Вскоре я сдал экзамен по специальности — теории трения и износа. Детальное изучение много дало мне в понимании предмета, но вместе с тем приобретенные знания убедили, что фундаментальные физико–химические дисциплины — не моя епархия. По инженерной подготовке, по характеру своей основной деятельности и наклонностям я был инженером, прежде всего — конструктором механизмов; интересовали меня те аспекты проблемы, которые относились к аппарату и механизму в целом. Копать вглубь, переходить на молекулярный уровень — не было у меня к этому ни склонности, ни желания, ни достаточно глубоких знаний. Свои усилия я сосредоточил на подготовке экспериментов в космосе. Такие эксперименты представляли большой интерес с точки зрения как фундаментальной, так и прикладной науки. Они давали возможность повторить в космосе опыты, которые широко проводились на Земле в вакуумных камерах: ведь воспроизводимость результатов — один из краеугольных камней науки. С другой стороны, такой эксперимент, особенно длительная работа механизма на орбите, мог проверить конструкцию, которую можно дальше применять на практике.
Поощряемые учеными и поддерживаемые техническим руководством, мы сконструировали несколько приборов, с помощью которых «пары трения» испытывались в вакуумных камерах и которые можно было посылать на орбиту. Для исполнения нашей голубой мечты — забросить научного разведчика в межпланетное пространство — имелась принципиальная возможность. В это время в ОКБ-1 разрабатывались межпланетные автоматические станции, предназначенные для полета к Марсу и Венере. Нам удалось разместить на борту испытательный прибор с полудюжиной различных «пар трения». В общей сложности мы подготовили несколько таких приборов. К сожалению, этот период совпал с рядом неудач, которые преследовали запуски межпланетных станций. В дальний космос успешно слетал лишь один наш электромеханический разведчик.
Крагельский не ограничивался прикладными вопросами. В его лаборатории развернулись исследования фундаментальных вопросов трения в глубоком вакууме. На основе теории создавались антифрикционные материалы, рассчитанные на работу в космосе. Хорошую поддержку ему оказала специальная лаборатория ВНИИ электромеханики, где на основе фторопласта и металлокерамики создали материалы для подшипников скольжения со звучными названиями АМАН и ВАМК. В ОКБ-1, в нашем и других отделах, это направление поддержки не получило. Руководители среднего звена, заместители Главного конструктора и начальники комплексов, в большинстве своем Прагматики, скептически относились к разработкам академических институтов. Помню, как на ученом совете в ОКБ-1 после доклада Крагельского ему задавали ехидные вопросы по поводу материалов с восточными названиями.
Для космических аппаратов, рассчитанных на длительный полет, — межпланетных станций, спутников связи, — требовалось создавать механизмы с большим ресурсом работы. Эксперименты показывали, что слабым звеном были приводные электродвигатели, которые традиционно представляли собой щеточные двигатели постоянного тока. Выбор диктовался тем, что основным источником электроэнергии служили аккумуляторы. Такие двигатели перекочевали на борт космических аппаратов. Ракета активно работает лишь несколько минут, первые космические корабли летали несколько суток. Полет на Марс предполагал несколько месяцев непрерывной работы, а спутники связи — несколько лет. Бесщеточные двигатели появились только несколько лет спустя.
Лучшие щеточные коллекторы исчерпывали себя после нескольких сот часов. Наш верный смежник — завод «Машиноаппарат», основной поставщик электродвигателей, работавший под руководством Г. Ф. Каткова, — выжимал из этой конструкции все, что мог. Проблему обострил космический вакуум. Щетки электрического коллектора, почти как живые организмы, нуждались в кислороде, без которого они быстро изнашивались. Вместе с конструкторами «Машиноаппарата» — моим старым приятелем С. М. Герецовым и ныне покойным Б. С. Гусятниковым — мы разработали оригинальный электродвигатель, внутри которого создавался благоприятный микроклимат. Эту идею подсказала мне старшая сестра Наталья, как нормальный член нашей семьи окончившая Лестех и ставшая специалистом по озеленению. В то время она занималась вопросами улучшения микроклимата жилых кварталов южных городов за счет подбора зеленых насаждений. На банкете по случаю защиты ее кандидатской диссертации я пытался перебросить мосты между очень далекими научными сферами, проводя параллели между выжженными солнцем пустынями и почти пустым космосом; из этого следовал глобальный вывод о необходимости специальных оазисов. Тост получился очень научным. Он имел успех в этот вечер и — неожиданно — далеко идущие последствия. Вскоре был создан живительный «оазис» под колпаком электродвигателя Д52–Д, а испытания в барокамерах показали, что ресурс работы щеток без износа увеличился в несколько десятков раз. Оставалось провести заключительный эксперимент в космосе.
В разгар разработок электромеханики для связного спутника «Молния» у меня сформировалась конструктивная идея специального эксперимента. Испытательный прибор приводился во вращение электродвигателем Д52–Д с микроклиматом, нагрузку для которого создавал бесконтактный магнитный тормоз, соединенный с ним посредством шестеренчатой передачи. Самой хитроумной частью прибора был измеритель: с помощью двух синхронных генераторов вырабатывался электрический сигнал, который растет по мере износа шестерен. Прибор так и назывался — измеритель износа шестерен — ИИШ-1. Он стал первым и последним в этой серии, однако прибавил очень много для нашего познания условий полета в дальнем космосе.
Проектанты спутника связи, мои приятели Вячеслав Николаевич Дудников и Владимир Георгиевич Осипов, помогли мне установить на борт наш ИИШ, так сказать, почти тайно внедрить разведчика Вселенной в технику космической связи. Научному разведчику присвоили кличку Ишак. Попасть на борт «Молнии» действительно было непросто. Требовалось не только подыскать ему подходящее место и подвести к нему электропитание, любому разведчику нужна связь, индивидуальный телеметрический канал, причем не простой, не «да–нетный», а аналоговый, то есть измерительный, самый дорогой на борту. Чтобы «трогать» и останавливать нашего Ишака, необходима также специальная радиокоманда, которых, как всегда, не хватало; прибор подвесили к какой?то другой системе, заручившись согласием его хозяев.
Следующее препятствие пришлось преодолевать на заводе, где каким?то путем пронюхали, что Ишак — дармоед: он не выполнял никакой полезной работы, а лишь расходовал около 8 Вт и без того дорогой космической электроэнергии. Поэтому цеховики не спешили с изготовлением. Пришлось приложить максимум энергии и всю дипломатическую изобретательность, чтобы прибор увидел свет. И все?таки на первые спутники ИИШ-1 не попал, а слетал в космос только в 1966 году.
Всего на орбите побывало два прибора. Их полет — почти детективная космическая история, известная немногим. Первая разведывательная миссия стала лишь частичным успехом. Прибор проработал около 70 ч и остановился. Это никак не сходилось с результатами наземных испытаний. Гарантированный ресурс электродвигателя с микроклиматом оценивался в 500 ч; телеметрия обнаруживала заметный, но все же умеренный износ шестерен. Случилось что?то, чего не было на Земле. Неужели космический вакуум отличался от того, который создавался в наших барокамерах?
Я предложил изящное решение возникшей проблемы, разгадав причину, приведшую к отказу в космосе. Измерительные генераторы содержали магниты, которые, по моей гипотезе, притягивали стальную пыль — продукт износа шестерен. К несчастью, их путь лежал через шарикоподшипники, где эти частицы застревали, смешиваясь со смазкой. Консистентная смазка загустевала, постепенно увеличивая трение, пока подшипники не заклинивались совсем. В барокамерах в условиях земной тяжести этот эффект почти не проявлялся. Невесомость усугубляла засорение подшипников.
Такова была гипотеза. Провести дополнительные эксперименты на Земле мешали два обстоятельства: во–первых, создать невесомость невозможно, во–вторых, до пуска следующего спутника было совсем мало времени. К тому же оставался всего один прибор и один экспериментальный спутник связи, изготовленный на нашем заводе, то есть один шанс слетать в космос. Приходилось рисковать!
