На главную сайта   Все о Ружанах

А.С. Гончар
Звездные часы ракетной техники. Воспоминания

 

© Гончар А.С., 2008
Харьков 2008


Источник электронной версии: www.buran.ru

Наш адрес: ruzhany@narod.ru

Тема «космические корабли» имела продолжение и стала одним из традиционных направлений тематики в ОКБ-692 (ныне Хартрон). Рождением космической эры в Украине принято считать запуск спутника «Космос-1» 16 марта 1962 года ракетой 63С1(11К63). Разработчиком ракеты и спутника было ОКБ-586, где работами руководил В.М.Ковтуненко, впоследствии ушедший на должность Главного конструктора НПО им. Лавочкина. Для нашей организации первой разработкой системы управления спутника была СУ для космического корабля «Космос-389». Система была испытана еще в 1970-1973 годах, первый запуск состоялся 18 декабря 1970 года. Особенностью системы было совмещение гравитационной системы стабилизации с активной системой ориентации на Солнце подвижной, относительно корпуса аппарата, солнечной батареи. Первоначальная ориентация осуществлялась с помощью датчиков местной вертикали и угловой скорости. Использование пассивной гравитационной стабилизации с демпфером, обеспечивало длительное функционирование спутника, и «Космос-389» находился в эксплуатации в течение многих лет. Общее число запущенных спутников этой серии достигло 84. Кроме того, на базе принятых технических решений было создано несколько модифицированных спутников «Океан», для которых систему управления разработал Запорожский филиал под руководством С.В. Раубишко.

 


Сизов Геннадий Дмитриевич
 
Синельников Евгений Яковлевич

Работы по космическим аппаратам первоначально разворачивались в комплексном подразделении, в отделе Г.Д.Сизова, в котором выросли впоследствии специалисты: А.Г.Ковалев, В.Л.Дроздов, В.В.Олейник, П.А.Бедрик, И.Н.Бондаренко, сыгравшие значительную роль в создании СУ комплексов «Алмаз» и «Энергия-Буран». В дальнейшем количество разрабатываемых объектов этого типа и их сложность существенно возросли, что привело к необходимости создания специального комплекса N 10 под руководством первоначально Г.И.Лящева, а затем Е.Я.Синельникова. При этом Г.И.Лящев совмещал должность заместителя главного конструктора и начальника отделения, и многое сделал для становления нового отделения. Менее чем через год после создания нового подразделения Е.Я Синельников сменил Лящева и руководил этим направлением, включая создание КБ «Хартрон-Энкос». В основу принципов создания системы управления ТКС положен отказ от аналоговых принципов построения и полное использование преимуществ и возможностей бортовых и наземных компьютерных систем.

Особенно новым было применение малогабаритной ПЭВМ (IBM PC/AT) для полностью автоматизированной обработки телеметрической информации и управления полетом космических объектов с использованием регионального Центра управления, дополняющего главный центр. В региональном центре проводились расчеты полетных заданий, моделировались динамические операции, анализировалась телеметрическая информация в процессе полета и при выполнении наиболее ответственных операций. Заслуга в создании этой системы принадлежит отделению, возглавляемому Ю.М.Борушко.

В июне 1989 года был запущен космический модуль «Квант-2», который был состыкован с комплексом «Мир+Квант+Союз ТМ», а в мае 1990 года к этому космическому комплексу был пристыкован модуль «Кристалл». Запуск космического аппарата на геостационарную орбиту с системой управления разработки НПО «Хартрон» был осуществлен в феврале 1991 года. Это был аппарат разработки НПО им. Лавочкина Главного конструктора В.М.Ковтуненко — создателя целой гаммы аппаратов для исследования космического пространства и планет Солнечной системы. В начале девяностых годов была завершена разработка комплекса автономного управления системы космических объектов, предназначенных для проведения экологического мониторинга и разведки природных недр. Решение этих задач стало возможным благодаря использованию в составе системы управления бортового компьютера с увеличенным быстродействием и объемом памяти, высокоточной измерительной системе и оперативной технологии управления полетом и обработки информации.

Характерной особенностью созданных для этих космических аппаратов систем управления является их способность адаптироваться к условиям полета, включая нештатные ситуации. Зачастую эта способность предотвращала неминуемую потерю дорогостоящего аппарата и невыполнение задачи полета. В основу этой особенности положена полная автоматизация процессов полета и охват контролем обширной совокупности параметров. На этой основе функционирует программно-алгоритмический аппарат определения и парирования нештатных ситуаций, в том числе и с помощью ввода специальных настроек и уставок через полетное задание. Имеется возможность использования специального массива изменения программ (МИП) для дистанционной коррекции полетных программ. В ряде случаев система блестяще себя оправдала. Так, в марте 1987 года на ТКМ «Квант» при сближении со станцией «Мир» нештатная ситуация возникла из-за того, что центровка «Кванта» отличалась от исходных данных, выданных для расчета полетного задания на момент отделения возвращаемого аппарата. Ситуация грозила невыполнением стыковки, и только изменение уставок через полетное задание исправило положение, и стыковка со станцией «Мир» прошла без замечаний. В декабре 1989 года на ТКМ «Квант-2» при выведении на орбиту не раскрылась одна из солнечных батарей; затем при сближении со станцией «Мир» обнаружилась ошибка в исходных данных. В обоих случаях система удачно парировала нештатные ситуации, и стыковка прошла успешно. В феврале 1991 года, после выведения космического аппарата на геостационарную орбиту, из-за ошибки в исходных данных по динамической схеме возник автоколебательный режим. Массив изменения программ автоматически ввел новые настройки, и режим автоколебаний был устранен.

Становление коллектива 10 отделения в какой-то мере обязано тому факту, что многие специалисты этого отделения были воспитанниками 8 отделения: Лученко О.А., Дроздов В.Л., Юдо И.Н., Сыч В.Н., Назарян К.В., Рогачев А.Б., Стрелец А. А. и другие, впоследствии ставшие ведущими специалистами и руководителями нового отделения. Их работу поддерживали теоретические подразделения третьего отделения В.С. Столетнего, Г.Л.Завадовского, Г.В.Беляева и отделений по разработке аппаратуры: Нестеренко Ю.Г., Тищенко В. Л., Псарев В. Г., Федченко Ю. И. и др. Уже в составе КБ «Хартрон-Энкос» в 1993 году была завершена разработка СУ автоматической универсальной орбитальной станции (АУОС) для аппарата 359С разработки КБЮ. Станция предназначалась для изучения Солнца в соответствии с Международной космической программой (МКП). Первая станция этой серии была выведена в космос в марте 1994 года (КА «Коронас-И»). На ее борту работало 13 научных систем, среди которых телескоп «ДИФОС», разработки и изготовления Главной астрономической обсерватории (ГАО) и СКТБ Физико-механического института НАН Украины. С помощью этого телескопа получены данные о глобальных колебаниях яркости Солнца. Второй КА «Коронас-Ф» планировалось запустить в конце 1997 года, а в 1998 году — КА «Фотон», с целью изучения мощных энергетических процессов на Солнце. Предусматривалось участие многих научно-технических организаций Украины, включая Харьковский государственный университет, в разработке научной аппаратуры и программ исследований.

По техническому заданию НПО им. Лавочкина разработана СУ космического аппарата «Купон». Космические аппараты этой серии составляют сегмент системы спутниковой связи и передачи данных (ССС ПД) «Банкир». Спутники выводятся на геостационарную орбиту и с помощью коррекции удерживаются в точке стояния. Система СС ПД основана на использовании спутниковых ретрансляторов, устанавливаемых на КА «Купон» и местных спутниковых терминалов, входящих в состав наземного сегмента системы связи. Возможности системы управления обеспечивают применение ретрансляторов с узколучевой активной фазированной антенной решеткой (АФАР) и электронной регулировкой. Это позволило получить высокое покрытие поверхности Земли и точное оперативное наведение антенных лучей на наземные абонентские станции, при котором не требуется управление наземными антеннами. Срок активного существования КА обеспечивается не менее 5 лет. Первый из спутников «Купон» был выведен на орбиту в 1998 году.

В июне 1997 года запущен первый КА серии 11Ф664. Особенность этого запуска заключалась в том, что все его испытания завершались непосредственно на заводе-изготовителе, а следующее включение систем производилось только на орбите. Аппарат функционировал нормально, и были выполнены все режимы в соответствии с полетным заданием.

КБ «Хартрон-Энкос» продолжало работы по обеспечению запуска и сопровождения космических модулей долговременной станции «Мир». 20 мая 1995 года успешно запущен астрономический модуль «Спектр», который 1 июня 1995 года был пристыкован к станции «Мир». В июне 1996 года было завершено построение комплекса «Мир» стыковкой со станцией последнего модуля этой серии «Природа». Завершилось более чем десятилетнее построение космического «долгостроя».

Для программы «Альфа» КБ «Хартрон-Энкос» разработало СУ для функционального грузового блока (ФГБ), ставшего первым элементом станции «Альфа». Запуск ФГБ, которому было присвоено название «Заря», был осуществлен 20 ноября1998 года и 5 декабря этого же года с помощью манипулятора корабля «Space Shuttle Endeavour» он был пристыкован к модулю «Юнит». После этого начался самостоятельный полет связки «Заря-Юнит», управляемый системой управления ФГБ.

Особое место по своему значению и по техническому выполнению занимает система космического аппарата «Спектр», которая относится к новому поколению. Техническое задание на разработку СУ выдано НПО им. Лавочкина еще в 1989 году, а работы по этому заказу начаты были еще 8 отделением в отделе Г.Я.Шепельского в секторе В.В.Гуличева. Вопросы динамики и теоретическое сопровождение этой разработки велись в отделе 31, которым руководил в это время В.А.Батаев. Нужно заметить, что руководство этой работой осуществляли талантливые и способные разработчики. Им пришлось преодолеть значительные трудности — работы велись практически без необходимого финансирования. Система управления должна была обеспечить активное функционирование КА (астрофизической лаборатории) не менее 10 лет. Исследования проводились в широком диапазоне излучений и давали материал для оценки возможности наличия планетных систем около звезд нашей Галактики. Это имело колоссальное значение для исследования процессов возникновения жизни и ее развития во Вселенной, раскрытия механизма физических процессов в экстремальных условиях нейтронных звезд и «черных дыр», радикального продвижения в области исследования свойств пространства-времени, электромагнитных частиц и эволюции Вселенной. В первую очередь планировались запуски автоматических космических аппаратов, несущих телескопы — астрофизические лаборатории трех проектов:

— «Спектр-рентген-гамма» — для исследований в стандартных рентгеновских и гамма-диапазонах;
— «Спектр-УФТ» — для исследований в ультрафиолетовом диапазоне;
— «Спектр-Р» — для создания наземно-космической системы в радиодиапазоне.

Выполнение планируемых задач требовало от системы управления высокой точности ориентации и угловой стабилизации относительно заданного направления — до 0,2 угловых секунд(!) и 10-5 градуса в секунду по угловой скорости(!). Выполнение этих требований было достигнуто реализацией комплекса мер и технических решений, за счет применения в БЦВМ специальных алгоритмов обработки информации от гироскопических и оптических приборов, режимов юстировки и еще целого ряда специальных мер, включающих установку астроприборов на телескопах. СУ обеспечивает автоматическую десятикратную переориентацию АКА в одном сеансе наблюдений. Для этого разработан итерационный алгоритм расчета параметров программного движения АКА с помощью силового гироскопического комплекса (СГК). Бортовой вычислительный комплекс СУ выполнен на основе ЦВМ, имеющей технические характеристики на уровне лучших мировых образцов. Кроме решения стандартных задач навигации и управления СУ обеспечивает реконфигурацию структуры, а наличие избыточности в аппаратуре — высокую надежность функционирования. Программно-алгоритмическое обеспечение БЦВК позволяет в полете реализовать необходимый подбор режимов для выполнения поставленной задачи. Необходимость таких мер обусловлена высокой стоимостью научной аппаратуры АКА.

Проект «Спектр-РГ» ведется с участием Европейского космического агентства в интересах ученых многих стран- Великобритании, Германии, Италии и др. Чувствительность основных телескопов обсерватории «Спектр-РГ» в рентгеновском диапазоне превышает в 1000 раз чувствительность аппаратуры, установленной на модуле «Квант» комплекса «Мир». Обсерватория «Спектр-УФТ» по разнообразию спектральных и фотометрических наблюдений превосходит все выполненные ранее космические программы исследований в ультрафиолетовом диапазоне. В разработке этого проекта принимают участие Россия, Италия, Германия и Украина. По проекту «Спектр-Р» (Спектр-радиоастроном) намечено создание наземно-космического интерферометра с разрешающей способностью эквивалентной гигантскому радиотелескопу с диаметром антенны в несколько десятков тысяч километров. В этом проекте активное участие принимает Харьковский радиоастрономический институт НАН Украины.

Таким образом, из многочисленных направлений ракетно-космической тематики, по которым когда-то работала организация, удалось сохранить направление — системы управления для автоматических космических аппаратов. Над этим направлением работает относительно небольшой коллектив, сроки выполнения работ достаточно свободные, но исполнители — люди убежденные и даже фанатики этой тематики. Первоначально замыслы фанатиков космоса, к которым постепенно присоединился и я, далеко шли за пределы околоземного «Алмаза». Достаточно было один раз принять участие в создании такой системы как «Алмаз», увидеть полет его в виде маленькой звездочки среди таинственных звезд ночного неба, чтобы мечтать о все новых и новых полетах, о создании более совершенных кораблей, способных совершать полеты в неизведанные дали космоса.

Наши работы по созданию космических кораблей заставляли задумываться о смысле нашей деятельности, об окружающем нас мире. В лабораториях возникали горячие споры на самые разнообразные темы, зачастую весьма далекие от повседневной работы. Были сторонники самых непримиримых теорий: от вульгарного материализма до признания бога или «высшего разума», создавшего и управляющего миром. Всякого рода теории «параллельных миров», посещений Земли инопланетянами, летающими тарелками и т.д. имели своих сторонников и даже очевидцев. Споры скатывались к вопросам возникновения живой материи, эволюционной теории Дарвина, генетики, наличия жизни и разума во Вселенной. К сожалению, эти вопросы сравнительно мало дискутировались в отечественной литературе, зато иностранные технические журналы помещали массу статей на эти темы. Нужно отдать им должное: как правило, толкование этих вопросов велось с материалистических позиций. В таких журналах как английский «JBIS»(«Journal of the British Interplanetary Society» — Журнал Британского межпланетного общества) или американский «Space flight» (Космический полет) очень часто помещались статьи видных ученых, включая советских, на темы наших споров. Интерес был настолько велик, что наше знание английского языка существенно улучшилось — небольшая помощь словаря, и содержание статьи становилось понятным.

В центре был вопрос о будущем пилотируемых полетов в космос. Он неизменно увязывался с аварийными полетами, окончившимися гибелью космонавтов или авариями ракет и кораблей, предназначенных для пилотируемых полетов. Центральное место занимали полеты советских «Союз-1» и «Союз-11», закончившихся гибелью космонавтов, и беспримерный по своей трагедии полет «Челленджера». Анализировались неудачи с полетом американских ракет «Титан», «Дельта» и европейской «Aриан». Статистика была весьма тревожной — риск при запуске человека в космос оставался неоправданно великим и сторонники посылки в космос автоматов получали все новые и новые аргументы в обоснование своей позиции. Если при этом иметь в виду, что автоматика и робототехника имели значительные успехи и широко применялись в земных делах, где опасность угрожала человеку, то становится ясной актуальность и своевременность дискуссии: пилотируемым или автоматическим полетам в космос принадлежит будущее. Кроме того, пилотируемый космос — это колоссальные дополнительные затраты, ложащиеся на плечи налогоплательщиков. В США программа «Космический челнок» подвергалась серьезной критике со стороны ее технических характеристик. При стоимости программы на уровне лунной ALSEP — более 30 млрд. долларов, стоимость минуты полета оценивалась в 6 тыс. долларов. Точка была поставлена Национальной космической комиссией, созданной президентом США, в ее докладе «Первенство космических рубежей: наши последующие 50 лет в космосе». Вопросы амбиции и недопустимости утраты Америкой первенства в космосе, которое было бесспорным после «Apollo» и «Shuttle», были определены как главные. Наиболее мощная поддержка пилотируемым космическим программам США была оказана «Высшим бизнес форумом» в докладе «Космос, новое американское обоснование» (Space flight, сентябрь, 1987 г.). Оценка предстоящих затрат на программу, основными элементами которой были космическая станция (порт), лунные базы, и пилотируемые исследования Марса, оценены в 700-800 млрд. долларов, причем, значимая часть этой суммы связана с непосредственным участием человека в полетах. Обеспечение необходимых условий для нормальной жизнедеятельности человека в космосе — определяющая проблема проникновения в космос. Все необходимое: пища, кислород, вода — должно быть взято в полет на Земле. Системы регенерации только частично могут облегчить эту проблему. Последние данные говорят о том, что сырье для получения всего необходимого на Луне имеется, энергии также достаточно, необходимо оборудование и технология переработки сырья с целью получения, в первую очередь, кислорода и воды. Решение этих задач потребует колоссальных усилий и времени. Например, создание постоянной лунной базы, прежде всего, связано с созданием надежной транспортной системы, способной на протяжении нескольких лет регулярно снабжать ее обитателей всем необходимым для постройки укрытия и поддержания жизнедеятельности. Только постепенно могут быть созданы оранжереи, установки для получения воды, кислорода, энергообеспечения, промышленные установки для выплавки металлов, их обработки и изготовления необходимых деталей и агрегатов. Только через десятки лет такая база может рассчитывать на длительное автономное существование и расширение своих функций за счет местных ресурсов. Невозможность находиться без громоздких скафандров вне герметичных укрытий, да и постоянное пребывание в таких укрытиях и морально, и физически будет весьма ощутимо воздействовать на первых обитателей этих баз. Легко представить, с какой тоской они будут видеть диск родной Земли на своем небосклоне, вспоминать ее реки, леса, просторы и, главное, воздух, возможность им дышать полной грудью! Постоянным «дамокловым мечом» будет воздействовать на людей метеоритная опасность. Посланцы из далекого космоса с громадной скоростью будут беспрепятственно бомбардировать поверхность и все, что на ней находится, повреждая и разрушая все, что было построено, постоянно угрожая жизни людей. Правда, шесть лунных экспедиций американцев, пробывших на поверхности Луны в общей сложности 12 суток 11 часов 34 минуты, не сообщали о воздействии метеоритов на астронавтов и их корабли.

Скорее всего, на Луне в ближайшие десятилетия наиболее приемлемой формой будет создание посещаемых баз, оборудованных автоматическими системами и роботами, выполняющими все постоянные функции. Роль людей будет сводиться к установке, налаживанию и периодическому контролю над аппаратурой и агрегатами. Полезно в этой связи вспомнить идеи В.Н.Челомея, в которых он предлагал околоземные орбитальные станции использовать в режиме «посещения» космонавтами без необходимости их длительного пребывания в условиях невесомости. Такой режим более благоприятен для здоровья людей и требует гораздо меньше расходных материалов — автоматы могут обходиться без пищи, тепла кислорода, не говоря уже о том, что потеря любого автомата вследствие аварии вполне допустима. Владимир Николаевич стремился реализовать идею посещаемости орбитальной станции на своей разработке комплекса «Алмаз» еще в семидесятые годы, противопоставляя этот комплекс создаваемому в эти годы американскому комплексу «Космический челнок». При этом идея «многоразовости» использования некоторых элементов комплекса «Алмаз», как например, возвращаемого аппарата, так же в разумной мере использовалась, что совместно с длительностью активного существования орбитальной станции — до 25 лет, широкими транспортными и буксирными возможностями транспортного корабля снабжения, делали эту систему вполне конкурентоспособной с идеями космического челнока. Думаю, что идеи Челомея еще найдут себе применение. Справедливости ради следует сказать, что и идею морского плавучего стартового комплекса мне довелось слышать из уст Челомея. Я не берусь судить насколько справедливо сегодня утверждение, что впервые эту идею высказал С.П.Королев. К этой идее возвращался и В.П.Глушко в середине восьмидесятых годов. По-видимому, важнее всего не высказать идею, а ее осуществить. Будем надеяться, что «Одиссей» выполнит свою миссию. Идея посещаемости уже реализуется в наших земных условиях в виде длительных дежурств на полярных станциях Севера и Антарктиды, где условия жизни для европейца малопригодны. Так называемый «вахтовый» способ работы на шахтах, нефтепромыслах и других промышленных объектах также по своей сути является примером использования принципа посещаемости. Если иметь в виду нашу небесную соседку Луну, то создание действительно постоянных и, главное, автономных поселений на ней, дело чрезвычайно трудное и весьма отдаленное. Человек, даже родившийся на Луне, инстинктивно будет тяготиться отсутствием земных просторов, открытого неба, морей и океанов, т.е. всего того, что нас окружает на Земле, и что мы не умеем ценить. Создание же «второй Земли» в рамках Солнечной системы, как это предлагается некоторыми учеными, например Саганом, весьма сомнительно. Марс, по-видимому, не в состоянии удержать сколько-нибудь плотную атмосферу, а преобразование атмосферы Венеры, как это предлагается Саганом с помощью земных простейших организмов, потребует много времени с трудно предсказуемым результатом.

О других планетах Солнечной системы в качестве возможных мест расселения землян из-за явно непригодных условий на них, говорить не приходится. «Эфирные города» Циолковского, т.е. искусственные планеты или поселения в виде сферы Дайсона на многие столетия останутся только в мечтах ученых и писателей-фантастов. Расселение землян за пределы Солнечной системы — это чистейшая утопия и даже если бы это было реализуемо, то смысл такого расселения весьма сомнителен. Представим, что создан некий космический «Ноев ковчег», способный двигаться со скоростью, превосходящей вторую солнечную космическую скорость и навсегда отправившийся в неведомое. Даже, если решены вопросы «куда?» и «зачем?», на борт ковчега взято все необходимое на многие столетия, обеспечена регенерация и автономное снабжение водой, пищей и кислородом, решен вопрос энергетики, экипаж «ковчега» естественным образом обновляется, то и в этом случае, судьба этих путешественников не из легких. Достаточно представить, как быстро яркое и доброе наше Солнце превратится в обычную рядовую звезду среди подобных себе и «ковчег» будет продолжать полет во мраке звездной ночи долгие бесконечные, даже трудно сказать «годы», т.к. понятие «год» для этих путешественников будет лишено смысла. Полет же со скоростью света и соответствующее ему течение времени — дело еще более глубокой фантастики. Представим, что скорость «ковчега» порядка 100 км/с, т.е. почти на порядок выше достигнутой сегодня скорости ракет и космических кораблей, тогда путешествие до ближайшей к нам звезды Проксима Центавра продлится около 15 тысячелетий, т.е. по времени больше, чем существует цивилизация известная историкам. Даже скорость 1000 км/с, дает полетное время около полутора тысяч лет, т.е. время, сравнимое со временем нашей эры. Таким образом, на этом «ковчеге» должна произойти смена десятков и сотен поколений, прежде чем для них ярко засияет новое Солнце. Первоначальная цель такого путешествия будет забыта, а «ковчег»... «ковчег» не выдержит такого длительного путешествия, и его экипаж должен будет многократно обновлять свой корабль. Задача, которая к счастью для всего живущего на Земле, не стояла перед Ноем!

Все вышесказанное поясняет, почему все ученые и фантасты, рассматривая аспекты такого путешествия, уповают на околосветовые скорости, при которых замедляется течение времени, люди не стареют, оборудование не изнашивается, а для примера приводят двух братьев-близнецов, один из которых отправился в путешествие на корабле с околосветовой скоростью, а другой остался на Земле, и по возвращению первого брата из путешествия утверждается, что брат-путешественник постарел на много меньше, чем его брат-домосед. Утверждение весьма смелое!


Яндекс.Метрика