На фото 12 и 15 представлен во всей красе советский Лунный корабль. Его высота и максимальный размер между опорами посадочного устройства составили более 5 м (примерно 5200 мм), а начальная масса в конце разработки выросла до 5,5 тонн. На фото видны опорные ноги, уложенные в транспортное положение; остронаправленные антенны; навесное оборудование.
Рис. 12. ЛК в сборочном цехе (без теплоизоляции)
Рис. 15. Советский Лунный корабль
Перед полетом весь ЛК закрывался экранно-вакуумной теплоизоляцией, которая сглаживала его контуры и при этом обеспечивала надежную тепловую защиту всех систем корабля.
В этом разделе мы не рассказываем о принципах построения систем Лунного корабля. Таких систем на Лунном корабле было много:
система автономного управления;
система мягкой посадки;
система прилунения;
система обеспечения стыковки;
система электропитания;
система управления бортовым комплексом;
бортовая кабельная сеть;
бортовая цифровая вычислительная машина;
антенно-фидерные устройства;
система дальней радиосвязи;
система телевидения;
система измерений;
скафандр экипажа;
система обеспечения газового состава;
система терморегулирования;
система исполнительных органов;
научное оборудование;
средства обеспечения старта;
средства безопасности.
Автор этой книги не ставил задачу подробно описать принципы построения каждой системы, ее структуру и функционирование. Однако нельзя не сказать хотя бы несколько слов о системе управления.
Система управления — это мозг ракеты, космического объекта. Без системы управления немыслим аппарат. Можно ли представить себе автомобиль без рулевого управления или корабль без штурвала и рулевого? Нетрудно представить все последствия этого. Так и система управления Лунного корабля взяла на себя все функции по обеспечению заданного движения: посадка и прилунение, взлет и стыковка на орбите Луны с лунным орбитальным кораблем и т. д.
Разработку системы управления ЛК вел научно-исследовательский институт, руководимый академиком Н.А.Пилюгиным. Этот коллектив обладал большим опытом в разработке систем управления ракет, имел достаточный задел новых идей по системам управления космических объектов, которые и воплотил в систему управления ЛК. Институт был ведущим в создании системы, а за ним стояли еще десятки организаций, разрабатывающих отдельные элементы и блоки этой сложной системы.
Система автономного управления ЛК обеспечивает автоматическое управление его движением с возможностью ручного ввода установок для коррекции траектории на всех участках полета ЛК и управление горизонтальным маневром ЛК на заключительном участке посадки на поверхность Луны. Такая короткая, на первый взгляд, формулировка задач системы управления на самом деле предполагает огромную работу по аппаратурному и программно-математическому обеспечению.
Надо сказать, что впервые в отечественной космонавтике система управления космического объекта строилась на базе бортовой цифровой вычислительной машины (БЦВМ), в которой информация со всех чувствительных датчиков обрабатывалась по заданной логике, делалась оценка работоспособности всех систем и агрегатов ЛК и вырабатывались необходимые команды для их дальнейшего функционирования и полета.
В качестве чувствительных датчиков системы управления использовались гироскопические приборы (объединены в виде трехосной гиростабилизированной платформы) для пространственной ориентации, посадочный радиолокатор для измерения скорости и высоты полета ЛК, коллиматорное прицельное устройство и радиотехнические средства измерения. Для обеспечения высоких требований по надежности БЦВМ имела три независимых, параллельно работающих канала.
В систему управления входили полуавтоматическая система управления (ПСУ) горизонтальным маневром и угловой скоростью ЛК в процессе стыковки и ручная система управления (РСУ). РСУ позволяла пилоту самостоятельно выбирать место посадки на Луне. Для этого в его распоряжении было коллиматорное прицельное устройство и двухканатная ручка управления ориентацией и пропорциональным изменением горизонтальной скорости ЛК.
Пилот, совмещая по коллиматорному устройству метки прогнозируемой и выбираемой точек посадки выдавал информацию в систему управления для выработки команды на необходимый маневр. Проверка точности ориентации осей гиростабилизированной платформы осуществлялась солнечным и планетным датчиками.
Отработка этого сложнейшего электронного комплекса велась на созданных специальных стендах, вертолетном имитаторе посадки ЛК (на базе вертолета МИ-4) и других устройствах.
Даже по краткому рассказу о системе управления можно судить о труднейших проблемах, которые приходилось решать разработчикам системы управления ЛК. Думается, что еще не один автор, участник событий тех лет, напишет добрые слова в их адрес.
В последующих разделах постараемся с точки зрения общей компоновки ЛК рассказать коротко и о других системах, но повторяю, что каждая система Лунного корабля заслуживает своего достойного отражения в исторической литературе по космосу.
Кабина космического лунного корабля — это частица Земли в мире далеком, неведомом. С поверхности Луны на фоне неба Земля видна как малый диск, который можно закрыть рублевой монетой в вытянутой руке. В этом микропомещении должны быть обеспечены все условия для работы и отдыха человека. Поэтому кабина корабля представляет собой целый комплекс систем, оборудования и агрегатов, задача которых — обеспечить комфортные условия экипажу на всех участках полета.
Первое, что надо было решить: какая будет атмосфера в кабине. Ведь от атмосферы зависит и величина избыточного давления, которая определяет толщину защитных оболочек, а значит, и массу конструкции. Напрашивалась чисто кислородная атмосфера. У наших зарубежных коллег она и была выбрана. Это позволяло иметь по отношению к вакууму давление в кабине примерно 0,4 атмосферы (парциальное давление кислорода). Но это влекло за собой создание специальной арматуры, элементов безопасности, особой технологии производства, обмедненного инструмента и т. д. Опыта в этих вопросах у нас было существенно меньше, чем у американцев. Приняли атмосферу обычную воздушную, которую применяли до этого на всех советских пилотируемых аппаратах. Оставив парциальное давление кислорода без изменений, мы уменьшили содержание азота. В результате давление в кабине было примерно 560 мм ртутного столба. Это существенно облегчало отработку действий экипажа, да и по комфортности практически не проигрывали. Воздушная атмосфера приводила к дополнительным массам, но все понимали, что так будет безопасней и лучше. Позже жизнь подтвердила это.
В разделе «Облик Лунного корабля» мы вкратце описали, как выбиралась форма, образованная плоскими панелями. Но в те времена сделать плоскую панель было проблемой. По трехслойным панелям, скажем, с алюминиевыми сотовыми наполнителями, были только теоретические заделы, именно заделы. Методики их расчета требовали серьезных проверок, а технологическое обеспечение изготовления только разрабатывалось. Делать такие панели путем фрезерования представлялось сложным как в расчетном, так и в технологическом плане. Над нами «висел» придуманный в недрах министерства КИМ (коэффициент использования материала). Уже в семидесятых годах, когда научились использовать стружку от фрезерования, метод фрезерования стал широко практиковаться в авиастроении и полностью себя оправдал. А как нам хотелось сделать хотя бы переднюю стенку из плоской панели! Выбор передней части кабины был особо ответственен, ведь это было место работы космонавта. Нужно было обеспечить необходимые углы обзора как при посадке, так и при стыковке. Особенно тяжело давался сектор обзора при посадке: из иллюминатора должны быть видны район посадки и опорные устройства. В результате долгих споров угол обзора к вертикали был выбран в размере 7°.
Как расположить иллюминатор посадки, каков его размер, не будет ли он «бликовать», не ослепит ли отраженным светом? Эти и многие другие вопросы пришлось решать. В конце концов иллюминатор был выбран с размерами, существенно превышающими все до сих пор существовавшие на космических кораблях. На люк установили коллиматор, на который от системы управления проецировалась точка посадки. С помощью ручки управления космонавт совмещал эту точку с выбранным районом, и корабль шел к цели. Верхний иллюминатор предназначался для обеспечения стыковки. Условия его работы были известны, да и место сразу определили. Снаружи на него установили широкоугольный визир, через который космонавт определял местоположение своего корабля относительно орбитального корабля, расстояние до ЛОКа, необходимые углы маневра.
