За 100–200 метров корабль зависает напротив стыковочного узла, то есть его скорость относительно станции равна нулю. И вот, наконец, он начинает медленно-медленно приближаться к станции — два метра в секунду, чтобы не врезаться или не пролететь мимо нее. Если возникает опасность столкновения, происходит автоматический увод корабля от станции.
Желательно осуществить стыковку с первого раза. Выполнить вторую попытку будет гораздо сложнее. Причаливание осуществляется аккуратно, экипаж как бы подкрадывается к цели. Чтобы стыковочный механизм сработал нормально, необходимо расположить корабль и станцию на одной линии, совсем как ключ от двери перед тем, как вставить его в замочную скважину. Конечно, при этом неминуемо будут возникать боковые смещения и отклонения от оси. Как следствие этого, после сцепки два космических аппарата начинают немного колебаться один относительно другого. Однако эти колебания быстро прекращаются, как говорят, успокаиваются. Чтобы упростить этот процесс, сгладить колебания, предусмотрены амортизаторы.
Стыковка корабля к станции планируется в начале третьих суток его полета (на втором витке третьих суток, то есть на тридцать четвертом витке). Обычно стыковка осуществляется в автоматическом режиме. Приборы и системы, установленные на корабле, действуют по определенной программе, заложенной еще на Земле. Однако бывают случаи, когда командиру экипажа рекомендуется принять управление на себя и осуществить стыковку вручную, а это куда сложнее, чем продеть нитку в иголку. Для ручной стыковки командир использует специальную мишень, расположенную на причале станции. В процессе сближения экипаж осуществляет визуальный контроль стыковки по стыковочной мишени, которая подсвечивается Солнцем или фарой корабля. Наконец следует доклад: «Есть касание!»
«Причал», «причаливание» — термины из словаря моряков. Ничего удивительного — ведь и название «корабль» пришло из морского дела. Да, и в космосе, и в морском порту есть «причал». Однако на космической станции он не такой, как на морском берегу. Прибывшее судно достаточно принайтовить канатами или тросами к чугунному кнехту на причале, и экипаж может по трапу легко покинуть его. В космосе все сложнее. Причаливший космический корабль надо накрепко зафиксировать, плотно присоединить корабль к станции, проверить герметичность перехода и только потом переходить в космическую станцию.
Для этого придумали удобную систему стыковки с внутренним переходом. Она состоит из двух частей. Одна установлена на крышке переходного люка бытового отсека космического корабля, а ее автоматика размещена в самом отсеке. На другом космическом объекте, например станции, которая ожидает прилетающий корабль, находится вторая часть стыковочного устройства. Все операции по стыковке выполняются механизмами корабля, а механизмы станции находятся в ожидании.
Стыковочный механизм корабля представляет собой довольно сложное устройство со штырем, точнее штангой, которая может втягиваться в стыковочный механизм и выдвигаться. Она и выдвинулась, если читатель помнит, после первого витка.
Главная деталь ответной части, находящейся на станции, — приемный конус с гнездом, в которое должен попасть штырь. Сразу точно попасть в гнездо трудновато. Поэтому для облегчения дела перед гнездом расположен металлический конус. Наливая воду из чайника в бутылку, легко промахнуться мимо узкого горлышка, но если вставить в бутылку воронку (а она обычно делается в форме конуса), то струя воды, ударив в стенку воронки, затем неминуемо попадет в горлышко. Так и в стыковочном устройстве: достаточно попасть штырем в конус, и форма воронки сама загонит штырь в гнездо.
Мы не случайно только что сказали, что струя воды ударяет в стенку воронки. Так и для двух космических кораблей любая стыковка начинается с удара. Существует целая наука, называемая теорией удара, без которой разработать систему стыковки в космосе невозможно.
Чтобы сделать удар как можно слабее, надо уменьшить скорость сближения. Соударение штыря и конуса начинается с касания. В этот момент относительная скорость корабля и станции очень мала — обычно около 10 сантиметров в секунду, но не более 35 сантиметров в секунду. Касание и есть первый момент стыковки.
Главное сделали — попали! На конце штанги находится головка, вроде кулачка. На головке сделаны четыре защелки, которые зацепляются в гнезде. Как будто кулачок раскрылся и пальцы зацепились за гнездо. После того как взаимные колебания успокоятся, штанга начинает втягиваться и обе сцепившиеся части стыковочного устройства все плотнее и плотнее прижимаются друг к другу. Это одна из сложных операций, которую надо выполнить. Если ее проделать аккуратно, то стык окажется герметичным благодаря механизму его герметизации, который располагается на стыковочном шпангоуте (еще один морской термин!): он сделан в виде металлического кольца. Такое же кольцо находится и в стыковочном механизме станции. На каждом шпангоуте по восемь замков. После стягивания замки шпангоутов защелкиваются. Объединяются электрические цепи и другие коммуникации корабля и станции.
Специальные резиновые уплотнения не дадут воздуху выходить из корабля и станции. Но герметичность стыка надо проверить с помощью датчиков. И когда космонавты убедятся, что воздух не вырвется наружу, можно открыть внутренние люки и спокойно перейти через внутренний тоннель с корабля на станцию. Процесс этот долгий, занимает около двух часов. Поэтому журналистам, коллегам и родным космонавтов, иностранным гостям, руководителям космической отрасли и другим важным персонам, которые сейчас в ЦУПе внимательно следят за информацией на больших экранах, придется запастись терпением. Но вот, наконец, один из наиболее ответственных этапов полета успешно завершен.
А когда космический корабль уходит от станции, направляясь обратно на Землю, все проделывается в обратном порядке: люки закрываются, замки открываются, штанга выдвигается, штырь и гнездо расцепляются, пружинные толкатели отталкивают корабль от станции, космические аппараты расстыковываются.
Нештатные ситуации при стыковке
Но не всегда стыковка проходит гладко.
19 апреля 1971 года на орбиту была выведена первая орбитальная станция «Салют», и через несколько дней к ней стартовал космический корабль «Союз-10» с первой экспедицией в составе Владимира Александровича Шаталова, Алексея Станиславовича Елисеева и Николая Николаевича Рукавишникова. Корабль пристыковался к станции, но из-за повреждения стыковочного агрегата корабля во время стыковки космонавты не смогли перейти на борт станции.
В 1977 году космонавты неправильно оценили взаимное положение корабля и космической станции. Когда попытка стыковки не удалась, экипаж решил осуществить следующую вне зоны радиовидимости, то есть без связи с ЦУПом. Но не получилось. Штырь коснулся корпуса станции, но в гнездо не попал. Выяснилось, что топлива едва-едва хватает на посадку. Земля приказала экипажу возвращаться.
А за три года до того ошибся уже не человек, а автоматика. В 1974 году корабль «Союз» летел к космической станции. Когда корабль был на расстоянии всего 360 метров от нее, автоматическая система сближения должна была переключиться на другой режим работы. Она и переключилась, но неправильно определила расстояние: 360 метров «приняла» за 36 километров. На такой дальности двигательная установка разгоняет корабль до большой скорости. И вместо того чтобы приближаться к стыковочному узлу медленно и аккуратно, корабль набирал скорость с риском врезаться в станцию и повредить ее. Экипаж сумел затормозить корабль, но не понял, в чем причина такого неправильного поведения автоматики, и повторил попытку стыковки. Нештатная ситуация в точности повторилась. А затем и еще раз. Произошел перерасход топлива. Еще немного, и его не хватило бы для посадки. Пришлось отказаться от стыковки и возвращаться на Землю.
Когда осуществляли стыковку модуля «Квант» со станцией «Мир», возникла нештатная ситуация. Уже казалось, стыковка прошла успешно, но экипаж доложил, что стягивание модулей выполнено не полностью. В чем дело? Чтобы выяснить это, космонавтам пришлось выйти в открытый космос. Они обследовали стыковочный узел и нашли там… мешок! В нем были использованные средства личной гигиены. Предыдущий экипаж перед расстыковкой, закрывая люк, не проконтролировал как следует результат. И крышка люка защемила мешок. Вот так от каждой мелочи в космосе зависит успех или неуспех большого дела.
К очень серьезным последствиям привела неудачная стыковка грузового корабля «Прогресс» к «Миру» в 1997 году. Надо сказать, что режим стыковки был очень сложным: на грузовом корабле стоит телекамера, которая показывает, как он сближается со станцией, а космонавт, находящийся на космической станции, видит передаваемую картинку и вручную стыкует корабль, как будто он сам находится на нем. Но в нужный момент скорость не погасилась до требуемой величины. Космонавт попытался увести корабль в сторону, чтобы избежать столкновения, но времени уже не оставалось. Корабль врезался в один из модулей со скоростью три с половиной метра в секунду. Произошла разгерметизация. Экипаж закрыл люк в модуль навсегда, больше он никогда не использовался.
