Глава 19 ЛЮДИ В КОНТУРЕ УПРАВЛЕНИЯ

Глава 19

ЛЮДИ В КОНТУРЕ УПРАВЛЕНИЯ

Моим первоначальным намерением при написании этой главы было желание поведать о роли и месте человека в управлении реальными ракетно -космическими комплексами.

Еще на заре инженерной «туманной юности» меня интересовала разработка проблемы «человек или автомат». Никаких новых теоретических основ на этом поприще мне создать не удалось. Печатные труды и многочисленные диссертации на эту тему, с которыми я знакомился, большей частью не могли служить руководством для специалистов, несущих личную ответственность за надежность выполнения задачи, поставленной перед конкретной системой.

Участие человека в процессе управления является одной из проблем, определяющих надежность и эффективность космических полетов.

Более-менее радикально эта проблема решена для ракет-носителей. Участие человека в управлении полетом боевой ракеты или ракеты-носителя заканчивается на Земле набором команд, обеспечивающих запуск.

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.

Наша активная деятельность по развитию техники управления космическими аппаратами была поддержана необходимыми решениями Комиссии по военно-промышленным вопросам при Совете Министров СССР. Так называемый чиновничий аппарат в те годы не только не мешал, а помогал решению наших проблем. Большой заслугой работающих в Кремле чиновников и партийного аппарата ЦК со Старой площади была помощь, которую они оказывали нам в преодолении межведомственных и межреспубликанских барьеров.

В первом ракетном десятилетии (1947 — 1957 годы) была создана основа инфраструктуры мощной ракетной индустрии.

Во втором десятилетии (1957 — 1967 годы) формирование ракетной инфраструктуры было закончено и начато параллельно создание космической инфраструктуры. Этот процесс выходил далеко за пределы возможностей нашего ОКБ-1. Вновь созданное Министерство общего машиностроения, его министр Афанасьев, его заместители проявили инициативу, настойчивость и несвойственную государственным чиновникам смелость при комплексной организации приборной ракетно-космической промышленности. В МОМе были созданы специализированные главные управления по гироскопической технике, радиосистемам и общесистемной технике. Оказавшись в эпицентре этих процессов, коллективы, объединившиеся под моим руководством в королевском ОКБ-1, были первыми и головными в нашей стране создателями систем управления космическими аппаратами самых различных назначений. Мощности нашего собственного производства были быстро исчерпаны, но мы нашли в стране хороших помощников. Не без помощи аппарата ЦК и ВПК привлекли к сотрудничеству заводы, которые на многие годы стали нашей основной производственной базой, работавшей по документации управленческих отделов ОКБ-1 и последующих продолжателей его дела вплоть до настоящего времени.

Одним из первых был московский завод «Пластик». Его основной специальностью были электрические взрыватели. Тем не менее он быстро освоил производство бортовых программно-временных устройств и электронных усилительно-преобразующих приборов систем ориентации. Уфимский приборостроительный завод, обладавший до этого опытом производства автопилотов, создал специальные цеха, где изготавливались коммутационные приборы систем управления бортовым комплексом и единого электропитания. Азовский оптико-механический завод наладил серийное производство наземных испытательных станций, известных под индексом 11Н6110. Эти станции, выпущенные заводом в количестве более двух сотен до девяностых годов служили основным средством проверки космических аппаратов на заводских контрольно-испытательных станциях, на технических и стартовых позициях космодромов. Этот же завод принял на себя бремя изготовления сложных электромеханических устройств-агрегатов стыковки космических кораблей.

Вместе с Королевым я и Хазанов в 1963 году прилетели в Киев, чтобы включить в нашу космическую сферу приборостроителей Украины. Несколько дней мы обивали пороги украинских властей. Дошли до секретаря ЦК компартии Украины Шелеста. Он ушел от решения вопроса, прочитав нам лекцию о тяжелейшем положении черной металлургии. Королев прорвался к первому секретарю ЦК компартии Украины — Подгорному. После часовой беседы, во время которой Королев по его рассказу, как никогда импровизировал на тему о перспективах, мы «получили» завод «Киевприбор». Этот завод до настоящего времени служит главным поставщиком приборов бортового комплекса для «Союзов» и «Прогрессов».

Приборное производство нашего ЗЭМа вместе со всеми другими загруженными нашей тематикой заводами стало мощной производственной базой, которая доставляла нам массу хлопот. Но без мощного современного производства наши успехи в космосе были бы невозможны.

Многие наши разработки, в этом мы убедились много лет спустя, носили по тем временам приоритетный характер. Железный занавес не позволял общаться с американскими специалистами. В Европе, даже если бы была возможность общения, мы ничего позаимствовать не могли.

Все, что требовалось для управления космическими аппаратами, мы вместе со смежниками придумывали, разрабатывали, изготавливали на новых производствах самостоятельно. На поприще управления мы действительно были настоящими первопроходцами. С расстояния более чем в три десятилетия многое в истории систем управления шестидесятых и семидесятых годов может показаться наивным. Еще раз воспроизводя в памяти тот период, наполненный радостями триумфальных успехов и трагическими провалами, могу с чистой совестью сказать, что нам есть чем гордиться. Стоит только пожалеть, что в свое время мы не могли рассказать миру о том, что же в действительности было сделано и каких усилий это стоило. Робкие попытки открытых публикаций или выступлений на международных форумах наталкивались на глухую стену, на которой было начертано «Не пущать!» Получившие всемирную славу космонавты во время путешествий по странам мира, в многочисленных интервью и выступлениях не упоминали фамилии Главного конструктора С.П. Королева и других настоящих создателей ракетно-космических систем, которые выводили их в космос.

По этому поводу Королев в своем кругу с горечью говорил: «Самое секретное в нашей космонавтике — это фамилии главных конструкторов».

Когда все же дело доходило до публикаций, Королев именовался «проф. Сергеев», Мишин — «проф. Васильев». Я в одной из первых статей «Человек или автомат» скрывался под псевдонимом «проф. Евсеев».

В те бурные событиями годы такие обстоятельства нас забавляли и даже наполняли гордостью: вот мы какие значимые люди для государства!

Безусловные достижения и успехи не защищали нас от детских болезней бурного роста. Основными причинами неудач были восторженная идеализация тематики, переоценка своих сил и бешеная гонка со временем.

В новом коллективе не могло быть главного конструктора системы управления, потому что в ОКБ-1 был только один Главный — Королев. Когда его сменил Мишин, то в этой части положение не изменилось.

Я, Раушенбах, Юрасов, Калашников были вполне удовлетворены своим званием «заместитель Главного конструктора». Иногда ворчали или подшучивали наши подчиненные:

— В смежных организациях разработчик, поставляющий нам какую-либо не очень значимую систему, именуется «главный конструктор», а ответственный за всю большую систему в целом, которая включает в себя десятки подсистем, сотни приборов самых разных «главных», так и остается «зам. Главного конструктора».

Увлекательная работа, где каждый получал редкую возможность выкладывать все свои способности и быть приобщенным к осуществлению проектов, совсем недавно относившихся к области фантастики, компенсировала ущемление самолюбия.

В каждом постановлении правительства о разработке нового типа боевой ракеты или ракеты-носителя упоминались не только фамилия генерального конструктора ракетного комплекса, но и обязательно фамилии главных конструкторов двигателей, наземного стартового оборудования и системы управления.

В постановлениях по созданию космических аппаратов Главного конструктора Королева, после него — Мишина, генерального конструктора Челомея, главных конструкторов Козлова и Решетнева не упоминаются (фамилии главных конструкторов системы управления космическим аппаратом. Так повелось со времен Королева. Исключением из этого правила явились постановления по Н1-Л3 и»Бурану».

Я делаю попытку восстановить историческую несправедливость и называю имена своих товарищей по ОКБ-1, каждый из которых по праву мог иметь звание «главный конструктор такой-то системы», на худой конец — «научный руководитель». Этот список возглавляет патриарх систем ориентации и навигации, ученый с мировым именем Борис Раушенбах. Не называя ученых степеней и званий перечисляю далее по алфавиту: Леонид Алексеев, Олег Бабков, Евгений Башкин, Владимир Бранец, Лев Вильницкий, Олег Воропаев, Эрнест Гаушус, Юрий Карпов, Виктор Калашников, Лариса Комарова, Михаил Краюшкин, Виктор Кузьмин, Петр Куприянчик, Виктор Легостаев, Борис Никитин, Борис Пенек, Борис Скотников, Станислав Савченко, Владимир Сыромятников, Евгений Токарь, Игорь Юрасов.

Никто из перечисленных выше никогда не жаловался на малое количество орденов или других правительственных наград и премий.

Ученые нашей школы управления пользуются известностью и заслуженным уважением не только у нас в стране, но и среди специалистов многих зарубежных фирм, общение с которыми стало возможным после падения «железного занавеса».

Объем книги и мои собственные ограниченные способности не позволяют рассказать о личности и вкладе каждого.

Мы инициировали лавинообразный процесс развития космической промышленности и науки. Однако, спустя десятилетия, остались монополистами в области управления пилотируемыми полетами. В смежных организациях, работавших по нашим заданиям, формировались свои научные школы, выходящие далеко за границы подведомственности трем главным конструкторам-управленцам: Пилюгину, Рязанскому, Кузнецову — членам легендарной шестерки первого Совета главных конструкторов. В новых организациях по космическому управлению, радиоэлектронике и электротехнике появились свои члены Академии наук, доктора, профессора и кандидаты. Алексей Богомолов, Геннадий Гуськов, Юрий Быков, Андроник Иосифьян, Николай Шереметьевский, Николай Лидоренко, Армен Мнацаканян, Алексей Калинин, Владимир Хрусталев, Сергей Крутовских, Вячеслав Арефьев. Каждый был не абстрактным теоретиком, а создателем реально необходимых космонавтике систем.

Межпланетные путешествия были основной темой научной фантастики, будоражившей воображение людей задолго до появления реальных возможностей осуществления этой мечты. Теперь, когда реализация будущего оказалась в наших руках, нам нетерпелось его приблизить. В начале шестидесятых годов мы жили и работали в азартной атмосфере непрерывных гонок. Гонки шли параллельно по четырем направлениям:

обеспечение безусловного превосходства в ракетно-ядерном вооружении;

завоевание всех приоритетов в полетах пилотируемых космических кораблей;

достижение межпланетными автоматами Луны, Венеры и Марса;

создание систем космической связи.

Начиная с первых спутников мы считали нормой, что сообщения о космических успехах, которые предворялись характерным перезвоном радиопозывных Москвы, передавались ставшим таким родным голосом Левитана: «Говорит Москва! Работают все радиостанции Советского Союза!…»

Было и пятое направление — военно-космические средства. По понятным причинам в эфире о них не сообщалось.

Анализируя деятельность свою, своих товарищей и многих связанных с нами людей, организаций с расстояния в три с лишним десятка лет, я изумляюсь нашей коллективной вере в свои силы и наивному стремлению «объять необъятное» в немыслимо короткие сроки. Теперь даже ученые-фантасты смирились с жесткой необходимостью учитывать жизненный цикл создания сложных космических систем высокой надежности. С начала их разработки до практического воплощения проходит от 8 до 12 лет. Нам же не терпелось. Если бы в 1959 году какой-нибудь футуролог предсказал, что первую мягкую посадку на Луну, затратив 12 четырехступенчатых ракет-носителей, мы осуществим только в 1966 году, передадим на Землю отрывочные телеметрические сведения с аппарата, проникшего в атмосферу Венеры, только в 1967 году и совершим доставку вымпела Советского Союза на Марс в 1971 году, мы бы посчитали его некомпетентным пессимистом или злопыхателем.

Ошибки в начале трудного пути создания сложных технических систем имели и свою хорошую сторону. Они сплачивали коллективы, заставляли по мере накопления опыта более критично относиться к своей деятельности, искать более надежные технические решения и организационные формы взаимодействия.

Выработанная нами структурная организационная разработка, расстановка специалистов по отделам и лабораториям были удачными. Определенно нам сопутствовало везение на талантливых и неутомимых, работоспособных людей.

Свидетельством тому может служить современная структура организации работ по созданию комплекса систем в НПО «Энергия» и других организациях, использовавших наш опыт. За 30 лет произошли существенные количественные изменения, связанные с объемом работ. Отделы разрастались, делились, объединялись в новые комплексы. Но ведущие специалисты, определявшие судьбу каждого направления, оставались при своем деле. За тридцать лет были естественные биологические потери, уход небольшого числа людей в другие области, но удивительно стойкий костяк управленцев, сложившийся в шестидесятые годы, до последнего времени определял уровень отечественной техники управления космическими аппаратами.

После нашего объединения с грабинским ЦНИИ-58 в 1959 году и переводом в ОКБ-1 коллектива Раушенбаха из НИИ-1 в 1960 году, после ряда перестановок людей в космической тематике Королев назначает меня своим «вторым первым» заместителем, с подчинением мне всех подразделений, проектно-конструкторских и научно-исследовательских отделов, размещавшихся на втором производстве. Начальником заводской части второго производства он назначил вернувшегося из Днепропетровска Германа Семенова. Заместитель главного инженера Исаак Хазанов получил задачу развернуть новое строительство приборного производства на нашей второй территории и по мере ввода в строй новых корпусов сворачивать производство на первой территории завода.

Таким образом, к 1965 году я формально объединял не только отделы приборно-управленческого комплекса, но также проектные и конструкторские отделы всей космической тематики ОКБ-1. Такая реорганизация существенно расширила мои права, обязанности и ответственность.

В непосредственном идейном подчинении Королева несмотря на структурные схемы оставались творчески сильные коллективы, которыми руководили Константин Бушуев, Михаил Тихонравов, Павел Цыбин, Константин Феоктистов. Под их началом работали главные проектанты: Евгений Рязанов, Глеб Максимов, Юрий Денисов, Юрий Фрумкин, Вячеслав Дудников, Андрей Решетин и другие еще не очень опытные, но полные энтузиазма специалисты.

С самого начала я просил Королева освободить меня от ответственности за проектные работы по всей космической тематике, чтобы я мог сосредоточиться на совершенно новом направлении — создании космических систем управления.

Он в принципе согласился, при условии, что, оставаясь после Мишина его первым заместителем, я должен «присматривать и быть в курсе» всего, что творят Бушуев, Тихонравов и Цыбин. «С учетом того, что они много лишнего фантазируют, пусть через тебя проходят задания проектантов в конструкторский отдел Болдырева».

На том и порешили. С Бушуевым и другими руководителями проектантов мы быстро договорились и отлично ладили, ибо их деятельность во многом определялась идеями и успешной работой управленцев.

Мишин, по мысли Королева, должен был сосредоточить свою энергию и опыт на разработке новых боевых ракет: Р-9, глобальной ракеты, — двигательной тематике и разработке перспективной стратегии, включая будущую тяжелую ракету-носитель H1 для лунной экспедиции.

Мишин во времена всех реорганизаций, которые предпринимал Королев с 1947 года, всегда оставался его «самым» первым заместителем не только по техническим, но и по административным вопросам.

Очень разносторонняя деятельность по созданию новых космических систем управления развивалась параллельно с сохранением за моими подразделениями разработок рулевых систем, внутрибаковых и курирования систем управления боевых ракет и ракет-носителей.

Перечислю только главные направления нашей работы:

управление движением (ориентация, навигация, динамика ракет и космических аппаратов);

системное объединение управления бортовой аппаратурой системой «земля-борт», электрооборудование, специальные автономные системы, радиотехнические системы, антенно-фидерные устройства;

конструкторские работы, электромеханические, электрогидравлические системы, испытания приборов.

Перечисление всего, чем занимались коллективы управленцев-прибористов, заняло бы слишком много времени и места. Тем более, что любая наша работа была связана со смежными организациями, рассказ о которых заслуживает специального трактата.

Ниже я останавливаюсь на тех наших работах, которые получили высокую оценку в научных кругах, способствовали эпохальным вкладам в развитие космонавтики, были реализованы и начаты в годы второго космического десятилетия. Другим ограничением будут системы управления движением как наиболее интересные с точки зрения науки о поведении людей в контуре упавления.

Первые два советских ИСЗ, как известно, после отделения от ракеты-носителя летали в космосе без всякого управления движением и ориентации в пространстве. Ими управляли законы небесной механики. Как мы говорили, они подчинялись только нашим баллистикам.

Третий ИСЗ, запущенный 15 мая 1958 года, в отличие от двух первых уже имел первую в нашей практике командную радиолинию. Техническое задание на КРЛ разрабатывалось мною совместно с нашими радиоинженерами: Шустовым, Щербаковой, Краюшкиным — и первыми «космическими» электриками, авторами логики управления: Карповым, Шевелевым, Сосновиком. 22 августа 1956 года я получил на техническом задании утверждающую подпись Королева. Решение о первом простейшем спутнике еще не было принято, и мы полагали, что секретный объект «Д» — будущий третий спутник — будет первым космическим аппаратом. Управление включением и режимами научной аппаратуры по КРЛ казалось нам тогда качественным скачком по сравнению с системами радиоуправления баллистических ракет. Разработкой бортовой и наземной аппаратуры первой космической КРЛ в НИИ-648 руководил его директор — научный руководитель Николай Белов. Первая КРЛ была создана за полтора года. Она обеспечивала передачу на борт 20 разовых команд немедленного исполнения. На базе этой КРЛ затем были созданы более совершенные для пилотируемых программ.

Следующим шагом должно было стать управление движением будущих космических аппаратов. Оказалось, что для социалистов — разработчиков систем автоматического управления движением ракет создание систем управления движением космических аппаратов требует преодоления психологического барьера.

Этот барьер был преодолен с приходом в ОКБ-1 коллектива Раушенбаха.

Начиная с «Луны-3» все наши космические аппараты имели системы, позволяющие корректировать околоземные и межпланетные траектории. Суть процесса коррекции состоит в том, что предварительно измеряются параметры фактической орбиты или траектории полета с помощью наземных средств командно-измерительного комплекса, определяется отклонение траектории от расчетной, в зависимости от величины ошибки расчитывается необходимый корректирующий импульс и в определенной точке траектории в определенное время включается двигатель системы бортовой корректирующей установки и формируется новая орбита.

Чтобы осуществить эту операцию, космический аппарат должен уметь ориентироваться в пространстве, поворачиваясь на любые углы, задаваемые уставками, передаваемыми по КРЛ с Земли, сохранять заданную ориентацию во время работы корректирующего двигателя и управлять самой двигательной установкой, обеспечивая требуемую величину корректирующего импульса.

Управление ориентацией — один из самых ответственных режимов управления движением. При этом должно быть обеспечено придание космическому аппарату нужного углового положения относительно известных ориентиров поворотом его вокруг центра масс.

Особая ответственность лежит на системах ориентации космических кораблей при выдаче тормозного импульса, необходимого для возвращения на Землю. В случае ошибки космический корабль может не вернуться на Землю вообще, если импульс, выданный двигателем, не опустит, а поднимет орбиту. Ориентация в пространстве необходима не только для коррекции орбиты, но и для выполнения программ научных наблюдений, фотографирования, выставки в нужном направлении остронаправленных антенн и т.д.

С 1960 года решение проблем управления ориентацией и стабилизацией космических аппаратов было возложено на коллектив Раушенбаха, первоначально именовавшийся «отдел 27». Обилие тематических программ потребовало резкого увеличения, а затем разделения отдела 27 на три: теоретический отдел динамики движения Виктора Легостаева, отдел разработки схем и аппаратуры Евгения Башкина и отдел исполнительных органов ориентации — корректирующих микродвигателей — Дмитрия Князева. Эти три отдела пользовались помощью нашего сильного радиоэлектронного отдела Анатолия Шустова, который успешно разрабатывал программно-временные устройства, предшественники современных бортовых компьютеров, конструкторского отдела Семена Чижикова, выпускавшего рабочие чертежи любых приборов для заводского изготовления, и разработками главных конструкторов-смежников. В КБ «Геофизика» главный конструктор оптико-электронных приборов Владимир Хрусталев по нашим техническим заданиям разрабатывал приборы-датчики для ориентации на Землю, Солнце и звезды. Главный ракетный гироскопист Виктор Кузнецов также по нашим заданиям разрабатывал гироскопические приборы. Во ВНИИЭМе у Андроника Иосифьяна Николай Шереметьевский разработал силовой маховик для управления ориентацией «Молнии», в городе Суммы на заводе электронных микроскопов разрабатывались датчики для придуманной нами «ионной» системы ориентации.

Каждая космическая программа требовала разработки своих, специально для данного конкретного летательного аппарата, систем ориентации. Общим для всех было требование в нужное время обеспечить трехосную ориентацию, то есть иметь возможность установить космический аппарат в пространстве, закрепив его три взаимно перпендикулярные воображаемые оси неподвижно относительно звезд или поверхности Земли и вектора скорости либо маневрируя ими по заданной программе или командам. Идейная разработка трехосной ориентации ИСЗ на Землю в отделе Легостаева была поручена одному из первых выпускников московского физтеха — Евгению Токарю. Работы над такой системой Токарь начал еще в НИИ-1, работая с Раушенбахом под руководством Келдыша. В 1957 году он выпустил отчет «Об активной системе стабилизации искусственного спутника Земли». Любопытно, что этот отчет воспроизведен в издании: Келдыш М.В. Избранные труды: М.: Наука, 1988.

В работе Токаря впервые предлагалась система, которая стала классической для всех «Востоков», «Восходов» и «Зенитов», и существовала до времен, пока не наступила эпоха «бесплатформенных» систем. Для ориентации одной из осей спутника по местной земной вертикали (то есть по направлению к центру Земли) предлагалось использовать прибор, чувствительный к инфракрасному излучению поверхности планеты. Идея сканирования таким прибором границы между видимым с космического аппарата земным диском и космосом была высказана Раушенбахом. В разработке схемы и теоретических основ прибора значительное участие принимали Евгений Башкин и Станислав Савченко. Первый реальный прибор ИКВ был выполнен Владимиром Хрусталевым и Борисом Медведевым в ЦКБ «Геофизика». В настоящее, время ни один околоземный спутник не обходится без ИКВ — построителя местной вертикали. ОКБ «Геофизика» с тех давних пор довело надежность, точность и массу ИКВ до величин, о которых в первые годы мы и не мечтали.

Кроме ориентации двух осей по углам тангажа и крена, которые обеспечивались ИКВ, требовалось остановить свободное вращение спутника вокруг вертикальной оси, направленной на Землю, то есть научиться ориентировать его относительно плоскости курса, как мы говорили по-ракетному, по углу рыскания.

Для этой цели Токарь предложил гироскопический ориентирующий прибор, позднее названный «гироорбитант». Он применялся практически на всех отечественных автоматических и пилотируемых космических кораблях, нуждавшихся в орбитальной ориентации. Теория гироорбитанта явилась основой кандидатской диссертации Токаря, которую он защитил в 1959 году. Изготовить гироорбитант своими силами мы не могли. Требовалось высокоточное специализированное производство. Естественно, что обратились к тогдашнему монополисту в ракетной гироскопии — Виктору Кузнецову. Первая реакция была резко отрицательной. Кузнецов не пожелал изготавливать у себя прибор, идея которого родилась где-то на стороне. Кроме того, Кузнецов усомнился в самой идее гироорбитанта, который представлял собой, как он мне высказал, «принцип морского гирокомпаса, испорченный для космоса».

Но отмахнуться от нас в те времена Кузнецов не мог. Это грозило серьезным объяснением с Королевым, а тот, чего доброго, мог сказать: «Ну, Витя, если ты отказываешься мне помочь, я поищу других». «Витя» попросил Александра Ишлинского провести подробную проверку теории в математическом институте в Киеве, директором которого тот был избран еще в 1948 году. Независимую экспериментальную проверку принципа по поручению Кузнецова произвел один из его ведущих специалистов Оскар Райхман. Не будучи великим теоретиком, но являясь хорошим организатором и гироскопистом-практиком, тот быстро соорудил стенд, на котором подтвердил работоспособность прибора. Великая заслуга Ишлинского и Райхмана состояла в том, что они независимо друг от друга убедили Кузнецова. Он поверил и дал зеленый свет изготовлению первой серии. Приборы Кузнецова под индексом КИ-008, КИ-009 и т.д. были установлены на первые космические корабли: «Востоки», «Зениты», последующие разведчики, челомеевские «Алмазы». На орбитальных станциях «Салют» мы сделали попытку заменить гироорбитант так называемой «ионной ориентацией» по курсу и тангажу. Одной из причин такой замены была длительность периода первоначальной «выставки» гирообитанта после выхода на орбиту.

Ориентация по всем трем осям с помощью ИКВ и гироорбитанта занимала для ИСЗ почти целый виток. Ориентация с помощью ионной системы по тангажу и курсу осуществлялась минут за десять. Однако использование столь заманчивой по времени ориентации системы без предварительной тщательной проверки закончилось гибелью ДОСа № 3.

На этой трагедии я остановлюсь ниже.

Идея более точного блока гироприборов, дающего ориентацию по курсу и фильтрующего флюктуации оптической ИКВ, была развита и реализована Токарем совместно с морскими гироскопистами ленинградского «Электроприбора» Гордеевым и Фармаковским. В КБ этого завода на редкость добросовестно была исследована схема и разработана конструкция двухроторного орбитального гироскопического комплекса для нового космического разведчика «Зенит-4». Такой комплекс включал гировертикаль, корректирующуюся по сигналам ИКВ, и собственно гироорбитант. Точность системы была при этом за счет дотошности ленинградцев повышена по сравнению с «Зенитом-2» в десять раз! Для экономии рабочего тела впервые была предусмотрена система электродвигателей-маховиков, разработанных во ВНИИЭМе. В целом система приборов ориентации «Зенита-4», изготовленных всеми смежниками, была заметным качественным скачком в технике управления в пространстве.

Одним из ведущих специалистов новой системы для «Зенита-4» была Лариса Комарова. Она с блеском защитила кандидатскую диссертацию по этой теме. К сожалению, система управления «Зенита-4» в таком виде в космос не полетела. Требовалось все больше пусков уже освоенного «Зенита-2». Однако идеи, разработанные в те бурные годы, много позднее были реализованы в ОКБ-52 Челомеем на «Алмазе» и Козловым на новых космических фоторазведчиках.

Гироскопические фирмы разрабатывали для ракет, самолетов и кораблей все более сложные приборы, находившиеся по технологии производства на грани возможного. Ракетные управленцы в коллективах Пилюгина, Кузнецова и Арефьева стремились создать высокоточную инерциальную систему управления, основу которой составляла прецизионная гироскопическая платформа. Это направление доминировало и у американцев.

Стремление иметь ориентацию в космосе, чтобы аппарат мог выполнять любые развороты и маневры, ограничивалось конструкцией карданного подвеса гироскопов. Как только превышался разрешенный конструкцией гироорбитанта или гироплатформы угол, гироскопы «ложились на упор» и происходил сбой — потеря режима ориентации. Гироскопические системы ракет этого явления не боялись, потому что возможные углы, определяемые программой активного участка, были заведомо меньше разрешенных гиросистемами.

В недрах теоретического отдела Легостаева вынашивалась идея отказа от классического карданного подвеса, ибо сама задача управления ориентацией ИСЗ из-за требований неограниченных угловых эволюций (программные повороты, смена режимов ориентации, эволюции при стыковках) подсказывала необходимость отказа от механического ограничения. Внутри систем космического аппарата не должно быть никаких упоров для маневрирования! Так ставилась задача.

Теоретически бескарданные, или бесплатформенные, системы, или, как их теперь называют, БИНС — бескарданные инерциальные навигационные системы, были известны давно. Имелись на сей счет даже диссертации. Но самые главные ракетные управленцы Кузнецов и Пилюгин считали, что это забава для теоретиков, подобная очередному варианту перпетуум-мобиле.

Тем не менее теоретики утверждали, что в принципе можно создать бесплатформенную систему ориентации и навигации, если овладеть техникой численного интегрирования систем кинематических уравнений и преобразований систем координат. Система углов, входящих в уравнения, описывающие движение твердого тела, в принципе может моделировать карданный подвес гироскопов. Если есть хороший вычислитель, он, получая информацию, может заменить сложную конструкцию гироплатформы.

Практическое решение такой задачи не под силу чистому математику. Требовался трезвый инженерный взгляд на классическую теорию углового движения твердого тела. В данном случае требовалось найти приемлемый для практики метод замены сложной механики сложной математикой, не имеющей «упоров» и многих десятков килограммов металла. Как это сделать?

История науки и техники показывает, что серьезные открытия делают отдельные люди, либо очень небольшие коллективы — два-три человека. Вот когда открытие сделано, тогда для его реализации требуются смелые руководители, которые пойдут на риск, втянут в эту работу большой коллектив и найдут требуемые средства.

Началом отечественной эпохи бесплатформенных систем следует считать предложение двух молодых выпускников физтеха, появившихся в ОКБ-1 вместе с Раушенбахом. Двадцатисемилетний Владимир Бранец и тридцатилетний Игорь Шмыглевский в 1963 году обратились к трудам математика Гамильтона, который впервые создал в 1843 году теорию кватернионов, стремясь найти удобный аппарат для изучения геометрии пространства.

В 1973 году, через 130 лет после открытия Гамильтона, уже обстрелянные на ракетном полигоне Бранец и Шмыглевский опубликовали труд «Применение кватернионов в задачах ориентации твердого тела». Книгу выпустило издательство «Наука» через два года после получения рукописи, которая явилась завершением многолетних исследований. Труд стал классическим и был переведен даже на китайский. Тяжелая болезнь преждевременно унесла из жизни Шмыглевского, и он не мог полюбоваться своим трудом, изложенным в иероглифах. Такой сувенир Бранцу преподнесли китайские ученые во время его командировки в Пекин.

Предложенные Бранцем и Шмыглевским методы численного интегрирования кинематических уравнений с использованием кватернионов в задачах управления ориентацией любых летательных аппаратов, которые математики называют «твердым телом», решили также и проблемы оптимального управления, то есть разворотов и ориентации с минимальными энергетическими потерями, и устойчивости процесса.

Однако бескарданная система при самой гениальной математике должна начинать танцевать от печки. Печкой являлись уже освоенные и летающие оптические и даже ионные датчики. Если эти датчики дополнить простейшими измерителями угловых скоростей по каждой из трех осей ориентации, система управления получала необходимый набор исходной информации.

Я уже упоминал, что для грамотной постановки задачи перед смежными главными конструкторами кроме желания требовались свои специалисты, которые бы знали действительные возможности смежника. После принятия смежником заказа к разработке эти специалисты осуществляли технический контроль, защищая наши интересы и разрешая неизбежно возникающие противоречия между тем, что мы требовали, и тем, что получалось на самом деле. Таких специалистов называли кураторами, подчеркивая тем самым их отличие от чистых разработчиков. Мне всегда казалось такое деление несправедливым. Специалист, стоящий между двумя главными, если он личность творческая, способен внести в процесс создания новой системы то, до чего не додумается в отдельности ни заказчик, ни исполнитель.

Такими творческими кураторами у нас были: по оптическим приборам — Станислав Савченко, о котором я уже упоминал, по радиосистемам для сближения — Борис Невзоров и Нина Сапожникова, по гироскопическим приборам — Юрий Бажанов.

Вместе с заместителем Башкина — Львом Зворыкиным Бажанов вывел меня на авиационное КБ, которое было способно изготовить по нашим требованиям легкие, простые и надежные датчики угловых скоростей (ДУС). Руководителем нужной организации оказался мой старый знакомый еще с довоенных лет — бывший главный конструктор завода «Авиаприбор» Евгений Антипов.

Встреча дала повод для воспоминаний о работах во времена туманной авиационной молодости. Так получилось, что со времен 1934 года мы ни разу не встречались. Спустя 30 лет мы договорились по всем вопросам очень быстро, и вскоре Антипов завизировал проект решения ВПК, обязывающий его разрабатывать ДУСы по техническому заданию королевского ОКБ-1.

Для революционного скачка в технике систем управления оставалось решить самую трудную по тем временам проблему: где взять хорошую бортовую вычислительную машину?

История создания бортовых вычислительных машин увлекательна и поучительна. Но ее изложение требует особого места и времени.

Бортовые вычислительные машины за последние 25 лет настолько органично вписались в структуру систем управления космическими аппаратами, что молодой специалист, начинающий работать в нашей области, не представляет, как вообще можно было летать без них. В то же время на «Союзах» до сих пор сохранились автоматы, функции которых так и не доверены ни человеку, ни вычислительной машине.

При создании космических кораблей «Союз» из всех проблем управления движением особого отношения требовала задача обеспечения спуска с орбиты на Землю осесимметричного спускаемого аппарата, имеющего малое аэродинамическое качество при малых расчетных перегрузках. Подъемная сила такого аппарата создается путем небольшого смещения его центра масс относительно оси симметрии. Необходимо было разработать особо надежную структуру, алгоритмы, приборы управления дальностью и стабилизацией спускаемого аппарата так, чтобы максимально уменьшить площадь района возможного приземления с целью быстрого поиска и эвакуации экипажа. Система управления спуском должна успокоить спускаемый аппарат так, чтобы гарантировать начальные условия для надежного введения парашютной системы, которая управляется автономной системой приземления. Для обеспечения надежности систем управления спуском и приземлением выбирались наиболее простые алгоритмы, использовалось дублирование, а иногда и троирование приборов и агрегатов, отказ которых мог привести к катастрофическим последствиям. Впервые потребовалось создать не только новую технику управления, но и новую организацию разработок, в которой эстафета ответственности за управление движением передавалась из отдела в отдел, от коллектива, отвечавшего за управление орбитальным полетом, к специалистам по управлению спуском, от них — к разработчикам системы приземления. Системы управления спуском и приземлением обязаны были кроме своих штатных задач выполнять функции в составе системы аварийного спасения на участке выведения.