На фото: Два важнейших вида ориентации станции «Салют-7» — гравитационная (левый рисунок) и орбитальная (правый рисунок)
2 СЕНТЯБРЯ
Проводим тест ДУСов - датчиков угловых скоростей. Сейчас идем в режиме стабилизации на них. В оптическом визире при 6-кратном увеличении через 19-й иллюминатор вижу на свету Капеллу из созвездия Возничего, она слегка дрейфует по крену, уходя то в одну, то в другую сторону на 1,5 градуса. Заинтересовало. Решил определить величины колебаний станции вокруг ее осей, предварительно загнав звезду в центр визира. Не могу упустить такую возможность понять динамические характеристики станции и на протяжении всего света, около 40 мин., регистрирую величину уходов звезды от центра визира и время. Потом отсюда подсчитал остаточные угловые скорости дрейфа и передал на Землю, хотя запись этих параметров идет на магнитный регистратор и в сеансе связи Земля сама без нашего участия получит эту информацию.
Сегодня мы в очередной раз выполняли орбитальную ориентацию, а что это такое, попробую описать. Такая ориентация используется в экспериментах, когда необходимо поработать по Земле или звездам с точным наведением на объект исследования, при этом одна ось станции постоянно направлена по вертикали, то есть к центру Земли, а две другие лежат в плоскости местного горизонта (условной плоскости, касательной к круговой орбите в точке нахождения станции), образуя заданные углы с направлением полета.
Орбитальная ориентация строится следующим образом. На корабле и станции есть оптический визир, который смотрит по оси «-Y».
Визир имеет два поля зрения - центральное сплошное с углом 15 градусов и периферийное из набора восьми небольших полей, в виде секторов, расположенных по окружности и смотрящих на горизонт с углом раствора 150 градусов, равным угловому, размеру Земли с высоты 350 км, на которой мы летаем. Для построения ориентации мы вручную по визиру ориентируем станцию так, чтобы шар Земли, как мяч, загнать симметрично по кругу в периферийные поля зрения.
Когда это выполнено, то ось «Y» станции совпадет с вертикалью, а продольная и поперечная оси «X» и «Z» окажутся в плоскости местного горизонта.
Теперь остается установить ориентацию по курсу. Для этого, наблюдая в центральном поле зрения визира бег Земли, подобно бегущей дороге под автомобилем, мы разворачиваем станцию вокруг вертикали, добиваясь, чтобы Земля пробегала от одного края экрана до диаметрально противоположного вдоль курсовой черты, устанавливаемой по оцифровке круговой градусной шкалы с заданным курсом.
Орбитальная ориентация считается построенной с курсовым углом ноль градусов, когда продольная ось «X» совпадает с направлением полета.
Ориентация может быть выполнена вручную и автоматически с использованием инфракрасного построителя местной вертикали ИКВ, который работает по границе теплового поля Земля - Космос и постоянно удерживает ось «Y» станции по вертикали к Земле, а курс строится следующим образом. Как я уже говорил, в орбитальной ориентации с курсом ноль градусов ось «X» лежит в плоскости орбиты касательно к ней и в процессе полета для сохранения ее положения система управления все время поворачивает станцию вокруг боковой оси, перпендикулярной к плоскости орбиты с угловой скоростью вращения вокруг Земли 4 град/мин. Если станция осью «X» отвернется от этого курса на какой-то угол, то есть выйдет из плоскости орбиты, то появится вращение и вокруг этой оси за счет орбитального движения. В результате ось «Y» начнет уходить от вертикали. Датчик ИКВ почувствует это отклонение и выдаст сигнал на его парирование тем больший, чем больше будет угол отклонения.
Этот же сигнал одновременно используется и для коррекции курса, возвращая ось «X» в плоскость орбиты. Когда курс станет ноль градусов, сигнал коррекции также станет нулевым.
Орбитальная ориентация у нас является базовой и удобна тем, что для нее легко рассчитать углы разворота станции в любую точку пространства. В промежутках между экспериментами, когда не требуется определенной ориентации, станция дрейфует произвольно, вращаясь вокруг своих осей с небольшими угловыми скоростями до град/мин., как минутная стрелка у часов. Такой режим в длительном полете, когда нецелесообразно постоянно держать в памяти машины базовую систему координат, выгоден тем, что мы не загружаем лишний раз точные системы, не держим под нагрузкой БЦВК, датчиковую аппаратуру и экономим ресурсы, топливо. Вот почему программа полета с точки зрения ее эффективности строится отдельными звеньями в несколько суток, когда поочередно идут исследования, требующие ориентации станции, и эксперименты, профилактические работы, отдых, дозаправка, разгрузка и загрузка грузовых кораблей, не требующие ее.
В то же время, чтобы беспорядочно не вращаться в неуправляемом положении при движении по орбите, мы строим так называемую гравитационную ориентацию, когда станция стоит вертикально, как бы на попа, осью «X» к Земле. Главное ее достоинство в том, что она сохраняется пассивно без управления сколь угодно долго и довольно устойчиво. Это удобно и даже приятно прежде всего потому, что есть какая-то определенность в нашем положении. Мы знаем, в каких иллюминаторах всегда видна Земля, где и как проходят звезды, какие, где Солнце, то есть как будто стоишь на Земле. При этом есть возможность в любое время вести наблюдения, съемку Земли и ее атмосферы.
В чем физический смысл гравитационной ориентации? Наша станция в связке с кораблями имеет большую длину, до 40 м, и поэтому результат воздействия центрального поля тяготения Земли иной, чем на корабль формы шара или, например, куба, у которых вся масса сконцентрирована почти на одинаковом удалении от центра тяжести.
Станция же своей формой напоминает цилиндр, где вся масса распределена по длине и ее можно представить в виде двух больших одинаковых сосредоточенных масс, соединенных длинным невесомым стержнем, то есть как гантель. Если бы такая модель станции занимала строго горизонтальное положение относительно Земли, то силы притяжения (к Земле) масс на концах гантели были бы одинаковы. Но это положение без управления не устойчиво, оно не может долго сохраняться и наступает момент, когда станция оказывается наклоненной к горизонту, то есть один конец ее становится ближе к Земле, а другой дальше. Следовательно, и силы притяжения, действующие на массы, становятся разными. Кроме того, эти силы не параллельны друг другу, так как направлены к центру Земли, и создают еще дополнительный момент сил. Вследствие этого возникает гравитационный момент относительно их центра тяжести, который, разворачивая станцию, будет стремиться совместить ее продольную ось «X» с местной вертикалью. При отклонениях станции от этого положения земное поле тяготения будет возвращать ее обратно, как ваньку-встаньку.
Можно задать вопрос: «А как же станция по крену удерживается от вращения?» Дело в том, что такой вид ориентации специально для станции не предусматривался, но, как бывает в хорошей технике, если машина технически обоснована и взаимоувязана с задачами полета, то, бывает, удается за счет общей гармонии конструкции, согласованности ее технических характеристик уловить при проектировании требования даже непредвиденных задач, при этом открывая для себя ее новые возможности и перспективу развития. Так и на нашей станции две солнечные батареи оказались, как крылья, в одной плоскости, а одна получилась, как киль у самолета, в другой.
Поэтому после ориентации станции продольной осью «X» к Земле для удержания ее от вращения по крену мы ориентируемся одиночной солнечной батареей назад против полета, чтобы при отворотах она, как киль, стабилизировала станцию слабым напором атмосферы, он на высотах 350 км еще ощутим при скорости 8 км/сек, и большой парусности. А вообще гравитационную ориентацию можно было бы и не строить, так как со временем, примерно за неделю, станция сама бы заняла такое положение, повинуясь вечному закону природы все приводить в равновесие. Но мы делаем это, чтобы сократить время.
Этот вид ориентации экономически выгоден при создании на орбитах Земли перспективных больших систем многолетнего существования, так как почти не требует затрат энергии на ее поддержание.
В вечернем сеансе связи оператор дал нам прослушать полностью пресс-конференцию ребят из 2-й экспедиции посещения. Там же академик Газенко сообщил, что у них нет никаких беспокойств за наше состояние здоровья, мы сохраняем высокую работоспособность и они, врачи, уверены, что намеченная программа будет выполнена. На пресс-конференции прозвучал вопрос: есть ли необходимость летать женщине? Если говорить о сегодняшнем дне, о сегодняшних требованиях к ним и задачам, которые они должны решать, мое мнение - все должно определяться необходимостью. Женщина уже доказала, что она может все делать на равных с мужчиной. А в полете присутствие женщины усложняет жизнь экипажа, отвлекая внимание и в быту, и в работе. Дело, конечно, есть, да хлопот много. Я считаю, женщина имеет законное право быть в составе экипажа, если она завоевала его, на равных конкурируя с мужчиной, как специалист в решении конкретных задач какого-либо научного направления, например, медицины, геологии, астрофизики и т. д.
