На космической верфи. Поиски и свершения

Борисов М.

А трудностей было предостаточно. Конкретный пример — система внешнетраекторных измерений, которая как казалось, должна была сообщать все сведения о движении станции. И один из основных вопросов тут в недостаточности знания текущей высоты станции над лунной поверхностью, а таких слагающих много.

— Внешнетраекторные измерения привязываются к центру масс Луны…

Эстафета подхватывалась:

— А неточность знания расстояния от центра до точки посадки…

— Несмотря на наличие снимков и карт, рельеф поверхности известен недостаточно точно…

— На точность влияет знание общего уклона на участке посадки. А система внешнетраекторных измерений не сможет его выявить.

— Управлять

с Земли таким быстротекущим процессом, как посадка, когда запаздывание информации со станции составляет порядка 1,5 секунды, а на выработку нужной команды, ее распространение и исполнение нужно еще какое-то время, практически, невозможно.

Стало ясно, что в составе бортовой аппаратуры должен быть прибор, который будет непрерывно измерять высоту станции над лунной поверхностью и сам, без помощи человека, выдавать ее значение в систему управления.

Так, на борту станции появился радиовысотомер.

Показания радиовысотомера уже могли использоваться для создания замкнутого контура системы управления. Все отклонения, как предвиденные, так и непредвиденные, по высоте вдоль трассы спуска в этом случае надежно парировались — траектория становилась почти независимой от начальных ошибок внешнетраекторных измерений, а рельеф отслеживался ею…

Некоторым уже начало казаться, что пункт мягкой посадки в плановых документах можно округлять, и хотя бы частично переключаться на другие не менее важные дела. Но анализ показал, что спешить с этим еще рановато — один высотомер все-таки с задачей мягкой посадки явно не справлялся.

После второго торможения спуск станции выглядит так. Станция «падает» и, падая, набирает скорость, усугубляя свое и без того нелегкое положение. Назревает аварийная ситуация.

— Включайте же скорее двигатель! — Слышится взволнованный нетерпеливый голос.

Действительно, только это единственное радикальное средство может спасти станцию. Однако выбрать момент, в который это нужно сделать, далеко не простое дело. Хотя кажется, чего же проще, чем включить двигатель пораньше.

— Нет! — Отвечают управленцы. — Раньше плохо.

— Почему?

— Очень просто. Спуск станет экономически невыгодным, — лаконично, как само собой разумеющееся отвечают управленцы.

— Непонятно.

— Да потому, что если станция начнет торможение раньше, то время работы двигателя при этом соответственно увеличится, значит, расход горючего станет больше, значит, запасы его на борту должны быть большими, значит, масса… Продолжать?

— Тогда давайте включать позже.

— Не пойдет. Если «позже», то падающая станция наберет большую скорость, и тогда у двигателя не хватит тяги, чтобы затормозить ее, и станция (затяжная пауза должна, видимо, усилить эмоциональное впечатление)… и станция разобьется. Нет! Двигатель нужно включать при вполне определенных условиях, скажем, при каком-то наперед заданном соотношении между высотой и скоростью станции.

Любому человеку приходится сталкиваться со многими вещами, которые крепко-накрепко вошли в его быт, в его сознание. Среди вещей, окружающих человека, важное место занимает портрет. Портрет может быть групповым, а может быть и индивидуальным. Портрет может быть приятным воспоминанием или безусловной необходимостью. Разные бывают портреты.

Управленцы создавали особые портреты — «фазовые».

Различий между обычным портретом и «фазовым» достаточно, но принципиальная разница состоит, по-моему, в том, что на «фазовом портрете» можно увидеть то, что не увидишь ни на каком другом — будущее, а не прошлое. «Фазовый портрет» в нашем случае — это график, по оси абсцисс которого отложена скорость спуска, а по

оси ординат — высота. Рассчитанная в сложных задачах и нанесенная на график кривая отображает соотношение между скоростью станции и высотой ее над поверхностью Луны в каждый момент времени. Траектория снижения станции должна строиться так, чтобы каждому значению высоты соответствовала максимально возможная скорость спуска станции, которую она с учетом всех имеющихся в системе ошибок успевает выбрать еще до соприкосновения с лунной поверхностью.

А ведь измерение высоты — это еще не все.

Моделирование процесса посадки показало, что если мы хотим, чтобы станция опустилась на Луну действительно мягко и не опрокинулась при посадке, станция должна обязательно измерять три составляющих вектора скорости; конечно, вертикальную и две горизонтальные — продольную и боковую. Знание этих величин позволит системе управления принять своевременные меры, и она будет управлять станцией так, чтобы свести значения их к нулю, или почти к нулю.

Так, управленцы еще до визита Слонимского пришли к необходимости измерять скорость станции относительно лунной поверхности. Прибор, который с успехом мог это делать, должен был работать на эффекте Доплера.

Среди физиков XIX века есть много славных достойных имен ученых-первооткрывателей, основоположников. С позиции сегодняшнего дня зачастую становится просто непостижимым, как эти люди в столь отдаленные от нас времена, не имея современных, оснащенных согласно рекомендациям оргтехники лабораторий, совершали гениальные научные открытия. Они до сих пор поражают нас своей прозорливостью и предвидением. Их было много, но в первой шеренге по праву находится австрийский физик и астроном Доплер, который еще в 1842 году предсказал эффект, впоследствии названный его именем. Эффект заключается в том, что движение источника колебаний относительно приемника вызывает изменение частоты этих колебаний в месте приема.

Если подняться на железнодорожную платформу и понаблюдать за электричкой, которая проносится мимо, гудком сирены возвещая свое появление, то несмотря на то, что машинист не меняет тон сирены, вам покажется, что он изменяется от высокого (При приближении электрички) до низкого (при ее удалении). Вы — приемник колебаний — станете непосредственным участником эффекта Доплера.

Во времена Доплера радио не было даже и в задумках. Но, наверное, в радиотехнике, как ни в какой другой науке, эффект Доплера не используется так широко. И, может быть, поэтому и в силу каких-то других причин, многие радисты, вспоминая ученого, уважительно говорят о нем «товарищ Доплер», об эффекте — «эффект товарища Доплера», а о приборе, работающем на этом принципе — просто «Доплера».

Особенность нашего «Доплера» состояла в том, что он находился как бы на стыке радиотехники и управления. Ведь по принципу действия — это радиоприбор, а по назначению — элемент системы управления. Поэтому над прибором у нас на фирме работали и радисты, и управленцы. И всем им хватало дел.

Григорий Евгеньевич с головой ушел в «Доплер». Он не должен был разработать схему прибора, определить, скажем, количество транзисторов, резисторов, конденсаторов и трансформаторов, связать их в единую схему — это дело Слонимского. Он же должен был представить себе прибор, в основе которого заложен эффект Доплера в виде четырехполюсника, с одной стороны вход, с другой — выход, а в середине — математическое выражение его возможностей. В первую очередь требовалось понять, что же «Доплер» должен иметь на своем «выходе», какие сигналы он должен выдать в систему управления и что, в свою очередь, будет поступать на его вход. Хотя бы в первом приближении.