Секция истории космонавтики
и ракетной техники
В.А. Ефимов
ТЕЛЕВИЗИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПЕРВЫХ КОСМИЧЕСКИХ ТРЕНАЖЕРОВ
.
Усложнение задач, выполняемых на космических кораблях (КК) серии "Союз" (по сравнению с КК серий "Восток" и "Восход"), вызвало необходимость создания соответствующих тренажеров, которые давали бы навыки управления бортовыми системами КК. И если на "Востоках" и "Восходах" телевизионная техника использовалась только для наблюдения за действиями и состоянием космонавта в полете, то на "Союзах" ТВ аппаратура применялась при стыковке КК, позволяла космонавтам вести репортажи непосредственно с борта КК и т.д.
Специфические требования к аппаратуре тренажеров диктовали необходимость разработки и поставки заказчикам ряда комплексов ТВ аппаратуры "тренажерного" направления. Состав ТВ оборудования в этом случае формировался в зависимости от назначения тренажера. Так, в частности, в Институт медико-биологических проблем в 1963-1964 гг. Всесоюзный научно-исследовательский институт телевидения (ВНИИТ, ныне НИИТ) поставил комплект аппаратуры, включавший в себя часть блоков бортового ТВ комплекса "Кречет КР-70" и контрольно-испытательной аппаратуры КР-300 для тренажера по медико-биологической подготовке полетов.
Тренажер "Волга", размещавшийся в Центре подготовки космонавтов (ЦПК), был предназначен для отработки у пилотов КК навыков стыковки с помощью бортового ТВ комплекса. Потребность в таком специальном тренажере была вызвана необходимостью тщательной отработки стыковки КК - одной из важнейших операций в ходе выполнения программы полета и эксплуатации космических летательных аппаратов (КЛА). Следует учитывать, что в освещенной части орбиты стыковка может производиться как с помощью ТВ аппаратуры, так и с помощью оптического визира. На "ночной" же части орбиты состыковать КК и КЛА можно только, пользуясь ТВ аппаратурой. С этой целью на "пассивном" КЛА устанавливались четыре светильника со специальными двухнитевыми лампами накаливания. Из них два светильника устанавливались по диагонали на самом стыковочном узле, а два других - на раздвижных штангах позади бытового отсека. Все они включались перед стыковкой.
Два "нижних" светильника были "мигающие", чтобы, во-первых, можно было отыскать "пассивный" корабль на фоне звездного неба, а во-вторых, указать "низ" и "верх" КК. Поскольку светильники были разнесены по высоте и по длине, имелась возможность при проведении стыковки определять положение "пассивного" КК в пространстве относительно "активного" по крену, тангажу и рысканью.
Основу тренажера "Волга", в частности, составляли две длинные направляющие, по которым двигались модели КК "Союз", выполненные в некотором масштабе. Положение моделей в пространстве могло меняться в определенных пределах. Задача будущего пилота заключалась в проведении полного цикла стыковки при помощи ТВ аппаратуры как в "дневном", так и в "ночном" режимах. Действия пилота по "управлению кораблем" контролировал инструктор-методист по индикатору (монитору), на экране которого дублировалось то же самое изображение, которое видел пилот.
При знакомстве с этим тренажером следует вспомнить полет космонавта Г.Т. Берегового на КК "Союз-3", происходившем 26-30 октября 1968 г. Б.Е. Черток, бывший заместителем С.П. Королева, в своем четырехтомнике "Ракеты и люди" (т. 4 "Лунная гонка", стр. 408-420) явно или неявно выражает недовольство ряда специалистов тем, что Г.Т. Береговой до конца не выполнил полетное задание - не сумел состыковаться с беспилотным КК "Союз-2", который был запущен на сутки раньше. А между тем, Г.Т. был поставлен теми, кто готовил программу этого полета, в весьма неблагоприятные условия (см. также В.С. Сыромятников "100 рассказов о стыковке и других приключениях в космосе и на Земле" - М.: "Логос", 2003, стр. 257-258):
1. Стыковка с "Союзом-2" должна была производиться на первом витке. Космонавт, какой бы он ни был тренированный, если он совершает свой первый космический полет, навряд ли будет "в своей тарелке" после перехода от перегрузок во время запуска к состоянию невесомости, когда КК вышел на орбиту. 2. Стыковка должна была происходить в "ночной" части орбиты "Союза-3" (и "Союза-2", конечно).
3. К этому надо еще добавить, что стыковка проводилась вне зоны радиовидимости наших наземных измерительных пунктов (НИПов).
К началу страницыПо выходе обоих КК в "освещенную" часть орбиты оказалось, что положение "Союза-2" в пространстве отличалось от ожидаемого. В связи с этим, на проведение различных маневров КК "Союз-3" был израсходован весь запас "рабочего тела", предназначенный для проведения стыковки, и было принято решение о прекращении операций по стыковке.
Космонавт оправдывал свою неудачу несовершенством тренажеров. Это, конечно, справедливо. Но ведь какие бы не были совершенные тренажеры, смоделировать все ситуации, которые могут возникнуть в реальном полете невозможно.
Но и отрицательный результат - тоже результат. Учитывая опыт полета "Союза-3" было решено:
а) стыковки КК производить на освещенной части орбиты;б) сами стыковки планировать на второй виток, на вторые и даже на третьи сутки после запуска.
Однако вернемся к тренажеру "Волга". Для него ВНИИ телевидения поставил два комплекта ТВ аппаратуры: "Сайгак" - в 1963-1964 гг. и "Сайгак-1" в 1964-1965 гг. (введены в эксплуатацию Г.А. Болотиным). И если в первый из них входили макетные варианты блоков бортового ТВ комплекса "Кречет КР-70", то в состав "Сайгака-1" вошли блоки, аналогичные штатным. В состав каждого комплекта входила специально разработанная сдвоенная передающая ТВ камера и другие блоки, которые обеспечивали работу аппаратуры.
Но самым сложным тренажером для КК серии "Союз" был комплексный тренажер ТДК-7к (тренажер С.Г. Даревского комплексный. Генеральным разработчиком тренажера был Летно-испытательный институт им. М.М. Громова). Этот тренажер, введенный в эксплуатацию в 1965-1967 гг., располагался в ЦПК и включал в себя подлинный корабль "Союз", только без приборно-агрегатного отсека, то есть спускаемый аппарат (СА) и бытовой отсек (БО), установленные в одной из комнат; там же находился пульт инструктора-методиста. В соседних комнатах были размещены оптико-механический и электронно-вычислительный комплексы.
Неотъемлемой частью тренажера был комплекс ТВ аппаратуры "Сайгак-2" (ведущий разработчик О.Д. Устименко. Монтаж и отладка в ЦПК производились автором данной публикации и А.А. Горыней), также разработанный ВНИИ телевидения, куда вошла большая часть уже упомянутого бортового ТВ комплекса.
К началу страницыТренажер ТДК-7к позволял, в частности, эксплуатировать бортовую ТВ аппаратуру "Кречет КР-70" во всех режимах, как в реальном полете, а именно:
В последнем случае бортовой ТВ комплекс работал совместно с аппаратурой "Стрелка", которая преобразовывала сигналы датчиков в устройствах и в системах КК в сигналы изображения, удобные для наблюдения на экране индикатора - в "штрихи". Положение этих "штрихов" соответствовало определенному значению измеряемого параметра (например, температуре, скорости сближения КЛА при стыковке и т.д.). Численное значение параметра определялось при помощи специального шкального устройства, находившегося перед экраном индикатора.
Оптико-механический комплекс тренажера помогал созданию у пилотов во время тренировки чувства нахождения в космическом полете. Для этого "прокручивался" специальный цветной кинофильм, снятый во время одного из реальных полетов орбитального КЛА. Изображение Земли при этом одновременно проецировалось на оптический визир и фотокатод электронно-лучевой трубки передающей ТВ камеры ("камеры фона").
Другая передающая камера (сдвоенная) "смотрела" на макет КК "Союз" ("объект"), который перемещался по направляющей. При отработке операции стыковки на тренажере ТДК-7к работали обе камеры, а сложение двух изображений ("фона" и "объекта") с применением рирпроекции, а также перемещения изображения "объекта" на экране индикатора "вверх-вниз" и "вправо-влево" (при помощи электроники) создавали полное ощущение реальности полета у будущего пилота. Индикатор на пульте инструктора дублировал работу "бортового" монитора и давал возможность контроля инструктору-методисту за действиями будущего пилота.
Поскольку тренажер ТДК-7к был крайне необходим для подготовки экипажей кораблей "Союз", то ход работ по монтажу и отладке контролировал представитель финансовых органов Министерства обороны. А однажды для убыстрения ввода тренажера в эксплуатацию участников работ "подбодрил" один из членов Военно-промышленной комиссии при Совете министров СССР.
Новым важным и сложным этапом в создании средств обеспечения космических полетов явилась разработка тренажеров для объекта Л1 (облет Луны). В 1967-1968 гг. в ЦПК вводился в строй соответствующий комплексный тренажер. В его состав входили спускаемый аппарат и электронно-вычислительный комплекс. Для этого тренажера ВНИИ телевидения передал комплект ТВ аппаратуры, включавший в себя бортовой ТВ комплекс "Кречет КР-80", а завод "Волна" (расположенный в Ленинграде) разработал и изготовил для того же тренажера комплект стереотелевизионной аппаратуры для наблюдения за будущими пилотами во время тренировок.
К началу страницыОдновременно (в период 1966-1968 гг.) группой специалистов во главе с В.А. Ефимовым была проведена разработка и отладка в комплексе специального тренажера объекта Л1 ТВ аппаратуры "Волчок". Тренажер предназначался для отработки у космонавтов навыков управления КК (точнее, спускаемым аппаратом) в так называемом "режиме управляемого спуска" при возвращении после облета Луны на Землю. Создавался тренажер в Институте авиационной и космической медицины на базе комплекса с управляемой центрифугой и ЭВМ. Этот комплекс позволял имитировать перегрузки, возникающие при запуске и посадке КК на Землю.
Надо особо отметить, что ТВ аппаратура на объекте Л1, кроме уже "освоенных" ею функций: проведение репортажей из СА и участия в контроле параметров устройств и систем КК во время полета, должна была выполнять очень важную функцию - быть индикатором правильности полета по заданной траектории спуска при возвращении на Землю, то есть работать в системе управляемого спуска (СУС).
При возвращении на подлете к Земле на экран ТВ индикатора (монитора) должна была накладываться специальная прозрачная пластина с нанесенной кривой линией ("маска"). Следует заметить, что технология изготовления "масок" была достаточно сложна. В зависимости от траектории подлета СА к Земле на борт его сообщалось об оптимальном варианте траектории спуска и, соответственно, номере "маски". Этих вариантов насчитывалось около двадцати, а, следовательно, на борту КК было столько же "масок".
Пилот, получив с Земли (из Центра управления полетом) необходимую информацию, должен был установить на экран индикатора соответствующую "маску". После этого он, начиная с определенного момента, должен был, управляя двигателями ориентации СА корабля Л1, вести перекрестие из горизонтальной и вертикальной линий по кривой "маски". Линии эти формировались в блоке управления бортовой ТВ аппаратуры КР-84 (узлом СУС, разработанным группой специалистов ВНИИТа под руководством М.Г. Гарба и В.М. Сигалова), а движение линий по экрану индикатора задавалось работой бортового вычислительного комплекса.
К началу страницыОт точности "ведения" перекрестия по кривой на "маске" зависела судьба экипажа. В случае отклонения режима спуска от рекомендуемого "маской" возможны три варианта:
а) КЛА касается верхних слоев атмосферы Земли, пролетает мимо Земли и никогда не возвращается на Землю;б) КЛА становится ИСЗ с неопределенным временем посадки на Землю;
В кабине центрифуги размещались, естественно, ручки управления СУС, а также следующие блоки ТВ аппаратуры тренажера:
1. На пульте - индикатор (монитор) с "маской"; по экрану монитора скользило перекрестие, вырабатываемое СУС;
2. Передающая ТВ камера с электронно-лучевой трубкой, работавшей в инфракрасной части спектра - для наблюдения за пилотом;
3. Светильник, который осуществлял инфракрасную подсветку внутреннего объема кабины;
4. Блок управления - обеспечивал работу индикатора и передающей камеры.
На пульте инструктора также был установлен индикатор, в точности повторявший изображение на экране монитора в кабине центрифуги, что позволяло контролировать действия пилота по "управлению кораблем".
Видеосигнал с передающей ТВ камеры (из кабины центрифуги) поступал на видеоконтрольное устройство (монитор). Изображение на экране монитора давало возможность наблюдать за состоянием и действиями пилота в кабине. Конечно, СУС на корабле Л1 имела дублирование, но применение бортового ТВ комплекса для этих целей имело большое преимущество - наглядность.
Какова же роль тренажеров в подготовке космонавтов? Почетное место тренажерам "Волга" и комплексному ТДК-7к отводит космонавт В.А. Шаталов, сам дважды бывший дублером и трижды летавший на КК, в своей книге "Трудные дороги космоса" (М.: Молодая гвардия, 1978, с. 109-134). В частности, он пишет, что тренировки на комплексном тренажере "дают возможность почувствовать себя истинным хозяином космического корабля". И далее отмечает, что "...хорошо подготовленный на тренажерах к встрече с различными отказами и неожиданными ситуациями космонавт и в реальном полете не будет терять время на эмоции и поиски правильного решения".
Подобные высказывания специалиста с таким опытом говорят об огромной важности подготовки космонавтов на тренажерах, создание которых требует значительных средств. Но все расходы сторицей окупаются безаварийным успешным выполнением поставленных перед экипажем задач.
Следовательно, с расширением задач, выполняемых экипажами на космических кораблях, с дальнейшим усложнением их систем, необходимость создания тренажеров становится все более бесспорной.
ЛИТЕРАТУРА:1. Шаталов В.А. Трудные дороги космоса. - М.: Молодая гвардия, 1978.
2. Черток Б.Е. Ракеты и люди. Т. 4 "Лунная гонка". - М.: Машиностроение, 1999.
3. Сыромятников В.С. 100 рассказов о стыковке и других приключениях в космосе и на Земле. - М.: Логос, 2003.
4. Даревский С.Г.
К началу страницы
