идёт загрузка...
Вооружения 
20 апреля 2021

Звезды высоких технологий

Предприятия, входящие в корпорацию «Тактическое ракетное вооружение», вносят существенный вклад в освоение космического пространства

ИгорьКошуков

Нынешний год – год 60-летия первого пилотируемого космического полета. 12 апреля 1961 года Юрий Алексеевич Гагарин проложил человечеству дорогу в космос. Это – безусловный успех советской науки и промышленности. Полету Гагарина предшествовала поистине титаническая работа тысяч людей: рабочих, техников, инженеров, академиков.

В космонавтике, как и в любой отрасли, главное условие успеха – постоянное развитие, движение вперед. Космическая гонка, под знаком которой развивались космические отрасли СССР и США, быстрее, чем когда-либо раньше, способствовала развитию науки и техники. В первую очередь достижения в космонавтике использовались в оборонной промышленности, работали на обеспечение безопасности страны. Но затем некоторые технологии, отработанные в космической сфере, приходили на службу простым людям в их повседневной жизни. То же самое происходит и сегодня.

Многие предприятия, входящие в Корпорацию «Тактическое ракетное вооружение» (КТРВ), занимались и продолжают заниматься не только созданием высокоточного оружия, но и вносят существенный вклад в освоение космического пространства. Вклад в общее дело любого из них – важен. Однако некоторые предприятия все-таки следует отметить особо – в их компетенции не только серийное производство тех или иных элементов конструкции ракет-носителей или космических кораблей, но и самостоятельная разработка сложнейшей техники, предназначенной для исследования и покорения внеземного пространства.

Сборка станции «Алмаз-Т» в цехе завода им. М.В. Хруничева.

«Кондор», наследник «Алмаза»

В мире не так много предприятий, способных выполнять полный цикл разработок космической техники – от генерирования идеи до серийного производства ракет-носителей, спутников, пилотируемых космических кораблей, пилотируемых орбитальных станций и их модулей, военных баллистических и крылатых ракет. В нашей стране их всего два: во-первых, РКК «Энергия», во-вторых, Военно-промышленная корпорация «Научно-производственное объединение машиностроения», которая в 2012 г. вошла в состав КТРВ. Эти предприятия можно назвать двумя полюсами отечественной космонавтики.

Сегодня в состав АО «ВПК «НПО машиностроения» входят такие предприятия, как АО «Пермский завод «Машиностроитель», АО «ПО «Стрела», АО «НПО электромеханики», АО «УНИИКМ» и некоторые другие. Из них только ПЗ «Машиностроитель» в ходе системного кризиса 1990-х гг. вынужден был отказаться от участия в гражданской космической программе. Остальные в кооперации с ВПК «НПО машиностроения» работают по этому направлению до сих пор.

Первые космические проекты в ОКБ-52 (ныне АО «ВПК «НПО машиностроения») появились в конце 50-х – начале 60-х годов прошлого века под руководством основателя предприятия, академика Владимира Николаевича Челомея. Заслуги В.Н. Челомея и созданного им коллектива в развитии отечественной космонавтики не уступают заслугам С.П. Королева и его КБ. В нашей стране только эти два величайших конструктора вели разработки в области пилотируемого космоса. Единственное отличие состоит в том, что С.П. Королев занимался «гражданским» космосом, а В.Н. Челомей – «военным», что накладывало на его имя и работу возглавляемого им предприятия гриф особой секретности.

За прошедшие годы в АО «ВПК «НПО машиностроения» были разработаны и сданы в эксплуатацию многочисленные образцы космической техники. В частности, уникальный ракетно-космический комплекс «Алмаз» с орбитальной пилотируемой станцией, транспортным кораблем снабжения, многоразовым тpexмeстным возвращаемым аппаратом и грузовой капсулой для доставки на землю информации. С 1973 по 1977 гг. на орбите Земли работали три орбитальные пилотируемые станции комплекса «Алмаз», которые получили названия «Салют-2», «Салют-3» и «Салют-5» соответственно. На них успешно отработали экипажи космонавтов: П.Р. Попович и Ю.П. Артюхин; Б.В. Волынов и В.М. Жолобов; В.В. Горбатко и Ю.Н. Глазков. Комплекс «Алмаз» заложил основу всему семейству созданных в стране тяжелых орбитальных пилотируемых станций.

Малый космический аппарат серии «Кондор».

В это же время была создана тяжелая ракета-носитель серии «Протон», которая в дальнейшем обеспечила запуск в космос сверхтяжелых научных космических станций «Протон», созданных под руководством академика В.Н. Челомея в интересах Академии наук СССР, всех пилотируемых орбитальных станций семейства «Салют», автоматических станций «Алмаз», космических аппаратов «Венера», «Зонд», «Луна», «Марс», комплекса «Мир», множества телекоммуникационных и военных космических аппаратов, а также модулей российского сегмента Международной космической станции.

Специалистами ВПК «НПО машиностроения» созданы космическая система противоспутниковой обороны, управляемые спутники системы глобальной морской космической разведки и автоматические станции «Алмаз-Т» для наблюдения поверхности Земли из космоса.

Среди недавних разработок предприятия – семейство малых космических аппаратов дистанционного зондирования Земли в различных спектральных диапазонах «Кондор-Э». Система предназначена для получения высококачественных изображений, необходимых для мониторинга земной поверхности и океанов, экологического мониторинга и эффективного управления природными ресурсами. Космические аппараты «Кондор-Э» выводились на орбиту в 2013 и 2014 гг. ракетой-носителем «Стрела», также самостоятельно разработанной ВПК «НПО машиностроения».

Продолжением этого направления является завершение эскизного проекта по доработке космического комплекса «Кондор-ФКА» с созданием космического аппарата «Кондор-ФКА-М». Уже завершены все необходимые согласования, пройдена экспертиза в головных институтах Госкорпорации «Роскосмос». В текущем году должна начаться разработка конструкторской документации.

Эта часть работы ведется в рамках разработки космической системы дистанционного зондирования Земли на базе малых космических аппаратов, оснащенных радиолокатором высокого разрешения с синтезированной апертурой и в интересах Минсельхоза, МЧС России, Росреестра, Росгидромета.

Многоразовая транспортная космическая система «Энергия – Буран».

В аппарате «Кондор-ФКА-М» довольно много нововведений. В первую очередь РЛС будет иметь гибридную зеркальную антенну с АФАР-облучателем (активная фазированная антенная решетка). В результате аппарат сможет обеспечить значительно более высокое разрешение получаемой радиолокационной информации, более широкую полосу съемки, лучшую информативность радиолокационного сигнала и в целом более высокую производительность космического аппарата. Такое решение – звено в планомерном освоении применения АФАР на разрабатываемых АО «ВПК «НПО машиностроения» космических аппаратах. Это первый шаг для того, чтобы в последующем перейти на аппараты более совершенного уровня.

Надо отметить, что достигнуто фактически стопроцентное применение отечественной электронной компонентной базы в приборах и системах космического аппарата. То есть реализуемый руководством страны курс на импортозамещение приносит свои плоды.

«Кондор-ФКА-М» разрабатывается с учетом мировых тенденций развития космической радиолокации. Это позволит в будущем обеспечить лидерство в этой сфере.

В 2020 г. из средств Инновационного фонда АО «ВПК «НПО машиностроения» начата разработка космического аппарата мини-класса, также оснащенного радиолокатором на базе АФАР. Массогабаритные характеристики спутника позволяют на одной ракете-носителе выводить на орбиту сразу восемь таких космических аппаратов. То есть одним пуском можно развернуть в космосе целую группировку спутников, которая обеспечит съемку больших площадей земной поверхности. На выходе новые спутники дают снимки с худшим разрешением по сравнению с КА «Кондор ФКА-М», но достаточным для выполнения задач в гражданском сегменте экономики. К этому проекту проявляют большой интерес представители госкорпораций «Роскосмос» и «Росатом». К слову, Госкорпорация «Роскосмос» в настоящее время разворачивает работы по программе «Сфера», согласно которой в космосе в скором времени должна быть развернута большая группировка спутников различных назначений, в том числе и радиолокационных. Мини-радиолокационные аппараты разработки АО «ВПК «НПО машиностроения» абсолютно вписываются в эту группировку. Эта работа должна быть завершена к сентябрю 2021 г. К настоящему моменту сформирован облик космического аппарата мини-класса, выполнены основные радиотехнические и прочностные расчеты, разрабатываются ключевые идеологические технические документы и эскизная конструкторская документация на узлы и агрегаты, а также создан и испытан макет приемно-передающего модуля с излучателем из состава АФАР.

Кроме того, с прошлого года начата проработка возможности обеспечения фактически в непрерывном режиме мониторинга Северного морского пути. Перед Россией стоит задача сделать эту водную транспортную артерию одной из самых востребованных в мире. Поэтому необходимо обеспечить масштабную съемку всей акватории Севморпути как минимум два раза в сутки. Таким образом можно будет отслеживать меняющуюся ледовую обстановку в этом непростом для судоходства районе. Радиолокационные спутники позволяют проводить съемку в любое время суток и при любых погодных условиях. И любой из разработанных и создаваемых АО «ВПК «НПО машиностроения» радиолокационных космических аппаратов в составе определенной группировки способен решать эту задачу.

Таким образом, на сегодняшний день АО «ВПК «НПО машиностроения» ведет работы сразу по трем направлениям в сфере «мирного» космоса. Первое – изготовление серийной космической техники («Кондор-ФКА»), второе – разработка конструкторской документации с реализацией ранее предложенных инноваций («Кондор-ФКА-М»). И третье – собственно выработка инноваций.

«Энергия – Буран» – вершина советской космической программы

Создание многоразового пилотируемого корабля «Буран» и ракеты-носителя «Энергия» – выдающиеся достижения отечественной науки, техники и промышленности. Для создания ракеты-носителя сверхтяжелого класса «Энергия» были объединены усилия сотен КБ, заводов, НИИ, строительно-монтажных и эксплуатационных предприятий. Вклад в разработку этой программы внесли десятки министерств и ведомств, Академия наук СССР. В полном объеме выполнил свои обязательства и Пермский завод химического оборудования (ПЗХО, ныне – АО «Пермский завод «Машиностроитель»). В программе также принимали участие ПО «Стрела», АО «НПО электромеханики», АО «УПКБ «Деталь».

Радиовысотомер «Полоса».

Пермскому заводу химического оборудования было поручено изготовление твердотопливных ракетных двигателей (РДТТ) увода и мягкой посадки основных блоков первой ступени ракетоносителя «Энергия». Это комплекс специальных импульсных двигателей 17Д74, 17Д75, 17Д78, 17Д79, разработанных пермским КБМаш (в настоящее время – ОАО «НПО «Искра») под руководством главного конструктора Л.Н. Лаврова. На ПЗХО производственные мощности в то время находились на пике своего технического прогресса. Разрабатывались и внедрялись в производство новые технологии, оборудование, инструмент, осваивались новые виды испытаний. Но новое задание потребовало приложения значительных усилий. Для изготовления титановых деталей пришлось создать и организовывать новый участок титанового литья. Спроектировали специальное оборудование для нанесения теплозащитного покрытия. И все-таки все сложнейшие задачи удалось успешно решить. Первая партия корпусов РДТТ была изготовлена в количестве 34-х штук и перед отправкой с завода ее осматривала комиссия, состоящая из представителей четырех предприятий: КБМаш (разработчик изделия); ПЗХО (изготовитель металлического корпуса с ТЗП); НИИПМ (разработчик заряда); Пороховой завод им. С.М. Кирова (изготовитель заряда). По каждому корпусу было принято решение о допуске в дальнейшую работу за подписью представителей всех предприятий.

Радиовысотомер «Вираж».

Успешное освоение и производство межконтинентальных баллистических и крылатых ракет морского базирования в 60-70 гг. прошлого столетия создали Оренбургскому машиностроительному заводу (ныне – ПО «Стрела») высокий авторитет одного из лидеров ракетно-космической отрасли. Эти достижения привлекли внимание генеральных конструкторов-разработчиков космических аппаратов. В 1968-1974 гг. в рамках кооперации с Научно-производственным объединением им. С.А. Лавочкина предприятие участвовало в создании космических станций серии «Луна», в эти же годы осуществлялось производство блоков автоматических станций для исследований Марса и Венеры.

В 1981-1982 гг. завод участвовал в производстве блоков и агрегатов транспортной космической системы «Энергия – Буран». Оренбургские специалисты в порядке кооперации изготавливали сухие клепаные отсеки и трубопроводы для ракеты-носителя сверхтяжелого класса «Энергия».

АО «НПО электромеханики» начиная с 1970-х годов реализовало ряд проектов по созданию и производству гироскопических приборов навигации и стабилизации для космических ракет-носителей и орбитальных космических аппаратов. Изделия этого предприятия устанавливались и на ракету-носитель «Энергия».

В наши дни ПО «Стрела» выполняет заказы на изготовление деталей и сборочных единиц для средств выведения космических аппаратов по заказам АО «НПО им. С.А. Лавочкина». Это детали переходных отсеков, головных обтекателей разгонного блока «Фрегат». Также в рамках сотрудничества с РКК «Энергия» им. С.П. Королева на заводе налажено производство наземного оборудования для транспортировки пилотируемого космического корабля проекта «Орел».

В АО «НПО электромеханики» разработан комплекс командных приборов системы управления ракеты-носителя «Союз-2», надежность и эффективность работы которого подтверждены результатами успешных запусков РН «Союз-2» с космодромов «Байконур», «Плесецк», «Восточный», а также с космодрома «Куру» во Французской Гвиане. По своим характеристикам этот комплекс не имеет аналогов в России, а по ряду ключевых параметров превосходит зарубежные аналоги автономных систем инерциальной навигации и управления.

В 2020 г. с космодрома «Байконур» был впервые осуществлен успешный запуск и вывод на промежуточную орбиту ракетой-носителем «Союз-2» космического корабля с экипажем на борту.

Начало эксплуатации ракеты-носителя «Союз-2» в пилотируемом режиме – большое достижение в отечественной космонавтике и в очередной раз подтверждает высокую степень надежности этой ракеты-носителя в целом, аппаратуры системы управления и приборов инерциальной навигации в частности.

АО «НПО электромеханики» активно участвует в реализации проектов по созданию и производству гироскопических приборов навигации и стабилизации для ракетно-космической техники, в частности, ведется разработка комплекса командных приборов для системы управления новой ракеты-носителя «Союз-5».

Успешная посадка «Бурана»

Мы подробно рассказали об участниках программы по созданию советской ракеты-носителя сверхтяжелого класса «Энергия». Но в состав Корпорации «Тактическое ракетное вооружение» входит предприятие, которое непосредственно участвовало и в создании самого орбитального корабля-ракетоплана многоразового использования «Буран». Это – АО «Уральское проектно-конструкторское бюро «Деталь». Оно было создано в 1949 г. как головное предприятие по разработке радиовысотомеров (РВ) и радиовысотомерных систем (РВС). Первые работы по измерению высоты в диапазоне сверхбольших высот от 100 до 600 км начались в 1963 г. с началом создания РВ-21. В середине 1960-х годов был разработан РВ-30 – радиовысотомер малых высот для системы предупреждения космонавтов о сближении спускаемого аппарата с поверхностью Земли. РВ-30 эксплуатировался до 1973 г.

Посадка МТКК «Буран».

В эти же годы были разработаны РВ малых высот «Планета» и больших высот «Вега», которые обеспечили автоматическую мягкую посадку целого ряда космических аппаратов «Луна» (от «Луна-16» до «Луна-24»). В частности, благодаря РВ «Вега» и «Планета» Советский Союз преуспел в «лунной гонке» с США: состоялась первая полностью автоматическая экспедиция на естественный спутник Земли межпланетной станции «Луна-16», которая не только совершила мягкую посадку на поверхность Луны, но и взяла пробы грунта, взлетела и вернулась на Землю.

В 1977 г. было принято решение о разработке радиовысотомеров для измерения высоты полета в режимах спуска и посадки многоразового космического корабля «Буран». РВ малых высот «Полоса» предназначался для автоматической посадки, а РВ больших высот «Вираж» – непосредственно для измерения высоты полета в режимах спуска и посадки «Бурана» в диапазоне высот от 0,5 до 25 км. Знаменитый единственный полет «Бурана» в ноябре 1988 г. состоялся во многом благодаря разработанным в УПКБ «Деталь» радиовысотомерам, с помощью которых была осуществлена мягкая посадка МТКК в автоматическом режиме.

В настоящее время в рамках российской космической программы УПКБ «Деталь» разрабатывает высоконадежную радиовысотомерную систему СРВ для пилотируемого транспортного корабля нового поколения, отличающуюся высокой точностью измерения высоты полета и составляющих вектора путевой скорости с возможностью измерения медленных горизонтальных перемещений и углов эволюции возвращаемого аппарата перспективной пилотируемой транспортной космической системы.

Главная задача – безопасность космонавтов

Несмотря на то что отечественная ракетно-космическая техника на всех этапах своего развития характеризовалась высокой степенью надежности, в столь технически сложной сфере от трагических случайностей или ошибок не застрахован никто. Поэтому в нашей стране были созданы системы аварийного спасения экипажа космического корабля в случае аварии ракетно-космического комплекса на старте и в полете на участке выведения на орбиту искусственного спутника Земли. Они разработаны и производятся в АО «МКБ «Искра» имени И.И. Картукова». Среди других образцов продукции этого предприятия – двигатели мягкой посадки пилотируемых космических кораблей, твердотопливные газогенераторы, использующиеся в ракетной и авиационной технике.

Машиностроительное конструкторское бюро «Искра» имени Ивана Ивановича Картукова имеет большую и славную историю. Оно было организовано в 1946 г. Начало освоения космоса в 1961 г. ознаменовалось участием МКБ «Искра» в разработке систем катапультирования космонавтов перед приземлением спускаемых аппаратов.

На кораблях «Восток» использовалась система индивидуального катапультирования космонавтов, что не обеспечивало достаточной дальности увода и защищенности экипажа (например, при взрыве ракеты-носителя), а также существовали участки полета, где спасение было маловероятно или даже невозможно.

Создание нового поколения многоместных космических кораблей серии «Союз» привело к изменению логики спасения экипажей. Корабли должны были получить новые качества по функционированию и безопасности полета.

Корабли серии «Союз», проектирование которых велось с 1962 г. в ОКБ-1 главного конструктора С.П. Королева (в настоящее время ПАО «РКК «Энергия»), были рассчитаны на полет трех космонавтов. С учетом опыта, накопленного во время работ по кораблям «Восток», «Союзы» необходимо было обеспечить способами и средствами спасения экипажа на всем протяжении участка выведения и обеспечить защиту от воздействия окружающей среды в аварийной обстановке.

В результате большого объема проведенных изысканий и исследований в ОКБ-1 принимается наиболее рациональная и принципиально новая в отечественной космонавтике схема увода спускаемого аппарата в случае аварийной ситуации специальными пороховыми двигателями с посадкой на штатной системе приземления.

Двигательная установка системы аварийного спасения на ракете-носителе «Союз-ФГ».

В этот же период были определены проектные решения по составу и функционированию первой двигательной установки системы аварийного спасения (ДУ САС) для корабля «Союз» 7К, проектирование которой было поручено МКБ «Искра». Тогда же РКК «Энергия» выдала МКБ «Искра» техническое задание на разработку первых двигателей мягкой посадки (ДМП), предназначенных для приземления космонавтов непосредственно в возвращаемом корабле, что было связано с внедрением парашютно-реактивной системы приземления, так как чисто парашютные системы уже не могли обеспечить заданных скоростей приземления в приемлемых габаритах и массах системы.

ДУ САС представляет собой многофункциональный агрегат, состоящий из группы твердотопливных двигателей, предназначенный в случае аварии для увода отделяемого головного блока (ОГБ) от ракеты-носителя на безопасное расстояние, а в штатном полете – сброса ДУ САС на заданном этапе полета после прохождения плотных слоев атмосферы. Твердотопливные ракетные двигатели используются в ДУ САС по причине их очень высокой надежности, отсутствия движущихся частей, относительной простоте конструкций и постоянной готовности к действию.

Управление космонавтами системой аварийного спасения не предусмотрено и работает автоматически. Это происходит потому, что организм человека, даже самый натренированный, не способен за короткое время выявить развитие и идентифицировать аварию, успеть моментально выдать команду «нажать на кнопку». Система аварийного спасения определяет аварию и выдает команду на выключение двигателя за 0,1 секунды.

Эффективность и правильность принятых при разработке системы аварийного спасения решений, в том числе в части ДУ САС, нашли свое практическое подтверждение.  При запуске корабля «Союз-Т» в сентябре 1983 г. произошла авария ракеты-носителя на старте. Причиной явилось возгорание на ракете-носителе, произошедшее в одном из агрегатов системы подачи топлива во время предпусковых операций примерно за две минуты до старта. Буквально за секунды до взрыва по визуальному наблюдению участников была выдана команда «Авария», сработала автоматика и ДУ САС увела отделяемый головной блок (ОГБ) от аварийной ракеты-носителя, на которой за секунду до этого происходит взрыв. В соответствии с логикой работы САС спускаемый аппарат отделился от ОГБ на заданной высоте и приземлился на безопасном расстоянии от старта. Космонавты экипажа Владимир Титов и Геннадий Стрекалов были спасены. Испытав высокую перегрузку при срабатывании ДУ САС, они, без последствий для здоровья, позже вернулись к своей космической деятельности. Каждый из них успешно осуществил по несколько полетов в космос.

Эффективность системы аварийного спасения была подтверждена также в октябре 2018 г., когда во время старта с космодрома Байконур ракеты-носителя «Союз-ФГ» с транспортным пилотируемым космическим кораблем «Союз МС-10» произошла авария из-за нештатного отделения бокового блока первой ступени. К счастью, система аварийного спасения отстыковала корабль с экипажем от ракеты, и он совершил баллистический спуск с последующим приземлением. Космонавты при этом не пострадали. Задачу увода корабля от носителя выполнила двигательная группа головного обтекателя разработки и изготовления АО «МКБ «Искра» имени И.И. Картукова».

Установившееся в результате многолетней плодотворной работы сотрудничество между ПАО «РКК «Энергия» и АО «МКБ «Искра» имени И.И. Картукова» продолжается и в настоящее время. Сотрудничество идет по двум направлениям: как в части изготовления и поставки серийной продукции для обеспечения запусков кораблей серии «Союз-ТМА», так и в части разработки новых изделий.

Композиты – залог успешной работы на орбите

28 февраля 2021 года с космодрома Байконур ракетой «Союз» выведен на орбиту искусственного спутника Земли космический аппарат «Арктика-М», разработанный в НПО Лавочкина.

Он предназначен для проведения метеорологических наблюдений в зоне Арктики и обеспечения проводки судов по Северному морскому пути. Это первый в мире спутник для метеорологических наблюдений, работающий на высокоэллиптической орбите Земли и сканирующий поверхности арктической зоны.

В создании аппарата принимали участие специалисты Уральского научно-исследовательского института композиционных материалов (АО «УНИИКМ»). По разработанным ими технологиям были изготовлены зеркала из углепластика для комплектации остронаправленной антенны.

АО «УНИИКМ» специализируется на исследованиях, разработке технологий и производстве изделий из композиционных материалов на основе углеродных, керамических и полимерных матриц. Институт по заказам ведущих организаций Роскосмоса изготавливает из композиционных материалов размеростабильные элементы конструкций космических аппаратов: зеркала антенн, каркасы солнечных батарей, фермы и т.д. Композиционные материалы обеспечивают разработчикам аппаратов необходимые характеристики по прочности, жесткости, размерной стабильности конструкций.

* * *

Работа в сфере ракетно-космической техники – это по определению использование высоких технологий, лучших достижений ученых и конструкторов. Для холдингов с таким профилем деятельности, как у Корпорации «Тактическое ракетное вооружение», развитие в этом направлении – один из самых перспективных вариантов диверсификации, подразумевающей увеличения доли высокотехнологичной продукции гражданского и двойного назначения. И такие планы у руководства КТРВ есть. Так что стоит и дальше ожидать расширения участия предприятий Корпорации в работе на космос. Учитывая перспективы создания новой российской орбитальной станции, начала освоения других планет Солнечной системы в сотрудничестве с Китайской Народной Республикой, поле деятельности для лучших предприятий страны открывается поистине огромное.