نظام ربط طرفي خنثوي

على عكس أنظمة الالتحام السابقة، يمكن لأي من وحدتي APAS-75 أن تؤدي دور الوحدة النشطة أو السلبية حسب الحاجة. عند الالتحام، تتفاعل الموجهات ذات الشكل المجرفي للوحدة النشطة الممتدة (يمين) والوحدة السلبية المنكمشة (يسار) لتحقيق محاذاة تقريبية. تتحرك الحلقة التي تحمل الموجهات لمحاذاة مزاليج الوحدة النشطة مع مزاليج الوحدة السلبية. بعد تثبيتها، تمتص ممتصات الصدمات طاقة الصدمة المتبقية في الوحدة الأمريكية؛ بينما تؤدي المخففات الميكانيكية الوظيفة نفسها في الوحدة السوفيتية. ثم تنكمش الوحدة النشطة لتقريب أطواق الالتحام. تُكمل الموجهات والمآخذ الموجودة في أطواق الالتحام عملية المحاذاة. تدفع أربعة قضبان دفع زنبركية المركبة الفضائية بعيدًا عن بعضها عند الانفصال. ^{[ 6 ]}

اختار الأمريكيون شركة نورث أمريكان روكويل لبناء سبع آليات إرساء (اثنتان للرحلة، وأربع للاختبار، وواحدة احتياطية). ^{[ 7 ]}

بنى الاتحاد السوفيتي خمس مركبات فضائية من طراز سويوز مزودة بنظام الالتحام APAS-75. حلقت المركبات الثلاث الأولى كأنظمة اختبار ( كوزموس 638 ، وكوزموس 672 ، وسويوز 16 ). أما المركبة الرابعة، سويوز 19، فقد استُخدمت في مشروع اختبار أبولو-سويوز، وهي المركبة الوحيدة من طراز سويوز التي استخدمت نظام الالتحام فعليًا، بينما استُبدل نظام APAS-75 الأخير المُركّب على سويوز 22 بكاميرا قبل الرحلة. ^{[ 8 ]} أما على الجانب الأمريكي، فقد حملت وحدة الالتحام أبولو-سويوز طوق التحام APAS-75 وطوق التحام أبولو.

في أبريل 1970، اقترح مدير وكالة ناسا توماس أو. باين ، في اجتماع غير رسمي مع الأكاديمي الروسي أناتولي بلاغونرافوف في نيويورك، أن تتعاون الدولتان في مجال سلامة رواد الفضاء، بما في ذلك معدات الالتحام المتوافقة على محطات الفضاء والمركبات الفضائية للسماح بعمليات الإنقاذ في حالات الطوارئ الفضائية. ^{[ 9 ]}

اقترح المهندس كالدول جونسون نظامًا حلقيًا مخروطيًا خلال اجتماع عُقد في موسكو في أكتوبر 1970. ^{[ 10 ]} رفض بوريس ن. بيتروف التعديل البسيط لنظام أبولو وسويوز ووصفه بأنه "حيلة فضائية"، واقترح تطوير آلية التحام عالمية. اقترح جونسون أن يقوم مركز المركبات الفضائية المأهولة (MSC) بوضع "تصميم مُناسب تحديدًا لمتطلبات مهمة وحدة القيادة والخدمة/ساليوت، على أن يكون التصميم مُجرد تمثيل للشكل والوظيفة الأساسيين لمعدات الالتحام التي تُلبي متطلبات نظام الالتحام المُتوافق مع المركبات الفضائية المُستقبلية". ^{[ 10 ]}

خلال اجتماع عُقد في هيوستن في يونيو 1971، أشار فالنتين ن. بوبكوف، المتخصص السوفيتي في أنظمة الالتحام، إلى أن السوفييت يفضلون أيضًا نسخة ما من نظام الحلقة المزدوجة والمخروط. ^{[ 5 ]} أوضح بوبكوف من خلال رسومات تخطيطية أن القطر الإجمالي لنظام الالتحام لا يمكن أن يتجاوز 1.3 متر، لأن أي نظام أكبر سيتطلب تغييرًا في غطاء الإطلاق. ^{[ 5 ]} عندما أثار جونسون مسألة تعديل الغطاء، شدد السوفييت على الأثر الكبير الذي سيُحدثه هذا التعديل. ^{[ 5 ]} فبالإضافة إلى تصميم غطاء جديد، سيتعين عليهم اختبار ديناميكيات الإطلاق للأجهزة المُعدلة. ^{[ 5 ]} كان الأمريكيون يأملون في المطالبة بنفق أكبر، لكن بدا أن هذا التغيير كبير جدًا بالنسبة لنظرائهم. ^{[ 5 ]}

بعد اجتماعات يونيو، كلّف جونسون بيل كريسي وفريقه من المصممين الميكانيكيين بالعمل على التصميم الأولي لآلية الالتحام. ^{[ 5 ]} وبحلول موعد مغادرة وفد ناسا إلى موسكو، كان فريق كريسي قد صمم وبنى نظام التحام مزدوج الحلقات والمخروط بطول متر واحد، مزودًا بأربعة أصابع توجيه ومخففات على كلا الحلقتين، بحيث يمكن أن يكون أي نصف نشطًا أو غير نشط أثناء الالتحام. ^{[ 5 ]} أنتج مختبر الهياكل والميكانيكا في مركز الفضاء موسكو أفلامًا بتقنية 16 ملم تُظهر هذا النظام أثناء العمل، والتي أخذها جونسون إلى موسكو في نوفمبر، بالإضافة إلى كتيب يصف النظام ونموذج لمزالج الالتحام. ^{[ 5 ]} ولدهشة جونسون، كان فلاديمير سيرومياتنيكوف يعمل على نسخة معدلة من مفهوم ناسا للحلقات والمخاريط منذ أكتوبر السابق. ^{[ 5 ]} فبدلاً من أصابع التوجيه الأربعة في الاقتراح الأمريكي، اقترح سيرومياتنيكوف ثلاثة، وبدلاً من ممتصات الصدمات الهيدروليكية، اقترح مخففات كهروميكانيكية. ^{[ 5 ]} في جوهر الأمر، وافق السوفييت على فكرة استخدام مجموعة من الأصابع المتشابكة لتوجيه نصفي جهاز الالتحام من نقطة التلامس الأولية إلى نقطة الالتحام. ^{[ 5 ]} كما كان مفهوم استخدام مخففات الصدمات على حلقة الالتحام النشطة للمركبة الفضائية لتخفيف أثر اصطدام مركبتين فضائيتين مقبولاً أيضاً. ^{[ 5 ]} خطط كلا الفريقين من المهندسين لسحب النصف النشط من جهاز الالتحام باستخدام رافعة كهربائية لسحب كابل. ^{[ 5 ]} بمجرد سحبه، يتم تثبيت مزاليج هيكلية أو مزاليج جسم المركبة لربط المركبتين معاً. كان لا بد من حل ثلاث مسائل أساسية  - عدد الموجهات، ونوع مخففات الصدمات، ونوع المزاليج الهيكلية  - قبل البدء في تصميم نظام عالمي. ^{[ 5 ]}

كان جونسون وكريسي والمهندسون الآخرون في قسم تصميم المركبات الفضائية يرغبون في استخدام أربعة موجهات لأنهم اعتقدوا أنها توفر أفضل هندسة عند استخدام مخففات الصدمات الهيدروليكية. ^{[ 5 ]} وكما أوضح بيل كريسي لاحقًا، فإن أكثر حالات الفشل احتمالًا عند استخدام مخففات الصدمات الهيدروليكية هي حدوث تسرب يؤدي إلى انهيار أحد ممتصات الصدمات عند الاصطدام. ^{[ 5 ]} وقد أدت دراسة تركيبات مختلفة إلى استنتاج متخصصي مركز الفضاء والقيادة أن أربعة موجهات وثمانية ممتصات صدمات هي التصميم الأمثل. ^{[ 5 ]} وأشار كريسي أيضًا إلى أن أكثر المشاكل احتمالًا في النظام الكهروميكانيكي هي تجمد أو تعطل أحد أزواج مخففات الصدمات. ^{[ 5 ]} ولذلك، سعى السوفيت إلى تقليل عدد الأزواج في نظامهم لنفس السبب الذي دفع الأمريكيين إلى تفضيل عدد أكبر للحد من احتمالية حدوث خلل ما. ^{[ 5 ]}

نظراً لعدم امتلاك الولايات المتحدة أي مساهمة هندسية أو تقنية كبيرة في تصميمها المقترح، ولأن الاتحاد السوفيتي كان يمتلك مساهمة كبيرة في تصميمه المقترح، فقد تم اختيار التصميم السوفيتي كأساس للمرحلة التالية من الدراسة. ^{[ 5 ]}

بحلول نهاية اجتماع نوفمبر/ديسمبر، وقّع الفريقان محضر اجتماع يحدد المفهوم الأساسي لنظام إرساء عالمي ثنائي الجنس. ^{[ 5 ]} وجاء في البيان الرسمي: "يتضمن مفهوم التصميم حلقة مزودة بموجهات ومزالج تثبيت مثبتة على قضبان متحركة تعمل كمخففات ومحركات سحب، وحلقة إرساء مزودة بمزالج تثبيت محيطية مع مانع تسرب للإرساء." ^{[ 5 ]} كما تضمن المحضر معلومات أساسية عن أشكال وأبعاد الموجهات. ^{[ 5 ]} وكان من المقرر أن تكون الموجهات صلبة وليست على شكل قضبان، كما اقترح السوفييت في البداية، وأن يكون عددها ثلاثة. ^{[ 5 ]} وطالما تم استيفاء شرط امتصاص قوى الإرساء، كان لكل جانب حرية تنفيذ تصميم مخفف الصدمات بالطريقة التي يراها مناسبة. ^{[ 5 ]} خطط السوفيت لاستخدام نهج كهروميكانيكي مصمم لمسبار الالتحام سويوز، بينما اقترح الأمريكيون استخدام ممتصات صدمات هيدروليكية مماثلة لتلك المستخدمة في مسبار أبولو. ^{[ 5 ]} كما دعا هذا الاقتراح إلى تطوير معدات التحام يمكن استخدامها في وضع نشط أو سلبي؛ فعندما يكون نظام إحدى المركبتين نشطًا، يكون نظام الأخرى سلبيًا. ^{[ 5 ]}

بعد دراسة التصميم التفصيلي للآلية، اتفق الجانبان على أن تكون مزاليج التثبيت مطابقة للتصميم المُطور في مركز الفضاء السوفيتي، بينما تتبع المزاليج الهيكلية والحلقة التصميم السوفيتي. ^{[ 5 ]} وقد استُخدمت هذه المجموعات المزدوجة من الخطافات بنجاح في كلٍ من سويوز وساليوت. ^{[ 5 ]} إضافةً إلى ذلك، اتفق الفريق على تفاصيل تتعلق بدبابيس المحاذاة، والمحركات الزنبركية (للمساعدة في فصل المركبة الفضائية عند الانفصال)، ومواقع الموصلات الكهربائية. ^{[ 5 ]} ولتقييم مفهوم نظام الالتحام وضمان التوافق في مرحلة مبكرة من التطوير، خطط الفريق لبناء نموذج اختبار بمقياس 2/5، وسيتم تحديد تفاصيله الدقيقة في الاجتماع المشترك القادم. ^{[ 5 ]}

فور عودته إلى هيوستن، أعدّ كالدول جونسون مذكرة لتوثيق بعض التفاهمات غير الرسمية التي تم التوصل إليها في موسكو. ^{[ 5 ]} وأشار إلى أن هذا التفاهم يعكس "الطريقة التي ستُجري بها الدولتان المرحلة التالية من الدراسات الهندسية لتلك الأنظمة وتنسقانها  ... وقد تم التوصل إلى هذه التفاهمات  في أغلب الأحيان خارج الاجتماعات الرسمية، ولذلك من غير المرجح أن يتم الإبلاغ عنها بطريقة أخرى." ^{[ 5 ]} فعلى سبيل المثال، فيما يتعلق بقطر الفتحة، لاحظ أنه "اتضح منذ البداية  ... أنه لا يمكن دمج فتحة بقطر أكبر من 800 ملم تقريبًا في مركبة ساليوت الفضائية دون صعوبة بالغة"، لكن مركز الفضاء الماليزي "تصالح منذ فترة طويلة" مع قطر فتحة اختبار أقل من متر واحد. ^{[ 5 ]} وتابع جونسون قائلاً: "لقد أُطلق على مجموعة حلقة الالتقاط أسماء مختلفة، منها الحلقة والمخروط، والحلقة والمخروط المزدوج، والحلقة والأصابع. ^{[ 5 ]} وقد تم الاتفاق من الآن فصاعدًا على تسمية حلقة الالتقاط بـ"الحلقة" والأصابع بـ"الأدلة"." ^{[ 5 ]}

عمل بيل كريسي وعدد من زملائه مع يفغيني غينادييفيتش بوبروف على طاولة الرسم لوضع هذه الرسومات الهندسية السوفيتية الأمريكية الأولى. ^{[ 11 ]} رسم لاري راتكليف حلقة التثبيت والموجهات على ورق الرسم، وقدم روبرت ماك إيليا تفاصيل حلقة التوصيل الهيكلية، بينما أعد بوبروف رسمًا مشابهًا للمزالج الهيكلية. ^{[ 11 ]} ثم أخذ تي أو روس هذه الرسومات وأجرى تحليلًا للأبعاد للتأكد من توافق جميع العناصر. ^{[ 11 ]} مهد الاتفاق على المواصفات الفنية لنظام الالتحام الطريق أمام ناسا لبدء مناقشات مع روكويل حول بناء نظام الالتحام. ^{[ 11 ]}

في أبريل 1972، أبلغ السوفيت وكالة ناسا أنهم اختاروا استخدام مركبة فضائية من طراز سويوز بدلاً من محطة ساليوت الفضائية لأسباب تتعلق بالتكلفة والجوانب التقنية. ^{[ 4 ]}

صدرت الموافقة الرسمية النهائية على مهمة الالتحام المشتركة في موسكو بتاريخ 24 مايو 1972. ووقع الرئيس الأمريكي نيكسون ورئيس الوزراء السوفيتي أليكسي كوسيجين اتفاقية التعاون في استكشاف واستخدام الفضاء الخارجي للأغراض السلمية، والتي تضمنت تطوير أنظمة التحام متوافقة للمركبات الفضائية لتحسين سلامة رحلات الفضاء المأهولة وتمكين إجراء التجارب العلمية المشتركة. ^{[ 9 ]} وكان من المقرر أن تُجرى أول رحلة تجريبية لهذه الأنظمة عام 1975، باستخدام مركبات أبولو وسويوز معدلة. ^{[ 9 ]} وإلى جانب هذه المهمة، كان يُؤمل أن تتمكن المركبات الفضائية المأهولة التابعة للبلدين من الالتحام ببعضها البعض في المستقبل. ^{[ 9 ]}

في يوليو 1972، ركز الفريق على وضع مواصفات أكثر تفصيلًا لنظام الالتحام. ^{[ 12 ]} أُدخلت بعض التحسينات على الموجهات وأجزاء أخرى من الآلية؛ وكما هو الحال مع الفرق الأخرى، وُضع جدول زمني للأشهر القادمة، يُحدد الوثائق المطلوب إعدادها والاختبارات المطلوب إجراؤها. ^{[ 12 ]} بعد أن أجرى الفريق دراسة متأنية لنظام الالتحام الأمريكي بمقياس 2/5، مما ساعد المصممين على مناقشة آلية عمل النظام وتحديد التحسينات، حددوا موعدًا لاختبارات نموذجية مشتركة في ديسمبر. ^{[ 12 ]} حينها سيتمكن المهندسون من رؤية كيفية توافق عناصر الربط بين نظام كل دولة مع عناصر نظام الدولة الأخرى. ^{[ 12 ]} قال السوفييت إنهم سيضعون "خطة اختبار النماذج المصغرة لنظام الالتحام أبولو/سويوز" (IED 50003)، بينما قام الأمريكيون بتحديد أبعاد النموذج وتجهيزات الاختبار. ^{[ 12 ]}

تحت إشراف سيرومياتنيكوف، جهّز الفريق السوفيتي وثائقه باللغتين الإنجليزية والروسية، وأعدّ نموذجًا مصغرًا لنظام الالتحام بنسبة 2/5 للاجتماع المشترك. ^{[ 13 ]} لاحظ بعض الأمريكيين أنه على الرغم من أن آلية الاتحاد السوفيتي أكثر تعقيدًا من الناحية الميكانيكية من الآلية الأمريكية، إلا أنها مناسبة للمهمة و"متطورة" في تنفيذها. ^{[ 13 ]} راجع الجانبان خطة اختبار النموذج المصغر بنسبة 2/5 ووقعاها، وحددا موعد الاختبار في ديسمبر/كانون الأول في موسكو. ^{[ 13 ]}

كان من المخطط أن تكون مراجعة الأنظمة الأولية (PSR) "مراجعة رسمية للتكوين  ... تبدأ قرب نهاية المرحلة المفاهيمية، ولكن قبل بدء أعمال التصميم التفصيلي" لآلية الالتحام. ^{[ 13 ]} وكجزء من عرضهما التقديمي لمجلس مراجعة الأنظمة الأولية (الذي يضم المديرين الفنيين)، أدرج دون ويد وسيرومياتنيكوف جميع بيانات الاختبار والمواصفات والرسومات الخاصة بنظام الالتحام، بالإضافة إلى تقييم تصميم الآلية. بعد الاستماع إلى تقريرهما، شعر لوني وبوشوييف أن ثلاثة مجالات إشكالية تحتاج إلى مزيد من الدراسة. ^{[ 13 ]} أولًا، لفت انتباههما شرط وجود دافع زنبركي مصمم للمساعدة في فصل المركبتين الفضائيتين، حيث أن فشل هذا الدافع في الانضغاط بشكل صحيح قد يمنع إتمام عملية الالتحام. ^{[ 13 ]} ثانيًا، أكد لوني وبوشوييف على أهمية وجود مؤشر يتحقق من أن المزالج الهيكلية مثبتة في مكانها بشكل صحيح. ^{[ 13 ]} قدم النظام الأمريكي معلومات حول آلية عمل كل مزلاج، لكنه لم يُشر إلى انضغاط موانع التسرب، بينما قدم النظام السوفيتي بيانات عن انضغاط موانع التسرب فقط، دون أي بيانات عن المزاليج. ^{[ 13 ]} ولضمان السلامة الهيكلية لنفق النقل، كان من المهم التأكد من إغلاق جميع المزاليج الثمانية. ^{[ 13 ]} تمثلت المشكلة الثالثة في إمكانية فتح المزاليج الهيكلية عن غير قصد. ^{[ 13 ]} دعا بوشوييف ولوني إلى إعادة تقييم شاملة لجميع هذه المسائل، ونصحا المجموعة بتقديم توصياتهما المحددة إليهما في ديسمبر ويناير. ^{[ 13 ]}

كانت الاختبارات الجماعية للنموذج المصغر بنسبة 2/5 والجزء الثاني من المراجعة الأولية لأنظمة الالتحام آخر نشاط مشترك مُجدول لعام 1972. ^{[ 14 ]} وصل الأمريكيون إلى موسكو في 6 ديسمبر واستمروا في العمل حتى 15 ديسمبر. ^{[ 14 ]} جرى اختبار النماذج المصغرة في معهد أبحاث الفضاء في موسكو. ^{[ 14 ]}

بدأت اختبارات أنظمة الالتحام السوفيتية والأمريكية كاملة النطاق في هيوستن خلال شهر أكتوبر 1973. ^{[ 15 ]}