Акроним СБ знает каждый российский космический специалист: он обозначает слова «солнечная батарея». Панели СБ содержат большое количество ФЭПов — фотоэлектрических преобразователей, которые генерируют электроэнергию при освещении солнечным светом. Это основной источник электрической энергии для КА. Они, то есть СБ, достаточно легкие и простые, по идее. Это статические устройства, не имеющие подвижных частей. Пожалуй, у них есть только один главный недостаток: чтобы вырабатывать достаточно электроэнергии, обычно требуются СБ большой площади, часто превышающие габариты самого КА. Например, КК «Союз» имеет электростанцию с установленной мощностью приблизительно в 1 киловатт, площадь его панелей около 8 квадратных метров. Общая площадь панелей ОК «Мир» в 10 раз больше. Для международной космической станции (МКС) «Альфа» потребуются СБ почти в 500 раз большей площади. Отсюда характерный вид КА и кораблей: небольшой на вид аппарат с большими распростертыми крыльями — такой вот планер, парящий, как хищная птица. Некоторые думают, что эти корабли тоже летают на крыльях, как самолеты, отчасти так оно и есть. Но только отчасти, потому что заставить их летать намного труднее. Непросто также развернуть большие конструкции — такие как СБ в космосе.

До второй половины 80–х годов мне не приходилось разрабатывать солнечные батареи (СБ). Эта привилегия и одновременно тяжелое бремя лежали на плечах других конструкторов. Требовалось особое умение, профессиональные качества, а возможно, и что?то еще, чтобы довести такое большое дело до конца, до полета. Я бы сказал, что СБ — это типичная космическая крупногабаритная конструкция (КГК). Из?за больших габаритов и других особенностей этих конструкций невозможно до конца воспроизвести их работу на Земле в их окончательной конфигурации. В силу больших размеров они запускаются в космос в сложенном положении и развертываются уже на орбите, в невесомости. Механизмы развертывания являются типичными компонентами космической техники, их конструкция совсем не проста. Сконструировать, создать их надежными — дело весьма сложное, также сложно испытать их на Земле. В этой области, так же как при отработке стыковки, требуется воспроизводить невесомость в наземных условиях, разгружать раскрывающуюся, подвижную конструкцию. Однако эти разгрузочные устройства отличаются от стендов для отработки стыковки: панели СБ не только большие, но и слишком гибкие, что затрудняет разгрузку.

Такую непростую задачу поручили моей команде в конце 80–х годов. Требовалось создать СБ для очередного модуля ОК «Мир». Однако сложность заключалась не только в этом. Требовалось разработать МСБ, создать солнечную батарею, которая могла многократно разворачиваться и складываться в космосе, выполнять некоторые другие дополнительные функции.

Когда в начале 1990 года МСБ уже подготовили к полету, они — сложенные, компактные — выглядели небольшими и аккуратными, за их внешним видом скрывалось многое, что оставалось недоступным глазу стороннего наблюдателя. Аббревиатура МСБ, наряду со многими другими, прочно закрепилась в ячейках моей памяти и, как думаю, останется там до конца. О них, об этих МСБ, еще один рассказ, эта история, может быть, о самом сложном времени моей профессиональной карьеры.

Почему — об этом в рассказе.

Третий по счету модуль в отличие от двух предыдущих «Квантов» получил название «Кристалл», его основное назначение было технологическое: модуль содержал оборудование для изготовления различных материалов, в том числе для плавки очень чистых полупроводниковых кристаллов. Отсюда его название. Технологическое оборудование потребляло большое количество электроэнергии, поэтому проблема электроснабжения приобрела дополнительную актуальность. Для работы электропечей «обычных киловатт» стало недостаточно, и новый модуль снабдили батареями повышенной мощности. Однако не только увеличенные размеры отличали эту конструкцию от обычных СБ. В силу ряда обстоятельств их концепция и конструкция оказались принципиально новыми, а процедура использования более сложной и необычной.

Несколько причин заставляли работать над тем, чтобы обеспечить многоразовое развертывание и складывание. Дело в том, что крестообразная конфигурация «Мира», рациональная в компоновке и сборке, неблагоприятна в части расположения СБ. Панели модулей могут затеняться и даже мешать друг другу. По этой причине уже на начальном этапе работ на первом модуле «Квант» предусмотрели специальное место для размещения МСБ и даже установили электрические проходные разъемы, чтобы подключить их к единой системе электропитания. Солнечные батареи «Кванта» — те, которые использовались в автономном полете до стыковки, — оказались потерянными вместе со служебным отсеком. Этот отсек в отличие от последующих модификаций модулей был отброшен, чтобы освободить задний стыковочный причал.

На «Кристалле» установили также два дополнительных привода ориентации солнечных батарей — с тем чтобы вместе с МСБ перенести их на «Квант». Эту непростую операцию предстояло выполнять космонавтам в открытом космосе, одетым в герметичные скафандры. В действительности это произошло только через десять лет.

Раскрытые МСБ перенести невозможно, они слишком большие, поэтому их надо сначала сложить: вот для чего потребовалась многоразовость. Масса переносимого груза превышала 500 килограмм, и справиться с ней человеку в скафандре, даже в невесомости, совсем непросто. Хотя груз ничего не весит, его инерция такая же, как на Земле, эту массу нужно и разгонять, и останавливать, а работать космонавту приходится в безопорном пространстве. Чтобы облегчить эту операцию, а расстояние между старым и новым местами установки батарей около 40 метров, разработали так называемую грузовую стрелу — космический кран. Эта разработка оказалась также необычной, поэтому подробности о ней — в отдельном рассказе.

Идея многоразовой СБ зародилась в НПО «Энергия» давно, и не только у нас. В нашем КБ делалось несколько попыток разработать МСБ с разными конструктивными схемами. Проектировались так называемые рулонные батареи на основе пленок с фотоэлементами: пленка сматывалась в рулон, а разматывалась при помощи раздвижной фермы. Однако дальше «бумаги» проект не продвинулся, а Филевское КБ «Салют», имевшее большой опыт по созданию СБ, разработало удачную конструкцию, которую отработали и доставили на ОК «Мир» в 1987 году. Ее развернули космонавты Ю. Романенко и А. Лавейкин, и она до сих пор не только дополняет внешний облик станции, но и продолжает снабжать ее электроэнергией. В США провели эксперимент по развертыванию макета СБ в одном из полетов Спейс Шаттла. Эту конструкцию было намечено использовать при создании международной космической станции. В Европе, в голландской фирме «Фоккер», с которой мы стали вместе работать по космической робототехнике, также создали СБ многоразового развертывания. Однако в отличие от нашей МСБ ее конструкция рассчитана для полета на беспилотных спутниках. Существенная разница заключалась в том, что нагрузки, действующие на конструкцию, существенно меньше, чем на пилотируемых станциях.

Дело вот в чем. Мне уже пришлось рассказывать о том, что на пилотируемых орбитальных станциях конструкция подвергается длительному и интенсивному на–гружению. Имеется три основных источника этих нагрузок: система управления ориентацией, физические упражнения космонавтов и воздействия при стыковке космических кораблей. Нагрузки особенно возрастают, если частота нагружения совпадает с собственной частотой колебаний элементов станции, тогда возникает резонанс. Особенно страдают протяженные нежесткие элементы. Именно такими являются солнечные батареи. Даже если напряжения не слишком велики, за годы полета число циклов нагружения становится таким большим, что может наступить усталость материалов. В связи с этим следует остановиться на том, с какими испытаниями нам пришлось иметь дело и какие испытательные стенды требовалось создать.