Р. А. Гадфилд

Р. А. Гадфилд (полное имя — Роберт Энсон Гадфилд, англ. Robert Anson Gadfield; 12 июля 1942, Лос-Анджелес, Калифорния — 18 марта 2014, Санта-Моника, Калифорния) — американский инженер-конструктор, специалист в области авиастроения и космической техники. Наиболее известен как один из ведущих разработчиков систем управления полётом для многоразовых космических кораблей «Спейс Шаттл» (Space Shuttle) и участник проекта по созданию орбитальной станции «Скайлэб» (Skylab). Внёс вклад в теорию автоматического управления и методы расчёта аэродинамических нагрузок на летательные аппараты.

Биография

Ранние годы и образование

Роберт Гадфилд родился в семье инженера-механика Энсона Гадфилда и домохозяйки Маргарет Гадфилд. С детства проявлял интерес к авиамоделированию и физике. В 1960 году поступил в Калифорнийский технологический институт (Caltech), где в 1964 году получил степень бакалавра по специальности «аэрокосмическая инженерия». В 1966 году защитил магистерскую диссертацию на тему «Устойчивость и управляемость летательных аппаратов с изменяемой геометрией крыла» в Массачусетском технологическом институте (MIT).

Карьера в NASA

В 1967 году Гадфилд был принят на работу в Исследовательский центр Эймса (Ames Research Center) Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA). Первоначально занимался расчётами аэродинамических характеристик для проектов сверхзвуковых пассажирских самолётов (SST). В 1970 году переведён в Космический центр имени Джонсона (Johnson Space Center) в Хьюстоне, где присоединился к группе разработчиков орбитальной станции «Скайлэб».

Работа над программой «Скайлэб»

В рамках программы «Скайлэб» (1973–1974) Гадфилд отвечал за проектирование системы ориентации станции в условиях микрогравитации. Им были предложены алгоритмы коррекции положения с использованием гиродинов, что позволило снизить расход топлива на 15% по сравнению с первоначальными расчётами. За эту работу в 1974 году он был удостоен медали NASA «За выдающиеся заслуги» (NASA Exceptional Service Medal).

Проект «Спейс Шаттл»

С 1975 года Гадфилд участвовал в разработке многоразового транспортного космического корабля «Спейс Шаттл». Входил в состав группы по созданию системы управления полётом на этапе входа в атмосферу и посадки. Совместно с инженером Уильямом Хейнсом разработал математическую модель, описывающую поведение корабля при гиперзвуковых скоростях. Эта модель легла в основу бортового компьютера, управлявшего рулями высоты и направления. В 1981 году, после первого полёта шаттла «Колумбия» (STS-1), Гадфилд получил благодарность от директора NASA за «безупречную работу систем управления».

Последующая деятельность

В 1986 году, после катастрофы шаттла «Челленджер», Гадфилд был включён в состав комиссии Роджерса для анализа причин аварии. Он выступил с докладом о недостатках в системе контроля температуры твердотопливных ускорителей, что способствовало внесению изменений в конструкцию. В 1990 году вышел на пенсию, но продолжал консультировать частные аэрокосмические компании, включая Lockheed Martin и Boeing. В 2000-х годах читал лекции в Стэнфордском университете по курсу «Автоматическое управление в авиации».

Научные достижения

Теория автоматического управления

Гадфилд является автором более 40 научных статей, посвящённых теории адаптивного управления и робастной устойчивости. В 1978 году опубликовал работу «Методы синтеза регуляторов для нелинейных систем с запаздыванием», которая цитировалась в учебниках по аэрокосмической инженерии. Предложенный им критерий оценки устойчивости (критерий Гадфилда) используется при проектировании автопилотов для беспилотных летательных аппаратов.

Аэродинамика

В 1980-х годах Гадфилд занимался экспериментальными исследованиями обтекания крыльев обратной стреловидности. Результаты его работы были применены при создании экспериментального самолёта X-29 (1984). В 1985 году совместно с инженером NASA Дэвидом Алленом опубликовал монографию «Аэродинамические нагрузки на многоразовые космические аппараты», которая стала настольной книгой для конструкторов шаттлов.

Критика и наследие

Некоторые коллеги критиковали Гадфилда за излишнюю консервативность в подходах к проектированию. В частности, в 1980-х годах он выступал против внедрения цифровых систем управления с полной ответственностью (fly-by-wire) на шаттлах, предпочитая аналоговые резервные каналы. Однако после аварии «Челленджера» его позиция смягчилась, и в 1990-х годах он участвовал в модернизации бортовых компьютеров.

Именем Гадфилда назван кратер на обратной стороне Луны (диаметр 12 км, координаты 34° ю. ш., 118° в. д.), что было утверждено Международным астрономическим союзом в 2015 году. В 2016 году в Музее авиации и космонавтики в Сан-Диего открыта экспозиция, посвящённая его вкладу в освоение космоса.

Личная жизнь

Гадфилд был женат на Элизабет Гадфилд (урождённой Томпсон), преподавательнице математики. В браке родилось двое детей — сын Марк (род. 1970), ставший авиационным инженером, и дочь Сара (род. 1973), работающая в сфере биоинформатики. В свободное время Гадфилд увлекался парусным спортом и коллекционированием моделей самолётов. Скончался от сердечного приступа в 2014 году в возрасте 71 года.

Память

В 2018 году Американский институт аэронавтики и астронавтики (AIAA) учредил премию имени Р. А. Гадфилда за выдающиеся достижения в области систем управления летательными аппаратами. Премия вручается раз в два года молодым учёным в возрасте до 35 лет.

Источники

• NASA Technical Reports Server (NTRS), доклады R. A. Gadfield, 1970–1990.
• «Space Shuttle: The History of the National Space Transportation System» by Dennis R. Jenkins, 2001.
• «Skylab: A Chronology» by Roland W. Newkirk, 1979.
• Некролог в журнале «Aviation Week & Space Technology», 24 марта 2014.
• AIAA Journal of Guidance, Control, and Dynamics, том 41, выпуск 2, 2018.