Тема 'Звезда'

Предисловие

Набор космонавтов в Институте электросварки им. Е.О.Патона стал одним из немногих в нашей космической истории целевых наборов, когда космонавты, специалисты в какой-либо области, отбираются не для работы в отряде космонавтов, а для проведения на орбите конкретных экспериментов, напрямую связанных с их 'земной' работой. Так как от этих событий нас отделяет уже 40 лет, и информация о них встречается достаточно редко, нам показалось целесообразным помимо рассказа о ходе набора, рассказать и о самой программе 'Звезда', результатом которой стало создание автономного устройства для сварки в космосе, получившего название 'Вулкан', в честь древнеримского бога огня, покровителя кузнечного ремесла. Рассказ же о наборе космонавтов по этой программе вынесен в отдельный раздел История набора.

 

История рождения 'Вулкана'.

После избрания в конце 1962 года директора Киевского Института электросварки им. Е.О.Патона (ИЭС им.Е.О.Патона) Бориса Евгеньевич Патона президентом АН УССР, в Киеве побывал Михаил Васильевич Мельников, один из замов С.П.Королева. Он был восхищен работами Института по сварке и напылению ниобия, о чем и доложил Королеву по приезде в Подлипки. В результате Сергей Павлович сам позвонил Б.Е. Патону и пригласил его к себе на встречу. Очевидно, что именно тогда по инициативе С. П. Королева были начаты работы по созданию технологии космической сварки металлов. В начале эти работы велись разрозненно отдельными специалистами и коллективами.

При повторной встрече в декабре 1963 года Б. Е. Патон и С. П. Королев приняли решение о начале совместных работ по сварке в космических условиях. Сразу же после возвращения в Киев, 30 декабря 1963 года Борис Евгеньевич созвал совещание с заведующими основных отделов, на котором было решено: 'В 1964 году приступить к широким исследованиям по созданию способов сварки в космосе, включающих разработку технологии, техники и оборудования для сварки и резки, а также исследование металлургических вопросов сварки различных металлов в специфических условиях космоса'.

Так в ИЭС им.Е.О.Патона начались работы над темой, получивший в 1964 году название 'Звезда'. Общее руководство по всем работам было возложено на директора ИЭС, а зам. руководителя (куратором) стал зам. директора Данила Андреевич Дудко. Для решения поставленных задачи при конструкторском отделе была создана лаборатория ?35, которой было поручено разработать технологию сварочных работ в космосе, а также сконструировать и испытать соответствующее оборудование. Главным конструктором проекта стал зам. директора Григорий Петрович Дубенко. В число руководителей и сотрудников лаборатории вошли инженеры, конструкторы и технологи по каждому процессу, всего около 20 человек. Хотя они занимались темой 'Звезда', все формально числились в своих отделах.

Работа начиналась с абсолютного нуля. Поэтому первоначально рассматривались практически все известные виды сварки с точки зрения их применимости в условиях космоса: вакуум, невесомость, энергоемкость, массогабаритные характеристики оборудования и т.п. В связи с этим к работе были подключены сразу несколько подразделений: отдел по сварке плавящимся электродом, отдел плазменной сварки, отдел электронно-лучевой сварки и др. Ответственным за плазменную сварку был назначен С.П.Лакиза, за электронно-лучевую - О.К.Назаренко, за сварку плавящимся электродом - А.Е.Марченко. Все установки были автоматическими. Группу автоматики возглавлял Ю.Н. Панкин. В 1964 году было разработано и изготовлено лабораторное оборудование для отработки трех различных способов сварки в вакууме. Причем оборудование сразу проектировалось с учетом возможности использования его на летающей лаборатории для исследования сварки в условиях невесомости. Некоторые способы сварки тогда были разработаны впервые в мире, например сварка плавящимся электродом в вакууме и плазменная сварка низкого давления.

Поскольку полностью смоделировать в наземных экспериментах условия космического пространства невозможно, предварительные исследования было решено выполнять по этапам, на каждом из которых имитировались бы отдельные особенности космического пространства. Одним из первых этапов были эксперименты на летающей лаборатории, которая позволяла создать условия кратковременной невесомости. Для проведения их на борту самолета весной 1965 года группа из четырех сотрудников ИЭС прошли парашютную подготовку в ЛИИ г. Жуковский для допуска к полетам на невесомость, и еще трое прошли парашютную подготовку в аэроклубе в Киеве.

В июне 1965 года испытания лабораторного оборудования в условиях невесомости были проведены в ЛИИ в г.Жуковский, где в то время наводилась единственная в стране летающая лаборатория. Было выполнено 10 полетов, во время которых испытывались все три установки. На этих установках работали специалисты Института электросварки А.А.Загребельный, Ю.Н.Ланкин, А.Е.Марченко, В.Г.Фартушный, А.С.Цыганков, В.А.Чалов. Были получены уникальные результаты по сварке электронным лучом, плавящимся электродом и плазмой в вакууме и невесомости с регистрацией на кинопленку скоростными и авиационными (фотопулемет) кинокамерами. По результатам полетов был составлен отчет и снят кинофильм. Отчет и кинофильм в сентябре 1965 года были рассмотрены на специальном совещании ОКБ-1, которое провели С.П.Королев и Б.Е.Патон. Тогда же было начато проектирование аппарата, позже названного 'Вулкан', для установки на борт нового космического корабля 'Союз'.

В 1966 году первый вариант аппарата был изготовлен, и начались его комплексные испытания и доработки. Испытания штатных образцов автоматической сварочной установки 'Вулкан' в наземных лабораториях, барокамерах, на летающей лаборатории начались осенью 1967 года. Испытателями, главным образом, были кандидаты в космонавты. Испытания и усовершенствования установки продолжались около двух лет. Всего было создано три модификации 'Вулкана'. В конце 1968 года работа была завершена.

'Вулкан' представлял собой автономное устройство, соединенное с системами корабля лишь кабелями телеметрии. Конструктивно он состоял из двух блоков. В рабочем (негерметичном) находились все три сварочные устройства и вращающийся стол с образцами. Во втором (герметичном) блоке размещались приборы управления, средства автоматики и измерений, система энергопитания. Установка имела два пульта управления. Один располагался на крышке рабочего блока, второй - дистанционный был соединен кабелем с 'Вулканом'. Источником питания служила аккумуляторная батарея.

В августе 1969 года бригада конструкторов выехала на Байконур для установки 'Вулкана' на космический корабль. Сам сварочный аппарат разместили в орбитальном отсеке, а дистанционный пульт управления - в спускаемом аппарате. Первый эксперимент по сварке металлов в космосе был выполнен 18 октября 1969 года на космическом корабле 'Союз-6' летчиками-космонавтами В.Н.Кубасовым и Г.С.Шониным.

После разгерметизации орбитального отсека космонавт-оператор Кубасов, который находился в спускаемом аппарате, в соответствии с программой включил автоматическую плазменную сварку. Вслед за этим он привел в действие автоматические устройства по сварке электронным лучом и плавящимся электродом. Во время каждого опыта космонавт-оператор наблюдал за работой установки по сигнальным табло на пульте управления.

Результаты эксперимента были опубликованы в советской и зарубежной печати. В них сообщалось, что испытание 'Вулкана' прошло полностью успешно, в соответствии с программой. Однако сейчас известно, что во время экспериментов произошел ряд неудач: во-первых, не зажглась плазма при проведении плазменной сварки, и образцы оказались не сварены. Во-вторых, во время сварки плавящимся электродом из-за неравномерного вращения стола с образцами сварной шов оказался неровным.

Тем не менее, проведенный в космосе эксперимент дал много интересного материала для совершенствования конструкции сварочной аппаратуры и уточнения технологии процесса сварки. Главным итогом эксперимента стало то, что он позволил сделать выбор в пользу электронно-лучевой сварки и электронно-лучевого нагрева как наиболее перспективный в космических условиях. Кроме того, подтвердилось, что большинство систем и механизмов установки 'Вулкан' работали безотказно, т.е. при его проектировании были приняты правильные решения. Эксперимент показал, что сварка и резка металлов в условиях невесомости и космического вакуума возможна, и эти процессы можно использовать при ремонтных и монтажных работах в космосе.