Ошибки мировой космонавтики

Еще одна проблема – совпадение частот. Радиоприемник не может отличить две радиоволны. Если они обе на близких частотах, усилители будут увеличивать и затем использовать обе.

Первый спутник, который имел систему с радиоуправлением, назывался «Объект-Д». Этот аппарат был сделан в нескольких экземплярах. Один из них инженеры вывезли на космодром для проведения испытаний радиосистемы. Однако спутник выполнял не те команды, которые ожидали конструкторы. Стали разбираться. Технических проблем не оказалось, все было как надо, но «Объект-Д» все равно делал что-то не то или действовал, даже когда никаких радиокоманд на него не посылали. Многие военные, контролирующие испытания, заподозрили саботаж и вызвали представителей КГБ для поиска шпионов. В конечном итоге выяснилось, что на предприятии инженеры решили провести испытания дублера «Объекта-Д». Радиоволны оттуда доходили до космодрома, спутник их ловил и начинал выполнять соответствующие команды. Несогласованность испытаний в разных местах привела к большой суматохе и задержке старта.

Макет спутника «Объект Д»

Похожая история смешивания радиоволн произошла со спутником «Космос-57», который представлял собой беспилотный корабль «Восход». Его запустили с целью испытать системы для первого выхода в открытый космос. Так, например, на аппарате проверялась шлюзовая камера «Волга». С Земли с двух станций слежения одновременно отправили команды на изменение давления. Вот только программное устройство, которое было рассчитано на последовательный прием, интерпретировало их как одну команду начать снижение и спуск в атмосферу. Так как эта траектория спуска предполагала посадку корабля в незапланированном месте, через 22 минуты сработала система автоподрыва, которая использовалась с целью уничтожения аппарата, дабы он не попал в руки потенциальных противников. Ошибку исправили, в конструкцию аппарата инженеры добавили защиту радиолинии.

Действующие автоматические станции «Венера-15» и «Венера-16» тоже пришлось отключать из-за совпадения частот с другой миссией: «Вега-1» и «Вега-2». Дело в том, что баллистики выяснили: если запустить автоматическую станцию в 1984 году, она сможет изучить планету Венера и еще комету Галлея, сближение которой с Солнцем состоялось в 1986 году. Хвостатые странницы подлетают близко к Солнцу крайне редко. Комета Галлея это делает раз в 75 лет, и следующий шанс ее увидеть выпадет только в 2061 году. Упускать такую возможность было нельзя. Автоматической станции требовался год, чтобы подлететь к комете. Так, например, в 1985 году был запущен европейский зонд «Джотто». Однако баллистики в СССР обнаружили, что если старт осуществить пораньше, то орбита станции будет пересекать орбиту Венеры и можно изучить сразу два объекта. В ускоренном порядке инженеры спроектировали новую станцию, взяв уже готовое оборудование от предыдущего проекта. «Венера-15» и «Венера-16» тем временем работали на орбите второй планеты от Солнца и успешно проводили радиолокационные исследования. Когда к Венере подлетала «Вега-2», в работе ее системы ориентации возник сбой, который можно было решить отправкой радиокоманды на сброс и переориентирование. Проблема была в том, что «Венера-16» также получила бы эту команду, но в ее случае это привело бы к отвороту станции от цели исследования и от Земли. Повторно выйти на связь после этого будет невозможно. Тем не менее, чтобы спасти новейший проект, специалисты пошли на этот шаг. С учетом того, что основная миссия «Венеры-16» была уже выполнена, а «Вега-2» еще даже не добралась до своей цели, это решение было оправданно.

Еще один случай совпадения частот произошел на станции «Салют-3». Пролетая над Крымом, из бортового радиоприемника космонавты услышали голос незнакомой женщины. Она попыталась узнать, кто с ней разговаривает. Несмотря на то, что станция имела секретную задачу, Павел Попович представился как командир космической станции «Салют-3», но женщина ему не поверила и назвала космонавта телефонным хулиганом.

В 2023 году во время выхода в открытый космос космонавтов Сергея Прокопьева и Дмитрия Петелина в радиоэфире раздалась фраза на испанском языке: «Ты сказал один, пять, ноль по улице Иригойен?» Судя по всему, таксист из Аргентины попросил у космонавтов уточнить адрес. Добрался водитель до места или нет, неизвестно.

На корабле «Зонд-5» стояло оборудование по тестированию связи для пилотируемого полета на Луну. Павел Попович и несколько других космонавтов произносили стандартные для космического полета фразы, корабль регистрировал их и отправлял обратно. Эти переговоры прослушивали в США. Разведка очень сильно напряглась, так как их пилотируемый полет только готовился. Если бы человек из СССР оказался на Луне первым, это означало бы окончательный проигрыш в космической гонке. В администрации США поднялись нешуточные волнения. Об этом узнали в СССР. Тогда Павел Попович решил пошутить и отправил в эфир сообщение о готовности высадиться на Луну. В Америке быстро разобрались, что это розыгрыш, и людей на корабле не было. Хотя на «Зонде-5» все же были пассажиры – две черепахи. Русские инженеры получили нагоняй от начальства. Руководство страны не хотело сообщать никакой информации о ходе работ по лунной программе, чтобы противники не стремились форсировать события, а теперь из-за нешифрованной радиосвязи американские ученые могли догадаться о стадии программы. Действительно, после этого NASA ускорило создание своего лунного корабля.

Спутники связи, радио- и телевещания, предназначенные для людей, испытывают те же проблемы.

Galaxy 15 был спутником-ретранслятором, то есть принимал радиосигналы с наземных пунктов телевещания и отправлял их пользователям спутникового телевещания на Земле. Он проработал половину своего срока эксплуатации, но из-за космической радиации его компьютер вышел из строя. При этом контроль был потерян, но радиопередатчики и автоматические системы продолжали работать. Оказалось, что это даже хуже, чем полное отключение. Galaxy 15 начал дрейфовать, смещаясь по геостационарной орбите, и своей работой мешал другим спутникам, например, Anik F2, SES-1, AMC-11. Тогда у инженеров возник план. Раз спутник может принимать и отправлять сигналы, то можно послать ему такой сигнал, который заставит компьютер на борту перезагрузиться. Однако этот план привел только к тому, что сломалось еще несколько систем. В скором времени после разрядки аккумуляторов Galaxy 15 окончательно отключился. Когда же солнечные батареи зарядили спутник повторно, его компьютер перезапустился. Были восстановлены все системы, и аппарат еще двенадцать лет после этого проработал по назначению, превысив заявленный срок службы.

Радиолюбительский спутник AMSAT-OSCAR7, проработав пять с половиной лет, тоже вышел из строя, а потом ожил. После короткого замыкания в аккумуляторе он перестал выходить на связь. Орбита спутника была такова, что в определенный момент он на долгое время зашел в тень Земли и его аккумуляторы перестали заряжаться. Не получая энергию, они быстро разрядились. Системы связи отключились от аккумулятора и подключились напрямую к солнечным батареям. Когда спутник вышел из тени, он продолжил работать как ни в чем ни бывало. Однако к тому времени головной разработчик уже не следил за аппаратом, посчитав его утерянным. А вот антиправительственные подпольные организации в Польше решили этой ситуацией воспользоваться и приспособили официально мертвый, но еще функционирующий спутник для своих целей. С помощью радиолюбительской связи группировка «Боевая солидарность» передавала сообщения своим активистам в разных городах. Телефоны прослушивались, а про спутник правительство и не подумало.

Радио в космонавтике используется не только для общения, но и для управления. Инженеры занимались прежде всего системами управления для ракет. Во время тестирования ракет Р-1 в 1949 году было четыре не очень удачных старта, когда ракеты заметно промахивались мимо цели. Тут сыграла свою роль ионосфера. Ученые стали указывать именно на ионы в атмосфере и их влияние на радиокоманды. Однако выяснилось, что это была не главная причина. При вертикальных пусках, пока работал двигатель, информация с ракеты практически не поступала или шла со сбоями. Как только двигатель выключался, устанавливалась надежная связь, особенно в десятисантиметровом диапазоне. Дело было в двигателе, а вернее, в факеле горящего топлива. Температура горения была такой, что атомы газов – как атмосферы, так и топлива – разрушались на отдельные заряженные элементарные частицы. Получалась плазма, которая влияла на радиокоманды, создавала шум и как следствие снижала точность. Особенно сложно было, если радиоволны шли вслед за ракетой. Для лучшего контроля требовались рабочие радиостанции впереди или хотя бы вдоль курса полета. В итоге на каждом полигоне необходимы были три наземных пункта радиоуправления. Два из них должны были располагаться симметрично по обе стороны от места старта на расстоянии от 150 до 250 км, а третий должен был быть удален на 300–500 км. Это условие привело к тому, что космодром Байконур строился в обширных казахстанских степях со сложным и неприятным климатом. Правда, уже через пять лет инженеры приняли решение вообще отказаться от радиоуправления в первые минуты полета.

На орбите другое дело. В прошлой главе «Давление» описывался случай разгерметизации модуля «Спектр» орбитального комплекса «Мир» в результате столкновения с грузовым кораблем «Прогресс М-34». Причиной аварии стала неверная работа системы дистанционного управления. На борту грузового корабля была установлена телекамера и система управления по радиокомандам. А на борту «Мира» был смонтирован ранее привезенный пульт дистанционного управления. Система получила имя ТОРУ (телеоператорный режим управления). В качестве эксперимента космонавты Василий Циблиев и Александр Лазуткин для проверки эффективности попробовали совершить стыковку корабля «Прогресс М-33». Прилетевший ранее грузовик отстыковали от станции и отключили автоматические системы. Вот только на экране ТОРУ космонавты никакого изображения, кроме помех, не увидели. Это был полет вслепую. О стыковке речи уже не было, и теперь встал вопрос, как отвести корабль подальше, чтобы он не столкнулся со станцией. Одно неловкое движение – и могло произойти столкновение. На этот раз обошлось. «Прогресс М-33» прошел в 20 м от станции.

Вторая попытка была предпринята на следующем грузовом корабле «Прогресс М-34». На этот раз камера работала. После отстыковки автоматическая система была отключена. Чтобы не возникло помех, отключили всю систему, в том числе и датчики расстояния и скорости. Циблиев разместился за пультом и начал проводить повторную стыковку. Он аккуратно, постоянно притормаживая, старался держать стыковочный узел станции в центре экрана, но из-за инерции и причудливых законов орбитального движения это удавалось с трудом. Согласно ТОРУ, все шло неплохо, и до станции оставалось 24 метра. Тогда Лазуткин посмотрел в иллюминатор. В ожидаемом месте «Прогресса» не было, а был он уже метрах в двух от модуля «Спектр». Причем скорость его была больше, чем требуется. Лазуткин прокричал отвод. Тут в самый важный момент космонавт за пультом совершил неловкое движение, ручка управления дернулась. Корабль протаранил станцию и пробил ее корпус. После аварии на Земле все космонавты отряда попытались смоделировать ситуацию на тренажере, и был сделан вывод, что стыковку при работе ТОРУ в условиях, которые сложились при полете «Прогресс М-34», осуществить было практически нереально. Только двум самым опытным космонавтам удалось ее выполнить, и то со второй попытки. В дальнейшем от телеоператорного режима инженеры отказались вовсе.

Радиоволны помогают в отслеживании космических кораблей. Технология радиолокации позволяет измерять расстояние до объекта по отраженной от объекта радиоволне. Так, например, произошло во время первого полета на Луну автоматической станции. У «Луны-1» возникли проблемы с радиослежением – взошло Солнце. Наше светило излучает не только свет, но и радиоволны, которые стали отражаться от ионосферы планеты во время восхода. Они явились причиной появления шума, и найти в нем отраженный от маленького шарика сигнал не удавалось. К слову сказать, подобный эффект был известен и раньше. Во времена Второй мировой войны, чтобы скрыться от радаров, авианалеты осуществлялись во время восхода солнца. На следующих миссиях для радиопередатчиков добавили дополнительный канал связи на частоте с низким коэффициентом отражения.