de Valentina Ponomareva

explorarea

și Vladimir Orel, ed., Institutul de Istorie a Științelor și Tehnologiei Naturii. Conferința științifică anuală, 1998 [Lucrările conferinței anuale din 1998 a Institutului de Istorie a Științelor și Tehnologiei Naturii], Moscova, pp. 614-18.

Tradus din limba rusă de Slavă lui Gerovitch

1) nu au existat informații despre capacitatea umană de a funcționa în zborul spațial;
2) a existat o oarecare experiență pozitivă în dezvoltarea și operarea sistemelor automate de ghidare pe nave spațiale fără pilot;
3) problema cheie a asigurării siguranței unui pilot a fost strâns legată de problema controlului.

Prin urmare, filosofia proiectării sistemului de ghidare atât în ​​proiectele sovietice, cât și în cele americane s-a bazat pe concepția priorității de ghidare automată, conform căreia toate procedurile regulate de control erau automatizate, în timp ce un sistem manual [de control] era rezervat pentru situații de urgență. Inițial era de dorit să se excludă complet ființa umană din procesul de control.

Posibilitățile tehnice pentru implementarea acestei concepții în Uniunea Sovietică și în Statele Unite au fost diferite: greutatea navei spațiale pilotate Vostok pe orbită a fost de 4,5 tone, în timp ce greutatea lui Mercur a fost de numai 1,3-1,8 tone. Acest factor a avut un impact major asupra parametrilor sistemelor de la bord și a determinat atitudinea proiectanților față de rolul oamenilor la bordul unei nave spațiale.

Siguranța zborului este asigurată în mod tradițional prin creșterea fiabilității sistemelor și dispozitivelor de la bord. Una dintre metodele de creștere a fiabilității navelor spațiale cu echipaj a fost asigurarea redundanței structurale și funcționale pentru diferite sisteme.

Greutatea semnificativă a Vostok a permis să susțină practic toate sistemele de importanță vitală, cu excepția unității de frânare a motorului (TDU). De regulă, la bord au fost instalate dispozitive duplicate, ceea ce a făcut posibilă construirea unei nave spațiale suficient de fiabile, complet automatizate. Funcția unui cosmonaut era de a monitoriza sistemele de la bord.

Spre deosebire de Vostok, greutatea redusă a lui Mercur a limitat limitele sistemului de redundanță la bord. În multe sisteme, numai circuite sau piese individuale au fost salvate; ca urmare, această navă spațială avea o fiabilitate redusă. Singura modalitate de a crește siguranța zborului a fost să sprijine sistemele de la bord cu comenzi manuale. Prin urmare, astronauților li s-au atribuit funcții de control ample: puteau controla toate sistemele de la bord și schimba programul de zbor, chiar și în situații potențial riscante precum atingerea orbitei și coborârea de pe orbită. În multe cazuri, ei au trebuit să ia decizii de control pe baza nu instrucțiunilor de pe Pământ, ci a informațiilor actuale despre parametrii rachetei și traiectoria de zbor primită la bord. În timpul primelor zboruri, din cauza numărului semnificativ de defecțiuni ale sistemului de ghidare, astronauții au fost deja obligați să îndeplinească nu doar funcții de control experimentale, ci reale. Prin urmare, conceptele implementate în sistemele de ghidare ale primei nave spațiale cu echipaj s-au dovedit a fi diametral opuse.

Pe lângă posibilitățile tehnice determinate de greutatea livrată de rachete pe orbită, și alți factori au jucat un rol aici, inclusiv tradiții specifice în domeniul tehnologiei care au servit ca bază pentru prima navă spațială echipată. În Statele Unite, tehnologia navelor spațiale s-a dezvoltat pe baza aviației, iar respectul și încrederea în pilot, caracteristic aviației, transferate în mod natural la tehnologia navelor spațiale. În Uniunea Sovietică, tehnologia navelor spațiale se baza pe artilerie și rachetă. Oamenii de știință cu rachete nu s-au ocupat niciodată de „un om la bord”; pentru ei, conceptul de control automat era mult mai ușor de înțeles.

Lecțiile trase din zborurile Vostok și Mercury au modelat evoluții ulterioare în programele spațiale cu echipaj sovietic și american. Sistemul de îndrumare Gemeni a acordat prioritate controlului manual în diferite etape, inclusiv faze active, întâlnire și andocare. Acest lucru a făcut posibilă asigurarea funcționării fiabile a unui sistem cu piese nesigure: fiabilitatea insuficientă a tehnologiei a fost compensată de abilitatea și competența pilotului.

Inițial, prioritatea acordată controlului automat pe Vostok a fost justificată. Cu toate acestea, orientarea fără rezerve către automatizare și lipsa de încredere în cosmonaut au persistat în faza de proiectare a Soyuz, în ciuda faptului că până atunci experiența atât cu nave spațiale fără pilot cât și cu zboruri cu pilot a demonstrat deja că această abordare era irațională (de exemplu, un eșec al sistemului de ghidare al Vostok-2, primele zboruri de testare ale Soiuzului, și mai ales zborul orbital al VM Komarov). Această situație poate fi explicată prin mai mulți factori.

În primul rând, Soyuz a fost proiectat inițial ca parte a unui complex lunar de rachete spațiale pentru a fi asamblat pe orbită. Pentru asamblarea acestui complex erau necesare cinci andocări, iar patru dintre ele urmau să fie efectuate de nave spațiale fără pilot. Proiectarea unui sistem de control automat pentru întâlnire și andocare a fost, prin urmare, una dintre cele mai importante sarcini în dezvoltarea acestui complex.
În al doilea rând, o regulă bine cunoscută a dezvoltării tehnologiei a jucat un rol aici: o idee de bază odată implementată, indiferent de motiv, într-un anumit dispozitiv, dacă s-ar dovedi reușită, ar determina în mare măsură dezvoltarea ulterioară a acestui dispozitiv. Această regulă poate fi observată în mod clar în dezvoltarea zborului spațial pilotat în Uniunea Sovietică și în Statele Unite în anii 1960.

Cu toate acestea, cel mai important factor care a determinat orientarea către controlul automat a fost tendința tehnologică generală din anii 1960 - răspândirea largă a automatizării proceselor de control în sistemele tehnologice de diferite tipuri și scopuri. Nevoia de control automat în rachete și tehnologia spațială a fost obiectivă: a fost dictată de caracteristicile tehnice ale sistemelor și de condițiile de utilizare a acestora. Cu toate acestea, în automatizarea proceselor de control, inclusiv a celor de la bordul unei nave spațiale, a predominat o abordare centrată pe mașină. Mulți credeau că fiabilitatea și eficiența navelor spațiale cu echipaj uman au fost determinate în totalitate de fiabilitatea sistemelor tehnice și au conceptualizat automatizarea controlului ca o înlocuire completă a activității umane cu funcționarea dispozitivelor tehnice. De asemenea, au trecut cu vederea faptul că sistemul „om-aeronavă” (cu atât mai mult „navă spațială umană”) nu era unul autonom: echipamentul tehnic și personalul de la sol au participat, de asemenea, la controlul zborului, dar fiabilitatea lor nu a fost luată în considerare.

Experiența suplimentară cu primele andocări de test sovietice a dovedit că această abordare nu era justificată: sistemele automate au eșuat adesea; întâlnirea și andocarea nu au fost finalizate cu succes în niciunul dintre teste. Tocmai în eforturile încăpățânate ale designerilor sovietici de a crea un sistem de control automat pentru apropiere și andocare și de a exclude cosmonautul din bucla de control, trebuie să căutăm motivul războiului nostru în spatele americanilor din a doua jumătate a anilor 1960. Acest lucru este evident din comparația dintre Soiuz și Gemeni, care au fost dezvoltate practic simultan.

Această experiență a demonstrat că este imposibil să se creeze un sistem automat absolut fiabil și, mai devreme sau mai târziu, oamenii se confruntă cu necesitatea de a acționa după ce echipamentul eșuează. Cosmonautul trebuie să fie în permanență pregătit pentru a prelua funcțiile sistemului eșuat. Dar dacă funcțiile sale sunt limitate doar la monitorizare și observare, atunci este efectiv exclusă din procesul de control. Pentru a se putea alătura procesului de control, el trebuie să aibă abilități de control manual puternice bazate nu numai pe experiența sa cu teste la sol, ci și pe performanțele sale de funcții de control în condiții reale de zbor. Dacă cosmonautul își pierde astfel de abilități datorită rolului său pasiv, probabilitatea de a alege și de a efectua procedura corectă în caz de urgență ar fi mică. Această contradicție este inerentă sistemelor de control automat.

Eforturile pentru un sistem automat absolut fiabil duc la crearea unor bucle de control redundante (posibil multiple), dar, în ciuda complexității, dimensiunilor și greutății crescânde a sistemelor de control, aria lor de aplicabilitate rămâne limitată. Aici apare o altă contradicție: cea dintre nivelul actual de fiabilitate și caracteristicile de cost și greutate ale unui sistem.

Aceste contradicții, în mare parte caracteristice perioadei inițiale de dezvoltare a tehnologiei navelor spațiale cu echipaj sovietic, au subliniat ineficiența și lipsa fundamentului pentru abordarea centrată pe mașini către proiectarea navelor spațiale cu echipaj. În cele din urmă, proiectanții au recunoscut rolul principal al ființei umane în asigurarea eficienței și siguranței zborurilor spațiale. Acest lucru a dat impuls dezvoltării sistemelor de control semiautomate.

Nu există nicio îndoială că, în ciuda unui număr mare de situații extraordinare și de urgență, programele Gemeni și Apollo au fost finalizate cu succes, deoarece în Statele Unite încă de la început navele spațiale cu echipaj au fost proiectate cu orientare spre sisteme de control semi-automate în care și rolul decisiv a fost acordat astronauților. Sistemul de ghidare Gemeni era deja semi-automat, iar sistemul de ghidare Apollo a fost proiectat în așa fel încât un astronaut să poată efectua toate operațiunile necesare pentru întoarcerea din orice punct al orbitei lunare, independent de informațiile primite de pe Pământ.

Opusele s-au întâlnit în cele din urmă: sistemele semiautomate au constituit „mijlocul de aur” pe care cosmonautica sovietică și americană l-a abordat din două direcții opuse: sovieticii provenind din sistemele automate și americanii, s-ar putea spune, din cele manuale.