Журнал "Наука и жизнь", 2000 № 06 - [3]
Ряд технологических операций в космосе может выполняться только при дистанционном управлении рабочими процессами с применением всевозможных роботов и манипуляторов. Некоторые образцы таких устройств уже действуют на американских шаттлах и на российской орбитальной станции «Мир». В большинстве случаев в их работу может вмешиваться оператор-космонавт, в том числе и в открытом космосе.
Орбитальная станция «Мир» полной конфигурации, на которой из года в год проводятся эксперименты по космическим технологиям.
Немалые трудности представляет снабжение электроэнергией оборудования, работающего в подводных условиях на больших глубинах. Чтобы передать значительное количество электроэнергии с надводного корабля на глубину, нужны специальные кабели достаточно большого сечения. Потери электроэнергии в них окажутся весьма существенными, и будет относительно трудно добиться жестких вольт-амперных нагрузочных характеристик. Видимо, предпочтение следует отдать аккумуляторным батареям, которые можно снабдить соответствующими преобразователями энергии. Вполне реально использовать в будущем сверхпроводниковые кабельные линии, соединяющие мощный источник питания на надводном корабле с приемной подстанцией на дне. Здесь предстоит искать оптимальные решения.
Что касается роботов и всевозможных манипуляторов, то их применение для глубоководных работ исключает возможность непосредственного вмешательства оператора. Человек будет управлять рабочими процессами дистанционно, из глубоководного обитаемого подводного судна (батискафа). Подводные суда можно оборудовать достаточно мощными подъемно-транспортными устройствами, оснастить телевизионными камерами и различными сенсорами. Батискафы будут использовать как для визуального наблюдения, так и для инструментального контроля за состоянием подводных трубопроводов и другого оборудования.
Сварка в космосе и гидросфере сможет получить серьезное распространение только в том случае, если удастся разработать весьма совершенные методы неразрушающего контроля сварных соединений, методологию технической диагностики сварных конструкций. Для этого потребуются мощные банки данных и компьютерное моделирование. Режимы сварки в широком понимании этого термина будут выбираться с помощью компьютеров. В целом без компьютеризации создать новые технологии сварки и применить их в космосе и гидросфере просто невозможно.
Как видим, строительно-монтажные и ремонтные работы в космосе и гидросфере очень сложны и кардинально отличаются от таковых в наших земных условиях. Остановимся несколько подробнее на собственно сварочных и сопутствующих технологиях.
Сначала несколько слов о наиболее распространенной в земных условиях дуговой сварке. В космосе, где вакуум и микрогравитация оказывают существенное влияние на процессы сварки, резки, пайки и напыления, очень трудно обеспечить устойчивое горение дуги и стабильное протекание процесса сварки. Особенно это относится к сварке плавящимся электродом. Еще в шестидесятых годах в Институте электросварки им. Е. О. Патона Национальной академии наук Украины (сокращенно ИЭС НАНУ) были проведены опыты, включающие реальную сварку в космических условиях. Они показали, что дуговая сварка в открытом космосе не имеет больших перспектив.
Не дает положительных результатов и плазменная сварка, также опробованная в космосе. Тем не менее в дальнейшем дуговая и плазменная сварка и резка все же смогут найти применение в космосе, например при сооружении различных объектов на Луне. Совершенствовать и тот и другой вид сварки, а также электродуговую металлизацию, безусловно, необходимо. Для этого потребуются серьезные исследования физики дуги и металлургических процессов, протекающих при дуговой сварке в вакууме, в условиях микрогравитации.
Тем не менее сварка плавлением нужна в космосе уже сейчас при сооружении крупных орбитальных станций и платформ, а также при ремонтных операциях. Самый оптимальный процесс — электронно-лучевая сварка, поскольку необходимый для нее вакуум присутствует в космосе постоянно, а микрогравитация не составляет непреодолимых трудностей. В ИЭС созданы оборудование и технология, позволившие еще в 1984 году совместно с НПО «Энергия» осуществить электронно-лучевую сварку, резку, пайку и напыление различных металлов в открытом космосе. Эти работы превосходно выполнили космонавты С. Е. Савицкая и В. А. Джанибеков. В 1986 году в расширенном виде опыты повторили. Их провели в открытом космосе космонавты В. А. Соловьев и Л. Д. Кизим.
В девяностых годах специалисты ИЭС создали новое оборудование для применения электронно-лучевой технологии в космосе. Это установка «Универсал», снабженная сменным инструментом для сварки, резки, пайки и напыления. Она питается электроэнергией от бортовой сети космической станции. «Универсал» можно либо использовать как ручной инструмент, либо встраивать в механизированные дистанционно управляемые установки, применяемые в основном для восстановления деградировавших поверхностей теплозащитных экранов, антенн и других объектов на космических станциях. Установка «Универсал» прошла весь комплекс предполетных испытаний, сертифицирована и готова к проведению серии запланированных натурных экспериментов на орбитальной станции «Мир». Во время подготовки к полету установку «Универсал» осваивала группа американских астронавтов, прошли также «горячие» тренировки несколько российских экипажей, которым предстоит проводить сварочные эксперименты в космосе.
