Два корабля летят навстречу друг другу со скоростью почти восемь километров в секунду. Каждый из них герметичен, самодостаточен и построен так, чтобы никогда не открываться в космосе наружу — кроме как для выхода в пустоту. И вот им нужно не просто коснуться, а срастись в одно целое, чтобы человек прошёл из одного в другой, как из комнаты в комнату. Проблема в том, что комнаты спроектированы на разных континентах, дышат разным воздухом и даже замки на их дверях повёрнуты в разные стороны.
Когда в начале семидесятых инженеры в Хьюстоне и Подлипках начали всерьёз прикидывать совместный полёт, первое, что их остановило, — не политика и не разница в ракетах. Их остановил воздух. Apollo летал в атмосфере чистого кислорода при давлении 5 psi — примерно треть земного. Это решение родилось ещё в программе Mercury: чистый кислород проще по инженерии, легче по массе, позволяет сделать более тонкие стенки кабины. Трагедия Apollo 1 в 1967 году заставила пересмотреть процедуры на старте, но в орбитальном полёте кислородная атмосфера осталась. «Союз» жил иначе — азотно-кислородная смесь при 14.7 psi, по сути земной воздух. Советская школа выбрала этот путь сознательно: привычная среда снижает физиологические риски, а более прочный корпус корабля позволял выдерживать полное давление.
Разница почти в три раза — это не мелочь. Если космонавт из «Союза» просто перешагнёт в кабину Apollo, его кровь начнёт вести себя как газировка, открытая на высоте: растворённый азот станет пузырьками. Декомпрессионная болезнь, та самая «кессонка», знакомая водолазам. Чтобы избежать этого при обычном переходе из азотной среды в чистый кислород, требуется многочасовое предварительное дыхание кислородом — prebreathing, — вымывающее азот из тканей. Часы в скафандре, часы неподвижности, часы потерянного полётного времени. Для короткой совместной миссии это было бы убийственно: экипажи провели бы половину совместного полёта, просто готовясь к переходу.
Решение нашли в компромиссе, который потребовал уступок от обеих сторон. Советские инженеры согласились снизить давление в «Союзе» до примерно 10 psi на время совместного полёта. Американцы, в свою очередь, подняли давление в своей кабине и разбавили чистый кислород. Содержание кислорода ограничили сорока процентами — выше начиналась зона неприемлемого пожарного риска, и после Apollo 1 к этой границе относились с религиозной серьёзностью. Советская сторона для работы в изменённой атмосфере модифицировала бортовую систему жизнеобеспечения, основанную на надпероксиде калия — веществе, которое одновременно поглощает углекислый газ и выделяет кислород. Кроме того, на «Союзе» предусмотрели систему аварийного наддува на случай, если герметичность стыка окажется неидеальной.
Штатная стыковочная система Apollo — probe-and-drogue — работала по принципу штыря и конуса. Один корабль выдвигал активный зонд (probe), другой подставлял приёмный конус (drogue). Система надёжная, отработанная на лунных миссиях, но принципиально асимметричная: роли «активного» и «пассивного» распределены заранее и навсегда. Советские «Союзы» использовали собственную систему стыковки, тоже асимметричную, тоже с жёстко закреплёнными ролями.
Для совместного полёта нужно было нечто принципиально иное — механизм, в котором любая из сторон может быть и «штырём», и «конусом» одновременно. Андрогинный стыковочный узел, если пользоваться биологической аналогией, — гермафродит. Обе половинки идентичны. Каждая может захватить другую, каждая может быть захвачена. Это изящно по замыслу, но инженерно гораздо сложнее: нужно обеспечить и первичный захват, и выравнивание, и стягивание, и герметизацию — и всё это в симметричной конструкции, где ни одна сторона не «ведущая» по умолчанию.
Систему спроектировали советские специалисты из НПО «Энергия» и обозначили APAS-75 — андрогинный периферийный агрегат стыковки. Периферийный — потому что захват и герметизация происходят по краю, по периметру стыковочного кольца, а не в центре, как у probe-and-drogue. Это освобождало центральную часть для прохода экипажа — люк получался широким, достаточным для человека в лётном комбинезоне. Конструкция использовала направляющие лепестки и защёлки, расположенные кольцом. При сближении лепестки одного узла входили в пазы другого, обеспечивая грубое выравнивание, затем защёлки фиксировали соединение, а стяжные механизмы подтягивали кольца друг к другу до полного обжатия уплотнительных прокладок. Меня до сих пор поражает, что обе стороны договорились о конструкции, которая не давала преимущества ни одной из них — в разгар эпохи, когда каждый болт имел национальную принадлежность.
Даже с одинаковыми стыковочными узлами оставалась проблема: куда, собственно, поставить этот узел на Apollo? Командный модуль Apollo имел свой штатный стыковочный механизм — тот самый probe-and-drogue, через который он соединялся с лунным модулем. Переделывать командный модуль целиком было бы безумием: слишком дорого, слишком рискованно, слишком поздно. Решение нашли в дополнительном элементе — Docking Module, стыковочном модуле, который построила компания North American Rockwell на своём заводе в Дауни, Калифорния.
Docking Module — цилиндр длиной около трёх метров, зажатый между двумя мирами. С одной стороны — штатный probe-and-drogue для соединения с Apollo. С другой — APAS-75 для стыковки с «Союзом». Но он был не просто переходником, не просто муфтой между двумя несовместимыми разъёмами. Он работал как шлюзовая камера. Внутри него давление и состав воздуха можно было менять, создавая промежуточную среду между кислородной атмосферой Apollo и компромиссной смесью «Союза». Астронавт входил в модуль со стороны Apollo, закрывал за собой люк, давление и газовый состав менялись, и только после этого открывался люк в сторону «Союза». Процедура в чём-то напоминала подводный шлюз: нельзя открыть обе двери одновременно, потому что за ними — разные миры.
В январе 1975 года в Космическом центре Кеннеди уже шла сборка ракеты-носителя Saturn IB, последней из своего семейства, которой предстояло вывести всю эту конструкцию на орбиту. Стыковочный модуль размещался под обтекателем, над второй ступенью, и извлекался на орбите командным модулем — примерно так же, как в лунных миссиях Apollo извлекал лунный модуль из-под обтекателя. Привычная хореография, но с совершенно новым партнёром.
Любой стыковочный механизм — это устройство, которое должно работать с первого раза. Второго шанса на орбите может не быть: промах, заклинившая защёлка, непрожатое уплотнение — и миссия превращается в дорогостоящий пролёт мимо. Программа испытаний APAS-75 поэтому была многоступенчатой и, что необычно для холодной войны, двусторонней.
В Москве проводились тесты на масштабных моделях — двухпятых натуральной величины. Эти модели позволяли проверить кинематику захвата: как лепестки находят пазы при разных углах подхода, при боковом смещении, при угловом рассогласовании. Масштабная модель — это не игрушка; она сохраняет геометрические пропорции и позволяет отловить проблемы, которые на чертеже выглядят безобидно, а в металле превращаются в заедание или перекос. В Дауни, на заводе North American Rockwell, отдельно проверяли интерфейсные уплотнения — те самые резиновые кольца, которым предстояло держать вакуум с одной стороны и давление с другой. Уплотнение стыковочного узла — это не просто прокладка; это граница между жизнью и смертью, и допуски на её сжатие измеряются долями миллиметра.
Динамические тесты проходили на стенде DDTS в Космическом центре Джонсона (JSC) в Хьюстоне. Здесь моделировали сам момент контакта: удар, отскок, демпфирование, повторный захват. Два корабля массой в тонны, сходящиеся на относительной скорости в доли метра в секунду, — это не нежное прикосновение. Механизм должен поглотить энергию удара, не отбросив корабли друг от друга и не повредив уплотнения. Совместные проверки оборудования, когда советские и американские компоненты впервые соединялись физически, стали отдельным жанром инженерной дипломатии: каждая сторона хотела убедиться, что чужая половина механизма ведёт себя именно так, как обещано в документации.
Основной экипаж Apollo — Томас П. Стаффорд (командир), Вэнс Д. Бранд (пилот командного модуля) и Дональд К. «Дек» Слайтон (пилот стыковочного модуля). Слайтон — отдельная история: один из первоначальной «Великолепной семёрки» Mercury, отстранённый от полётов в 1962 году из-за нарушения сердечного ритма и вернувший лётный статус лишь спустя десятилетие. ASTP стал его первым и единственным полётом в космос. Дублирующий экипаж — Алан Л. Бин, Рональд Э. Эванс и Джек Р. Лусма — готовился с той же интенсивностью, зная, что вероятность полёта для дублёров в программе Apollo исторически невелика.
На советской стороне командиром «Союза-19» был Алексей Леонов — человек, первым вышедший в открытый космос в 1965 году и едва не погибший при возвращении в корабль, когда раздувшийся скафандр не пролезал в люк. Рядом с ним — бортинженер Валерий Кубасов. Руководство программой со стороны СССР осуществляли Борис Н. Петров и Константин Д. Бушуев, с американской стороны менеджером ASTP был Глинн С. Ланни. Эти люди годами встречались на рабочих совещаниях, согласовывая не только железо, но и терминологию: как называть этапы стыковки, какие команды отдавать, на каком языке, в каком порядке. Стаффорд учил русский, Леонов — английский, и каждый старался говорить на языке другого; Леонов в итоге шутил, что на орбите звучали три языка — русский, английский и «оклахомски».
Мне нравится деталь, что Слайтон — человек, ждавший своего полёта тринадцать лет, — получил должность «пилот стыковочного модуля», то есть хозяин того самого цилиндра-шлюза, через который проходило всё рукопожатие. Человек, дольше всех стоявший у закрытой двери, в итоге отвечал за дверь буквально.
17 июля 1975 года Apollo и «Союз-19» сблизились на орбите. Стыковка произошла тем же вечером, а над Эльбой — рекой, на которой в 1945 году встретились советские и американские войска, — открылись люки и состоялось рукопожатие. Совпадение получилось настолько символичным, что до сих пор ходят разговоры, будто момент приурочили; Леонов позже настаивал, что это было «некое провидение». Стаффорд управлял Apollo, подводя стыковочный модуль с APAS-75 к ответному узлу на «Союзе». Лепестки вошли в пазы, защёлки сработали, стяжные механизмы обжали уплотнения. Герметичность подтверждена.
Затем началась процедура перехода. Давление в стыковочном модуле выровняли с давлением в «Союзе». Открылись люки. Стаффорд протянул руку в люк «Союза», и Леонов её пожал. Этот момент транслировался на весь мир, но за кадром остался тот факт, что между двумя руками лежали три герметичных объёма с тремя разными атмосферами, два типа стыковочных механизмов, тысячи часов испытаний и несколько лет переговоров о том, в какую сторону должен поворачиваться запорный рычаг.
Экипажи переходили друг к другу несколько раз в течение двух дней совместного полёта. Обменивались сувенирами, проводили совместные эксперименты, ели вместе. Потом корабли расстыковались, состыковались повторно — на этот раз «Союз» играл активную роль, подтверждая андрогинность системы, — и расстыковались окончательно. «Союз-19» приземлился 21 июля, Apollo приводнился 24 июля 1975 года — последняя посадка капсулы Apollo, конец эпохи.
APAS-75 не стал музейным экспонатом. Его потомок, APAS-89, использовался на станции «Мир» для стыковки с американскими шаттлами в девяностых. Принцип андрогинного периферийного захвата, отработанный для одного символического рукопожатия, оказался настолько удачным, что лёг в основу стыковочных систем, работающих по сей день. Международная стыковочная система IDS, применяемая на МКС, построена под заметным влиянием той же школы: её механизм по форме и духу повторяет APAS-95 — прямого потомка той самой конструкции, которую советские инженеры спроектировали для миссии, длившейся меньше недели.
Грубо говоря, вся история ASTP — это история о том, что открыть дверь между двумя герметичными мирами оказалось сложнее, чем построить каждый из этих миров по отдельности. Нужно было согласовать давление, газовый состав, механику замков, форму уплотнений, протоколы безопасности, язык команд и даже направление вращения рукояток. Ни один из этих вопросов не был главным. Все они были главными одновременно. И что, пожалуй, удивительнее всего — обе стороны действительно договорились, хотя в 1975 году холодная война была далека от завершения, а уровень взаимного недоверия измерялся в мегатоннах.
Судьба у стыковочного модуля была отдельная: его отстрелили за день до возвращения, освободив командный модуль, и несколько дней он летел по орбите один — пустой трёхметровый цилиндр, уже никому не нужный, — пока 2 августа не сгорел в атмосфере. Единственный артефакт, который физически побывал «между», уничтожен штатно, по плану, как и положено переходному пространству: сначала он перестал быть нужным, потом перестал существовать.