Как добиться, чтобы корабли со стыковочными агрегатами свободно, без действия силы тяжести, сближались с заданными скоростями и смещениями до соприкосновения, сцеплялись, выравнивались и стягивались, а амортизационная система и другие механизмы при этом работали точно так же, как им предстоит работать в космосе?
Конечно, сделать это непросто. Существуют разные способы воспроизведения такого движения в земных условиях. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, но все они сложны и доставляют много хлопот испытателям. Можно, например, подвешивать специальные макеты кораблей на карданных шарнирах, так, чтобы точки подвеса находились в центрах тяжести кораблей и перемещались в трех направлениях. Получается довольно простая система, но в ней все же нелегко полностью исключить земную тяжесть при поступательных движениях, а также имитировать работу систем управления кораблями.
Специалисты НАСА выбрали другой путь. Они сделали комбинированную установку для воспроизведения процесса стыковки, которая состоит из шестистепенного стенда с гидравлическими следящими приводами и вычислительной машины. Компьютер непрерывно вычисляет координаты кораблей, как если бы они двигались в невесомости, и выдает команды на следящие приводы. Те перемещают установленные на стенде стыковочные агрегаты один относительно другого в соответствии с вычисленными координатами. При соприкосновении стыковочных агрегатов возникают усилия, которые непрерывно измеряются с помощью специальных датчиков. Сигналы от датчиков поступают в компьютер, тот их учитывает, и таким образом вычислительно–механический контур, как говорят, замыкается. Процесс в нем идет непрерывно.
На такой испытательной установке американские специалисты отрабатывали систему стыковки для лунной программы «Аполлон», а потом и для программы «Скайлэб». Установка очень дорогая и довольно капризная в эксплуатации. В ней используется много высокоточных приборов, начиная от приводов стенда, датчиков усилий и перемещений, кончая элементами вычислительного устройства. Она снабжена системой автоматической настройки и проверки, а также разветвленной системой аварийной остановки при возникновении каких?либо неисправностей, перегрузок или выхода одного из ее многочисленных параметров за допустимые пределы. Чтобы проводить испытания при очень высоких и очень низких температурах, часть стенда с испытуемыми агрегатами заключается в специальный подвижный чехол, под который нагнетается горячий или холодный воздух.
Короче говоря, испытательный комплекс, хотя и обладает большими возможностями и несомненными достоинствами, сам требует тщательного ухода, постоянного контроля и устранения частых неисправностей. В этом мы убедились на собственном опыте осенью 1973 года и особенно летом 1974 года во время проведения совместных динамических испытаний. Как?то один из американских специалистов в сердцах пошутил: «Здесь никогда не знаешь, что испытывается: стыковочное устройство на стенде или стенд с помощью стыковочного устройства».
На самом деле бывало и то, и другое. Несомненное достоинство американской испытательной установки — возможность «стыковать» самые различные космические корабли: от легких до сверхтяжелых. Ведь изменять параметры кораблей очень просто, достаточно ввести нужные коэффициенты в уравнениях, решаемых компьютером, или использовать другие уравнения. По мере развития космических полетов, увеличения количества запускаемых космических кораблей и станций такой стенд действительно может оказаться необходимым.
Испытательную установку подобного типа, конечно, трудно было сразу создать совершенной. Стенд с системой приводов, изготовленный в середине 60–х годов в разгар работ по программе «Аполлон», рассчитывался на испытание стыковочных устройств ограниченных размеров. Кроме того, принципиальная кинематическая схема стенда была не совсем удачной: сложна, громоздка и имела целый ряд неблагоприятных технических характеристик.
Поэтому, готовясь к испытаниям о программе ЭПАС, а также учитывая перспективы развития следующей программы пилотируемых полетов США — «Спейс Шаттл», специалисты НАСА решили перестроить стенд, сохранив в основном вычислительную и управляющую части установки и другие вспомогательные системы.
К осени 1973 года работы были закончены, схема стенда стала намного логичнее и проще. Но, к сожалению, при этом, как выяснилось позднее, не избежали и некоторых просчетов.