На всех участках от срабатывания «контакт подъема» до выключения двигателя последней ступени человек не участвует в управлении полетом ракеты ни с Земли, ни с борта космического аппарата, выводимого этой ракетой. Единственным исключением является передача с Земли на «борт» по радио команды для выключения двигателей и приведения в действие системы аварийного спасения, если наблюдатели на Земле сочтут это необходимым. Поведение системы, управляющей полетом ракеты, описывается дифференциальными уравнениями. Разработчики автоматической системы управления полетом ракеты имеют возможность уточнять математическое описание моделированием, используя реальную аппаратуру, и, наконец, окончательно проверяют достоверность проектных расчетов летными испытаниями. На летные испытания боевых ракет обычно тратится несколько десятков пусков.
Для космического аппарата такая методика экономически разорительна. Он слишком дорог и уникален. Он должен выполнять свою задачу с первого же запуска.
Система управления движением и навигацией любого из современных космических аппаратов состоит из двух взаимосвязанных между собой радиолиниями комплексов: наземного комплекса управления и бортового комплекса управления. В зависимости от распределения задач между наземным и бортовым комплексами и в зависимости от структуры и надежности аппаратуры для управления бортовым комплексом могут быть использованы три способа управления:
автономный, автоматический, по программам, заранее заложенным в бортовую аппаратуру. На современных аппаратах такие программы заложены в виде алгоритмов в память бортовой цифровой вычислительной машины;
по командам и программам, передаваемым на «борт» с пунктов управления наземного комплекса;
ручное управление экипажем.
Для беспилотных аппаратов комбинируют два первых способа. Для пилотируемых используются все три. При этом создатели системы управления могут отдать приоритет любому из трех на различных этапах полета. Выбор оптимального сочетания является одной из проблем, решаемых создателями системы управления.
Наиболее жаркие споры начиная с полета Гагарина и до последнего времени не утихают по поводу приоритета и меры ответственности экипажа в управлении движением космического корабля.
Как известно, все космонавты «Востоков» и «Восходов» не включались в контур управления. Им разрешалось воспользоваться управлением только для пробы или в безвыходной аварийной ситуации. Использование ручного управления спасло жизнь экипажу «Восхода-2».
Чтобы не превращать мемуары в скучный научный трактат, я попытаюсь показать диалектику и динамику развития всех трех методов на конкретных примерах аварийных или нештатных ситуаций из истории пилотируемых программ, в которых принимал непосредственное участие. При этом ограничиваюсь примерами в области управления движением, то есть ориентации, стабилизации и навигации, представляющих наибольший интерес с точки зрения стимулов, ускоряющих качественный прогресс аппаратуры и методов.
Работая над настоящими мемуарами, я убедился в справедливости утверждения о том, что катастрофические, аварийные и нештатные ситуации являются одним из самых сильных стимулов форсирования прогресса космической техники. Впервые аналогичная крамольная, по мнению любого высокого руководителя, мысль была высказана Пилюгиным в Капустином Яре на заседании Госкомиссии по летным испытаниям экспериментальной ракеты Р-2 в 1949 году. Первый же пуск был аварийным. По результатам анализа этого аварийного пуска были приняты решения о существенной доработке системы управления и конструкции ракеты. Эту историю я упоминал в первой книге [18].
– Один аварийный пуск дает нам для познания и улучшения системы гораздо больше, чем десяток благополучных, – заявил Пилюгин.
Представитель Министерства обороны в Госкомиссии полковник Мрыкин был возмущен таким заявлением:
– Вы что же, предлагаете ракеты пускать «за бугор» ради удовлетворения своего профессионального любопытства?
Через несколько лет до нас дошли афоризмы, сочиненные американскими специалистами по ракетной технике. Среди них был такой «закон Мерфи»: «Если тебе кажется, что все идет хорошо, значит ты чего-то не доглядел».
В октябре 1998 года президиум Академии навигации и управления движением присудил мне почетную премию имени Н.Н. Острякова «За выдающиеся научные достижения в создании и исследовании средств гироскопии и автономной навигации».
Президент академии Владимир Пешехонов предупредил меня, что после вручения диплома лауреата премии на общем собрании академии я должен сделать научный доклад. В числе стимулов, способствующих прогрессу систем управления движением, я упомянул в докладе «закон Пилюгина», впервые высказанный им в 1949 году. Никто из весьма компетентных ученых – членов академии по этому поводу не высказал возражений. Настоящая глава показывает, что «закон Пилюгина», сформулированный им задолго до космической эры, справедлив и для космических систем.
В публикациях по истории нашей космонавтики очень мало упоминаний о многочисленных нештатных ситуациях, причиной которых были не отказы материальной части, а действия людей, входящих в контур управления на Земле, или действия экипажа на борту кормического корабля.
Анализ конкретных обстоятельств в таких случаях, как правило, являлся уделом специальных комиссий, выводы и рекомендации которых приводили к изменениям не только техники, но и организации работ по управлению полетом.
Мне доводилось неоднократно быть председателем или членом аварийных комиссий, а также выступать в роли ответчика перед другими комиссиями.
Прежде чем переходить к воспоминаниям о весьма поучительных, иногда трагических событиях, связанных с нештатным поведением системы, в которой человек является активным звеном управления, я счел необходимым начать с истории создания космических систем управления.
Боевые ракеты и ракеты-носители отрабатывались вместе со своими системами управления. Будучи отработанными, такие системы оставались почти неизменными в серийном производстве. Это было одним из условий достижения высокой надежности ракетного комплекса. Модернизация ракет, принятых на вооружение, проводилась после летных испытаний серии, в которую были внесены изменения.
В отличие от ракет каждый космический аппарат первого десятилетия космической эры был по-своему уникален. Даже среди современных космических аппаратов трудно найти два совершенно одинаковых. Каждый космический полет приносит новый опыт. Этот опыт влечет за собой внесение изменений в конструкцию, схемы, методы управления каждым последующим. На одинаковых ракетах-носителях в космос выводятся самые разнообразные по целевым задачам, а следовательно, и по устройству космические аппараты. Каждый из них требует создания своего, только для данных конкретных задач разработанного оборудования, энергопитания, системы управления движением, телеметрии, управления бортовым комплексом, своего специального испытательного оборудования, а при появлении на борту компьютеров – и своего программно – математического беспечения.
В конце пятидесятых годов масштабы работ по оборудованию и системам управления космическими аппаратами превратились в проблему, требовавшую радикальных и незамедлительных решений.
Мне не пришлось долго убеждать Королева в необходимости организации собственной базы по разработке систем управления и производству приборов для космических аппаратов. Более того, как только он осознал необходимость создания такой организации внутри своего ОКБ-1, он порой очень резко критиковал меня за медлительность в принятии организационных решений по разработкам космических систем управления.
За короткий срок были созданы специализированные отделы и лаборатории. Для реализации их конструкторских разработок на заводе создавались цеха, которые объединялись в специализированное приборное производство. Не все идеи мы способны были разрабатывать и реализовывать у себя в ОКБ-1. Гироскопические и оптические приборы, радиотехнические системы, источники тока, электродвигатели, реле, дистанционные переключатели и элементы электроники делались по нашим заданиям в десятках специализированных ОКБ и заводов.
Создав прежде всего свою собственную исследовательскую, конструкторскую и производственную базу, обеспечивающую разработку систем управления космическими аппаратами, мы были инициаторами создания в стране единой инфраструктуры КБ и заводов, работающих на космонавтику. В 1966 году количество самостоятельных предприятий, лабораторий в НИИ и при вузах, загруженных нашими заданиями, уже составляло более полусотни.
Наиболее ответственные разработки и то, что никакими усилиями не удавалось разместить у смежников, мы брали на себя. Общая номенклатура приборов нашей разработки, которые побывали в космосе или участвовали в наземных испытаниях, на конец 1966 года приближалась к одной тысяче наименований.
