшем случае в записных книжках разработчиков, вносимые в них изменения каждый идеолог хранит в своей памяти. И это еще хорошо. А иногда мне говорят, что человек в командировке или отпуске, а без него никто вспомнить «программную вставку» не способен, — примерно с такими, вполне законными, претензиями обращался ко мне Елисеев.
Прошло два года, пока на этом поприще был наведен некоторый порядок.
В первые годы появления бортовых цифровых вычислительных машин авторы алгоритмов и программ сами себе были и архивариусами, и исполнителями изменений, которые вводили в память машины. Споров, суматохи и всякого рода ЧП по этому поводу было много.
Математическое обеспечение требовалось совершенствовать, дополнять и улучшать по замечаниям после каждого полета.
Отлетали «Союз Т-3» и «Союз Т-4» к «Салюту-6», «Союз Т-5» — к «Салюту-7». На «Союзе Т-6» машина снова решила предупредить, что давно пора навести строгий порядок в данных, по которым программные вундеркинды пытаются ее «дрессировать».
На «Союзе Т-6», запущенном 24 июня 1982 года, полетели космонавты Владимир Джанибеков, Александр Иванченков и француз Жан Лу Кретьен. На гостевых трибунах ЦУПа — десятки корреспондентов, иностранных гостей, в том числе посол Франции и сопровождающие его дипломаты. О нашем начальстве уже и говорить нечего. Как-никак первого в истории космонавтики француза запускают в космос на советском космическом корабле.
С непосредственно причастными к этому ответственному историческому событию я находился в ЦУПе у экранов, отражающих ход процесса сближения. Группы специалистов по сближению и стыковке, чтобы не мешать другим и чтобы другие не мешали им, вынесли свои рабочие места из общего зала управления в отдельную комнату на втором этаже.
Режим автоматического сближения был включен экипажем на 17-м витке после выполнения, предписанного баллистиками двухимпулъсного маневра, имевшего задачей заведомо надежное вхождение корабля в зону действия «Иглы».
В 20 часов 09 минут на экранах появляется первая информация: «Есть сигнал наличия цели, дальность 11,4 километра, скорость сближения 18 метров в секунду». Через десять минут БЦВМ запрашивает у экипажа разрешение на включение двигателя для торможения. Экипаж со своего пульта дает такое разрешение. Далее машина действует по заложенному в ее память алгоритму, сообразуясь с информацией, полученной от «Иглы». По ее командам система управления «Чайка» разворачивает космический корабль на 90 градусов по тангажу и включает двигатель, чтобы довести до нуля угловую скорость линии визирования. Теперь пошел обратный разворот, чтобы установить корабль в исходное состояние, а затем развернуть для выдачи второго корректирующего импульса.
В 20 часов 26 минут на дальности 1,4 километра начали второй разворот по углу рыскания. При этом отбивается режим «захвата». Антенны «Иглы» не могут сохранить захват на больших углах. Но БЦВМ помнит об этом. По ее команде снова включается двигатель на дальности 960 метров. Скорость сближения уменьшается до 3,3 метров в секунду. Машина не забыла выдать команду на обратный разворот. Восстанавливается связь по «Игле».
— Вот как мы теперь сближаемся! — не вовремя восхитился кто-то из стоящих за спиной. — Помните, в Евпатории мы только по пленкам узнавали, что СКД включался для сближения по 20 раз. А теперь больше этих двух импульсов и не требуется.
— Помолчите! — донеслось от соседнего монитора, за которым сидели специалисты по «Игле».
При обратном развороте космический корабль разворачивался «носом», то есть стыковочным агрегатом, на станцию. На развороте в 20 часов 28 минут телеметрия ударяет по нервам всех затихших у экранов: «Отключен первый блок ДУСов! Включен резерв… Отключен резервный блок ДУСов! Отключен дискретный контур „Чайки“. Отключена „Игла“!»
— Вот до чего доводит ностальгия по Евпатории, — выдохнул я, потрясенный случившимся.
До окончания разворота оставалось 25 градусов. Угловое движение космического корабля продолжалось по инерции. Руководство полетом в ЦУПе несколько секунд пребывало в шоке.
Но экипаж как будто только этого и ждал. Джанибеков без всякого промедления включил резервный аналоговый ручной контур управления. Прошло всего 25 секунд после «аварии», высвеченной одновременно на борту корабля и на экранах в залах ЦУПа. Джанибеков увидел ДОС на экране своего оптического визира и спокойно остановил вращение корабля.
По условиям радиовидимости именно в это время на десять минут пропадает связь КИКа с кораблем.
В самый напряженный момент прибегает нарочный:
— Елисеева требуют для доклада на Госкомиссию!
Елисеев вопросительно смотрит на меня, Легостаева, Бранца.
— «Игла» до самого выключения была в норме по всем параметрам, — успевает сказать Сусленников.
Я посоветовал:
— Через три минуты корабль будет в зоне. Мы спустимся в зал для связи и там вместе примем решение. Отзывать командира с поля боя в критической ситуации не положено. Так и передайте председателю Госкомиссии.
В 20 часов 36 минут космический корабль вошел в зону. До станции оставалось всего 100 метров. Экипаж очень спокойно доложил, что все в порядке, и попросил разрешения на ручную стыковку. Разрешение было тут же дано. Стыковка прошла благополучно. На следующем витке экипаж вошел в ДОС.
Гостевые трибуны бурно аплодировали. Фотовспышки фиксировали для истории очередную победу советской космонавтики и традиционную дружбу с народом Франции.
Наше высокое начальство не успело понять, что было на самом деле. Счастливо улыбались французские гости.
Пока многочисленное начальство и знатные гости поздравляли друг друга и абсолютно непричастных, истинные знатоки и виновники, скучившись за пультовыми стойками, не разделяли всеобщего ликования, пытаясь осознать, что же произошло.
Кравец, возглавлявший группу анализа в Евпатории, поздравив меня с блестящей стыковкой, указал на ушедшего в себя Михаила Чертока.
— Мне кажется, что я хорошо изучил признаки, позволяющие быстро разгадать нештатные ситуации в поведении «Чайки». Если Михаил Черток молчаливо чешет бороду, значит, он все понял. Отказов не было. Это очередная математическая нестыковка в программе.
Бранец, по-видимому, тоже знал, что задумчивое почесывание бороды является признаком просветления. Михаил начал ему неспешно объяснять и что-то рисовать в блокноте.
— Несмотря на счастливый конец Госкомиссия требует моих объяснений, — сказал подошедший к нам Елисеев, — что прикажите доложить?
— Доложите, что отказов в системе не было, — посоветовал Бранец. Есть замечание по допускам на динамический контроль. Экипаж хорошо подготовлен, он отлично выполнил ручное сближение. В деталях мы разберемся на своем стенде и утром доложим.
Длительных расследований «французской нештатной ситуации» не потребовалось.
Бранец, проводивший согласно служебной иерархии расследование, доложил:
— В алгоритм программы динамического контроля заложены величины угловых скоростей по каждой из трех осей. Для сближения требовалось выдать два корректирующих импульса. При этом корабль разворачивается на углы, оптимальные по расходу топлива. Выдав команду на включение двигателей ориентации для разворота, машина контролирует угловую скорость вращения корабля относительно центра масс. Угловая скорость зависит от времени работы двигателя ориентации и моментов инерции относительно соответствующей оси. Время работы двигателя машине известно, а зависимость угловой скорости от момента инерции заложена в алгоритм.
В данном случае угловые скорости при разворотах вышли за допуск. Машина расценила это как отказ датчиков угловых скоростей и перешла с первого комплекта на второй. Но второй также показал скорости, не соответствующие расчетным. Тогда согласно алгоритму динамического контроля происходит выключение дискретного, то есть машинного, контура управления. Это произошло на дальности 800 метров.
На кораблях «Союз Т» имеется резервный аналоговый контур ручного управления. Экипаж по инициативе Джанибекова и наших специалистов-»ручников» предварительно тренировался на сближение с помощью этого контура на дальности до 1500 метров. Поэтому как только прошла «авария» машинного контура, Джанибеков включил резерв, принял управление на себя и стыковка была выполнена в расчетное время.
Что касается первопричины, то машина не виновата. Виновата телефонная связь между проектантами и нашими динамиками. Истинные моменты инерции данного конкретного космического корабля отличаются от тех, которые использовали наши динамики для расчета величин угловых скоростей. Вместо официальных учтенных документов пользовались справками по телефону.
После того как мы в своем управленческом кругу детально разобрались с цифрами отклонения действительных массово-центровочных характеристик от расчетных, заложенных в программу динамического контроля, и получили заверения, что теперь все будет поправлено, мне предстояло доложить о причинах происшествия генеральному конструктору.
К моему удивлению, вместо ожидавшегося и вполне понятного возмущения Глушко к самому происшествию отнесся очень спокойно, но дотошно интересовался математическими операциями, которые поручались БЦВМ при прогнозировании угловых скоростей в зависимости от продолжительности включения двигателей ориентации.
Результатом мирной беседы явилось указание выпустить распоряжение, в котором жестко оговорить требование о выпуске перед каждым пуском учтенного в архиве расчета, в котором массы, координаты центра масс и моменты инерции будут соответствовать реальным космическим кораблям и экипажам, а не проектам трехлетней давности.
— Мы с большим трудом установили весовую дисциплину и строго следим даже за весом самих космонавтов. Но я не предполагал, что вы поручили машине контроль за моментами инерции. Надо чтобы все проектанты понимали, какие параметры входят в сферу контроля машины, и несли ответственность за их достоверность.
Экипаж «Союза Т» доказал возможность выполнения стыковки при ручном управлении с дальности порядка 1000 метров. Однако в дальнейшем начальные условия не всегда благоприятствовали столь счастливому исходу.
Корабль «Союз Т-8» стартовал 20 апреля 1983 года с экипажем в составе: Владимир Титов, Геннадий Стрекалов и Александр Серебров. После выведения проводился традиционный тест всех систем, в том числе и радиосистемы сближения «Игла»!
При тесте выяснилось, что основная остронаправленная гиростабилизированная антенна «Иглы» не может занять требуемого при испытаниях положения. Все эксперты сошлись на диагнозе, что произошло механическое заклинивание механизма управления антенной. Чтобы не сорвать стыковку, в ЦУПе была создана бригада, которая, проработав всю ночь, придумала методику автоматического управления сближением по прогнозу, без использования «Иглы», до дальности не более одного километра, с последующим переходом на ручной режим. После завершения этапа автоматического сближения по разработанной схеме дальность составляла три километра. Экипаж был дисциплинированным и ждал в течение 30 минут указаний ЦУПа. Наконец, ЦУП решился и дал разрешение на ручное сближение.
Через 15 минут космический корабль подошел к станции на дальность около 200 метров. Именно в этот момент космический корабль и станция влетели в орбитальную тень от Земли. В темноте экипаж умудрился избежать столкновения, «поднырнув» под станцию. После выхода из тени «Союз Т-8» вновь оказался на дальности три километра от станции. Расчеты показали, что оставшихся запасов топлива для новых попыток сближения недостаточно. После доклада Госкомиссии было принято два решения: «Союз Т-8» вернуть на Землю, для выяснения причин отказа «Иглы» создать очередную аварийную комиссию. Снова я оказался в неблагодарной роли председателя.
Нашей комиссии удалось воспроизвести механическое заклинивание гиростабилизированной антенны «Иглы», только прибегнув к «постороннему предмету». Предположили попадание свободно летающей в невесомости под кожухом приводных механизмов бесхозной гайки или чего-либо подобного. По этому поводу вспомнили нашумевшее заявление Мнацаканяна на коллегии министерства: «Летать с „Иглой“ смерти подобно!» Но «Курса» еще не было, а летать надо. Пока нет «Курса», наша комиссия рекомендовала баллистикам и динамикам — «сближенцам» разработать в запас методику сближения на случай полного отказа радиосистемы, чтобы не заниматься импровизацией, когда гром грянет. Рекомендация была принята к исполнению.
Уникальная по концентрации интеллектуалов компания в составе Легостаева, Бранца, Дегтяренко, Борисенко, Брагазина, Семячкина получила авторское свидетельство за изобретение метода сближения в случаях отказа радиосистемы измерения параметров относительного движения. Специальные алгоритмы были введены в математическое обеспечение бортовой цифровой вычислительной машины. В совокупности с действиями экипажа существенно повышалась вероятность сближения со станцией в случае отказа бортового радиолокатора.
— Не к добру вы это придумали, — высказался кто-то на очередном сборе нашей аварийной комиссии в адрес авторов, — теперь мы кроме отказов «Иглы» или «Курса» вынуждены будем разбираться, почему отказала ваша методика.
Через полтора года вновь изобретенная технология была использована для спасения орбитальной станции «Салют-7».
История «клинической смерти» и реанимация «Салюта-7» служит классическим примером, казалось бы, небольшой ошибки человека в контуре управления и последующих, поистине героических действий людей, включенных в другой большой контур управления для ликвидации тяжелейших последствии ранее допущенной ошибки.
29 июля 1984 года станцию покинула экспедиция в составе Владимира Джанибекова, Светланы Савицкой и Игоря Волка. Временно станция «Салют-7» оставалась в беспилотном режиме и мирно дрейфовала в околоземном пространстве. Спокойный режим, не вызывающий интересов прессы, отсутствие экипажа, который может что-либо «натворить» и требует постоянного напряжения на Земле, — все это снижало бдительность включенного в большой контур управления персонала ЦУПа.
Благодатное спокойствие в космосе обманчиво.
11 февраля 1985 года в конце дежурства очередной смены ЦУПа телеметрия сообщила, что в системе управления бортовым комплексом сработала токовая защита, отключившая первый, основной, радиопередатчик системы дальней радиосвязи. Происшествие неприятное, но отнюдь не аварийное. В блоке С-190, начиненном аппаратурой ДРС, находятся два однотипных передатчика. Там же размещены приемники и дешифраторы, принимающие команды с Земли.
Автоматика радиосистемы, распознав отказ основного передатчика, включила второй — дублирующий. Дежурившая в ЦУПе смена, обнаружив автоматический переход на резервный, не удивилась. Было известно, что комплект радиоприборов выработал свой ресурс, имеет моральное право на один отказ, не приводящий к отказу системы. На «борту» имелся заранее доставленный грузовым кораблем запасной комплект. По прибытии на станцию ближайшей экспедиции предусматривалась профилактическая замена исчерпавшего свой ресурс комплекта С-190 на свежий.
Не выдающееся по космическим масштабам происшествие было зарегистрировано в наземном журнале полета с рекомендацией вызвать специалиста по системе управления бортовым комплексом — СУБК (из Калининграда, ЦЭКБМ) и специалистов по ДРС (из Москвы, НИИКП), чтобы они друг с другом разобрались и дали заключение. А пока принято решение работать на втором передатчике.
Управление полетом из ЦУПа велось в четыре смены. Каждая дежурила сутки. Какую информацию передали своим сменщикам спешившие на отдых после бессоной ночи, мне установить не удалось. Да это и не имело принципиального значения. Известно только, что руководитель новой смены не вызвал или не дождался появления специалистов — разработчиков системы управления бортовым комплексом, ответственных за токовую защиту, и разработчиков радиокомплекса, способных поставить диагноз и дать заключение по поводу отключения первого передатчика.
Последующий разбор установил, что по традиции и действующему порядку сменный руководитель полета был обязан дождаться появления специалистов — разработчиков ДРС и СУБК. Те после анализа телеметрической информации, поспорив друг с другом, должны были дать рекомендации, как работать дальше, отписав соотвествующее заключение в журнале.
Видимо, руководитель смены решил, что «мы сами с усами». Не дождавшись ответственных за системы, он дал команду включить первый передатчик ДРС. В самом деле, почему бы не попробовать еще раз первый? Может быть, это случайное срабатывание автоматической защиты. Ну, а если там действительно неисправность, на то и существует токовая защита — сработает еще раз. Так, действительно, можно рассуждать в домашних условиях, если у вас выбило пробки. Даже домохозяйка, увидев, что из телевизора или пылесоса пошел дым, не рискнет включать его повторно, рассчитывая на надежность пробок. В ЦУПе не было видно, появился ли на борту ДОСа дым. Но само по себе срабатывание токовой защиты говорит о том, что сила тока превосходила норму в три-пять раз.
В заключении по этому поводу, утвержденном Олегом Шишкиным (в то время заместитель министра) и подписанном мною, Рязанским, Воршевым и двумя военными представителями, было написано:
«… 3. Анализ схемной, конструкторской и эксплуатационной документации, а также большого опыта, накопленного при совместном функционировании систем ДРС и СУБК на изделиях 11Ф615-А8, 11Ф615-А12, 11Ф615-А15 и ПК, показал, что принцип „один любой отказ в любой из систем не должен приводить к отказу системы“ выполняется.
4. Отказ первого передатчика системы ДРС, зафиксированный 11.02.85г. на 16252 витке, был локализован токовой защитой системы СУБК и не привел к отказу в работе какой-либо из систем. Вплоть до 13 часов 20 мин 51 с все бортовые системы по данными анализа телеметрической информации функционировали нормально.
5. Последовавшие после срабатывания токовой защиты первого передатчика на 16 252 витке команды с Земли на его повторное включение привели к развитию процесса отказа и на 16 254 витке при попытке командой с Земли включить явно неисправный передатчик привели к лавинообразному развитию процесса короткого замыкания, в результате которого возникли необратимые нарушения целостности схемы питания обоих передатчиков и прекратилось функционирование дешифраторов».
Отказ дешифраторов, конструктивно находившихся в одной раме с передатчиком, лишил станцию возможности принимать какие-либо команды с Земли. Станция стала неуправляемой. Воспроизвести в лабораторных условиях «лавинообразный процесс» при протекании через передатчик тока короткого замыкания 120 ампер ввиду неоднозначности и случайности явлений не удалось. В заключении было скромно сказано: «Отказы локализуются в раме С-190 системы ДРС и в цепях питания передатчиков прибора БКП системы СУБК». Ток короткого замыкания свыше 100 ампер быстро разрядил буферные аккумуляторы. Напряжение бортовой сети упало до минимального, при котором срабатывают автоматы, отключающие одного за другим потребителей электроэнергии.
После подачи с Земли команд на повторное включение неисправного передатчика сила тока в цепи питания превышала 100 ампер. С большой вероятностью следовало предполагать, что «спеклись» контакты переключателя питания радиопередатчика, произошло оглавление изоляции и возможно замыкание где-то еще «по дороге» в кабельной сети.
Теплилась слабая надежда, что несмотря на потерю ориентации Солнце все же дает при вращении станции энергию, достаточную для поддержания минимально необходимого теплового режима. Однако этот самый «лавинообразный процесс» вывел из строя и программно-временное устройство, которое не менее одного раза в сутки выдавало команду на подключение солнечных батарей к схеме заряда буферных аккумуляторов. Команда на заряд аккумуляторов не проходила ни с Земли, ни от бортового программника.
Прекратилась работа системы ориентации солнечных батарей на Солнце. Система единого питания — бортовая электростанция полностью выходит из строя. Все электрические системы, в том числе агрегаты терморегулирования, прекращают функционировать.
Станция начала замерзать. По расчетам «тепловиков» уже через неделю температура внутри станции упадет до минус 20 градусов. Станция превращалась в большой бесполезный искусственный спутник Земли, следить за которым могли только средства контроля космического пространства систем противоракетной обороны.
«Салют-7» впал в состояние анабиоза. Вывести его из этого состояния не были способны никакие хитроумные наборы команд, посылаемых на «борт» из ЦУПа.
Спасти станцию мог только человек, который, проникнув внутрь, отключит аварийную раму С-190, заменит ее на запасную, к счастью, имевшуюся на борту станции, заменит поврежденные большим током кабели ремонтными, доставленными с Земли, подключит к солнечным батареям также захваченную с собой теплую аккумуляторную батарею, начнет отогревать системы, восстанавливать ориентацию, терморегулирование и все прочее, включая системы жизнедеятельности.
Работы такой ремонтной бригаде будет много. И работы необычной. Но как доставить человека, если станция молчит и радиосистема сближения «Игла», в числе других, тоже осталась без питания?
Вот тут в полной мере и проявился закон Пилюгина: «Аварийные ситуации являются сильнейшим стимулом для новых идей и совершенствования систем». Это еще одна из моих редакций этого закона.
На фоне американских преуспеваний потеря орбитальной станции «Салют-7» могла стать еще одним сильным ударом по космическому престижу Советского Союза. Кроме престижных соображений на станции находилось много ценных приборов и материалов для научных программ.
«Спасти станцию во что бы то ни стало», — такую задачу поставили перед собой прежде всего коллективы управленцев.
В течение февраля была оценена степень возможных повреждений в электросети станции и разработаны мероприятия по реанимации систем, которые неизбежно выйдут из строя при длительном «замораживании». Все, что требовалось для ремонта и восстановления, немедленно запускалось в работу. Самым главным оставался вопрос: кто и как полетит к станции, чтобы ее оживить? После недолгих дискуссий остановились на кандидатах основного экипажа в составе Владимира Джанибекова и Виктора Савиных.
Джанибеков уже имел опыт ручного сближения с больших дальностей и хорошо знал станцию. Инженер Савиных из НПО «Энергия» формально значился специалистом по оптическим датчикам и ручным системам ориентации, но фактически отлично разбирался во всех проблемах техники управления движением.
Три месяца ушло на подготовку спасательной экспедиции. За это время была разработана технология взаимодействия космического ЦУПа со службой контроля космического пространства Министерства обороны. Обладая уникальными антенными системами и мощными вычислительными машинами, службы противоракетной обороны и контроля космического пространства имели возможность определять истинную орбиту «Салюта-7». В отличие от нашего космического КИКа им не требовался бортовой ответчик для радиоконтроля орбиты. Когда мы их попросили не только определить орбиту станции, но и попытаться своими мощными средствами измерить угловую скорость ее вращения, они дали успокаивающий ответ: «Ваша станция почти не вертится!»